PLC双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统的制作方法

本发明涉及水位观测领域，更具体地说，涉及plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统。

背景技术：

1、江河、湖泊水位的实地测定，在水利工程的规划、设计、施工、管理、防汛等工作非常重要。水位资料是水利系统重要的基本资料，黄河水位观测，目前主要采取人工水尺观测、遥测水位站观测。

2、而现有的水位观测方法中，人工水尺观测是最传统的水位观测方式，需人工现场观测，占用人工多，恶劣天气时观测困难。遥测水位站位置要求高，观测结果稳定性不足，适用于在无电源无线传输工况下测量水库、河流、湖泊等的水位，适应性差，有待提出一种新的观测系统和方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，可以通过模数转换，可得到清水时的水深，通过两压力传感器观测值差分计算，得到深水含沙量修正系数，清水时的水深除以含沙量修正系数，即可得到浑水的水深，然后，再加上压力传感器探头基点高程，即可得到浑水的水位。通过设置两个压力传感器，利用压力差分方法进行计算处理，去除黄河浑水含沙量造成的影响，实现黄河浑水水位高精度观测，取得与清水同样高精度的观测结果。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，包括两个压力传感器和一个plc数据收集与发送器、基点a、电缆a、基点b、电缆b和两传感器基点差,基点a用于固定压力传感器a，电缆a连接压力传感器a与plc观测数据收集与发送器，基点b用于固定压力传感器b，电缆b连接压力传感器b与plc观测数据收集与发送器，两传感器基点差可通过水准测量取得精确值，plc观测数据收集与发送器接收两个传感器的模拟量电流观测值，通过计算处理后，将数据通过4g网络发送到微机或手机。

4、该水位观测系统的操作方法包括如下步骤：

5、s1、将两个压力传感器固定到事先测定高程的基点之上，通过电缆将压力传感器与plc数据收集与发送器连接；

6、s2、保持两压力传感器同时浸没于水中一定深度(可以设置多个基点，也可以将两个基点同时设在最低水位以下)；

7、s3、当压力传感器在被测液体中时，压力传感器迎液面受到的压强公式为：

8、p＝ρ.gh+p0         (式3-1)

9、式中：

10、p——压力传感器迎液面所受压强；

11、ρ——被测液体密度；

12、g——当地重力加速度；

13、p0——液面上大气压；

14、h——压力传感器投入液体的深度。

15、s4、利用两个同样的探头，同时放入水中测量，两探头基点距事先通过水准仪测量精确设定(如间距1m)。在利用公式计算水深时有：

16、p1＝ρ.gh1+p0         (式3-2)

17、p2＝ρ.gh2+p0     (式3-3)

18、h1-h2＝a        (式3-4)

19、s5、而在同样的地点p0、ρ、g三个变量相同，式3-2、式3-3两式相减，并将式式3-4代入：

20、p1-p2＝ρ.g(h1-h2)     (式3-5)

21、s6、式中ρ1、ρ2、g已知，h1-h2＝a，a为事先测定的已知数。

22、

23、也计算出含沙量，设定为含沙量修正系数；

24、s7、通过传感器测定的实际数据，除以修正系数，即可得到去除浑水含沙量影响的实际浑水的水深。

25、进一步的，所述压力传感器a、压力传感器b，均能独立观测到高精度的压强数值。如果为清水，密度为1，观测的压强值均为清水的水深。

26、进一步的，黄河含沙量很大，两压力传感器观测值是观测点的压强，两观测值之差是压强差，其实际高差为两传感器基点差，由于事先已精确测定，通过计算可以得出黄河浑含沙量修改值，利用修正值修正两传感器压强观测值，即得到实际的黄河高含沙浑水的水深。

27、进一步的，通过差分计算得到黄河高含沙浑水的水深，加上相应观测点基点的高程，即可得到准确的黄河水位。

28、进一步的，所述压力传感器和压力传感器均采用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20ma电流方式输出。

29、与现有技术相比的有益效果：

30、可以通过模数转换，可得到清水时的水深，通过两压力传感器观测值差分计算，得到浑水含沙量修正系数，清水时的水深除以浑水含沙量修正系数，即可得到浑水的水深，然后，再加上压力传感器探头基点高程，即可得到浑水的水位。通过设置两个压力传感器，利用压力差分方法进行计算处理，去除黄河浑水含沙量造成的影响，实现黄河浑水水位高精度观测，取得与清水同样高精度的观测结果。

技术特征：

1.plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，包括两个压力传感器和一个plc数据收集与发送器、基点a(1)、电缆a(3)、基点b(4)、电缆b(6)和两传感器基点差(7),其特征在于：基点a(1)用于固定压力传感器a(2)，电缆a(3)连接压力传感器a(2)与plc观测数据收集与发送器(8)，基点b(4)用于固定压力传感器b(5)，电缆b(6)连接压力传感器b(5)与plc观测数据收集与发送器(8)，两传感器基点差(7)可通过水准测量取得精确值，plc观测数据收集与发送器(8)接收两个传感器的模拟量电流观测值，通过计算处理后，将数据通过4g网络发送到微机或手机。

2.根据权利要求1所述的plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，其特征在于：所述压力传感器a(2)、压力传感器b(5)，均能独立观测到高精度的压强数值，如果为清水，密度为1，观测的压强值即为清水的水深。

3.根据权利要求2所述的plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，其特征在于：黄河含沙量很大，两压力传感器观测值是观测点的压强，两观测值之差是压强差，其实际高差为两传感器基点差(7)，由于事先已精确测定，通过计算可以得出黄河浑水含沙量修正值，利用修正值修正两传感器压强观测值，即得到实际的黄河高含沙浑水的水深。

4.根据权利要求3所述的plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，其特征在于：通过差分计算得到黄河高含沙浑水的水深，加上相应观测点基点的高程，即可得到准确的黄河水位。

5.根据权利要求1所述的plc双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，其特征在于：所述压力传感器a(2)和压力传感器b(5)均采用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20ma电流方式输出。

技术总结
本发明公开了PLC双探头压力差分黄河浑水高精度水位观测系统，包括连接管，所述连接管的表面两侧设有缺口，所述连接管的一端固定安装有固定传感器，所述连接管的另一端滑动连接有调节传感器，所述固定传感器和调节传感器分别位于连接管的两端位置，所述固定传感器和调节传感器位于缺口的两侧位置，可以通过模数转换，可得到清水时的水深，通过两传感器观测值差分计算得到含沙量修正系数，即可得到浑水水深，然后，再加上探头基点高程，即可得到浑水的水位。通过设置两个传感器，利用压力差分方法进行计算处理，去除黄河含沙量造成的影响，实