一种基于单片机小型化数字测量检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及水位测量检测，尤其涉及一种基于单片机小型化数字测量检测装置及其检测方法。

背景技术：

1、水位是河流湖库的基本水文要素之一，水位监测对于水资源调度和防汛抗旱具有极大的意义，随着科技的发展，电子信息技术的日益完善，通过数字图像处理技术对水位进行测量，逐渐代替传统的肉眼观测，达到水位精准测量和及时反馈的功能；

2、例如公开号cn212569696u的中国专利文献中公开了一种基于数字图像处理的水位测量仪，记载了“包括固定柱、微处理器、发电机和套环，所述固定柱的顶部螺栓固定有安装座，且安装座的右侧内部嵌入式固定有蓄电池，并且安装座的左侧内部嵌入式放置有安装箱，而且安装箱内分别固定有远程数据接收模块、图像处理器组件、远程数据传输模块和微处理器。该基于数字图像处理的水位测量仪”，该装置利用水的浮力和流动力进行接电和发电操作，同时可以对高清摄像头进行收放保护。

3、但是结合现有技术仍然存在以下缺陷或问题：其一，现有的测量检测装置仍然通过高清摄像头对水位刻度进行拍摄，然后对后期图像处理，从而得出水位数值，但是使用高清摄像头制作的测量检测装置成本较高，不利于推广，同时高清摄像头实时拍摄时都是置于外部，导致在使用时，高清摄像头容易被停靠的鸟类破坏；其二，测量检测装置内置的电子元器件需要进行供电，现有的测量检测装置，不方便进行自动的接电和发电操作，需要外接电源或定期充电，使用具有一定的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于单片机小型化数字测量检测装置及其检测方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于单片机小型化数字测量检测装置，包括外壳，所述外壳的底部外壁固定连接有测量管，所述测量管的外壁固定连接有保护壳，所述测量管的顶部开设有排气孔，所述测量管的底部内壁固定连接有限位环，所述限位环的上表面放置有浮块，所述浮块的外壁固定连接有第一磁块，所述保护壳的内部放置有滑块，所述滑块的靠近测量管的一侧固定连接有第二磁块，所述滑块的另一侧固定连接有导电滑片，所述保护壳的内壁固定连接有瓷柱，所述瓷柱的外壁套接有电阻线圈，所述导电滑片与瓷柱的外壁相接触，所述外壳的内部固定安装有主控制器，所述外壳的内壁固定安装有蓄电池，所述外壳的顶部设置有光伏板组件，所述光伏板组件、主控制器均与蓄电池电性连接，所述主控制器包括单片机、电流测量模块和信号传输模块，所述电流测量模块、信号传输模块均与单片机电性连接，所述导电滑片、电阻线圈均与信号传输模块电性连接。

4、优选的，所述浮块为环形，所述第一磁块与第二磁块相互对应，所述第一磁块与第二磁块的对应面磁极相反，所述滑块与保护壳的内壁滑动连接。

5、优选的，所述测量管、保护壳均为硬质材料，且均不具有导磁性，所述测量管的底端开口处固定安装有滤网。

6、优选的，所述外壳的外壁固定安装有信号灯，所述信号灯与单片机电性连接。

7、优选的，所述外壳的内壁固定安装有第一减速电机，所述第一减速电机的输出端固定连接有第一输出轴，所述第一输出轴通过锥齿轮传动连接有转轴，所述外壳的顶部外壁固定连接有安装座，所述安装座与转轴转动连接，所述转轴的外壁固定连接有支撑架，所述支撑架与光伏板组件的上表面固定连接。

8、优选的，所述光伏板组件的上表面安装有光敏电阻器，所述光敏电阻器的外壁设置有透光板，所述外壳的内部固定安装有控制机构，所述控制机构包括安装架，所述安装架的内壁两侧均固定连接有滑杆，所述滑杆的外壁滑动连接有移动块，所述移动块的下表面固定连接有第三磁块，所述安装架的底部固定安装有电磁铁，所述第三磁块与电磁铁相互对应，且对应面磁极相同，所述第三磁块与光敏电阻器电性连接，所述移动块的上表面固定连接有触头，所述安装架的顶部固定安装有控制开关，所述触头与控制开关相互对应，所述控制开关与第一减速电机电性连接，所述滑杆的外壁套接有弹簧，所述弹簧的顶端与安装架固定连接，所述弹簧的底端与移动块固定连接。

9、优选的，所述光伏板组件包括第一光伏板、第二光伏板，所述第二光伏板为两个，两个所述第二光伏板分别位于第一光伏板的两侧，两个所述第二光伏板均通过铰链与第一光伏板活动连接，所述第一光伏板的外壁固定连接有安装壳，所述安装壳的顶部内壁两侧均转动连接有上收线轴，所述上收线轴的外壁均固定连接有第一钢丝线，两个所述第一钢丝线的另一端分别与两个所述第二光伏板的上表面外壁固定连接。

10、优选的，所述安装壳的底部内壁两侧均转动连接有下收线轴，所述下收线轴的外壁均固定连接有上收线轴，两个所述上收线轴的另一端分别与两个所述第二光伏板的下表面外壁固定连接，所述安装壳的内部固定安装有第二减速电机，所述第二减速电机的输出端固定连接有第二输出轴，所述第二输出轴通过锥齿轮与下收线轴传动连接，两个所述下收线轴通过齿轮传动连接，所述下收线轴与上收线轴通过同步带传动连接，两个所述上收线轴通过齿轮传动连接，所述第二减速电机与单片机电性连接。

11、优选的，所述第一光伏板的两侧下表面均固定安装有导线轮，所述导线轮与第二钢丝线相接触。

12、一种基于单片机小型化数字测量检测方法，包括以下步骤：

13、s1、将该装置安装在河道内河坝上的待检测区域，以测量管的底端为基准点，且安装时测量管与河面垂直放置；

14、s2、当河道水位上涨时，河道内的水通过测量管的底部开口进入测量管内，测量管内的气体通过测量管顶部的排气孔排出，测量管内的浮块随河道水位上涨而上浮；

15、s3、浮块带动第一磁块向上移动，第一磁块与第二磁块相互吸附，第一磁块通过第二磁块带动滑块向上移动，滑块延保护壳的内壁滑动，滑块带动导电滑片向上移动，导电滑片与电阻线圈接触，此时形成闭合电路；

16、s4、导电滑片延电阻线圈的方向移动，通过改变接入电路内电阻线圈的长度来改变电路中的电阻，从而逐渐改变电路中的电流的大小，当导电滑片向上移动时，电阻线圈的电阻变小，通过该电路的电流变大，然后通过电性连接的信号传输模块即可检测出电路中的电流大小，信号传输模块将检测的数字电流传输给单片机，通过单片机对通过数字电流等比转换，即可根据电流大小测量出河道水位线数值；

17、s5、单片机将数值信号传输给电流测量模块，在通过电流测量模块将河道水位线数值发送给检测中心的设备终端，起到时刻检测的功能。

18、本发明的有益效果为：

19、1、本发明中，当河道水位上涨时，河道内的水通过测量管的底部开口进入测量管内，测量管内的气体通过测量管顶部的排气孔排出，测量管内的浮块随河道水位上涨而上浮，浮块带动第一磁块向上移动，第一磁块与第二磁块相互吸附，第一磁块通过第二磁块带动滑块向上移动，滑块延保护壳的内壁滑动，滑块带动导电滑片向上移动，导电滑片与电阻线圈接触，此时形成闭合电路，由于导电滑片延电阻线圈的方向移动，通过改变接入电路内电阻线圈的长度来改变电路中的电阻，从而逐渐改变电路中的电流的大小，当导电滑片向上移动时，电阻线圈的电阻变小，通过该电路的电流变大，然后通过电性连接的信号传输模块即可检测出电路中的电流大小，信号传输模块将检测的数字电流传输给单片机，通过单片机对通过数字电流等比转换，即可根据电流大小测量出河道水位线数值，由单片机将数值信号传输给电流测量模块，在通过电流测量模块将河道水位线数值发送给检测中心的设备终端，起到实时测量检测的功能，相比较传统的通过高清摄像头对水位刻度进行拍摄，然后对后期图像处理，从而得出水位数值的方法，该装置利于水位变化控制电流变化，从而测量水位数值，无需高清摄像头，制造成本更低，且使用寿命更长。

20、2、本发明中，该装置顶部安装有光伏板组件，通过光伏板组件将太阳能转化为电能储存在蓄电池内，通过蓄电池给装置内的电器件供电，不需要外接电源或定期充电，且通过第一减速电机、控制机构、透光板配合工作，使光伏板组件随太阳光照移动，极大的提升了光伏板组件进行光电转换的效率，保证了蓄电池内储存电量的充足。

21、3、本发明中，通过第二减速电机、第二输出轴、下收线轴、上收线轴、第一钢丝线的设计，当遇到恶劣天气时，第二减速电机工作，此时位于第一光伏板两侧的第二光伏板同步向中部折叠，此时第一光伏板与第二光伏板折叠为三角形，能够有效保护光伏板组件的受光面受损。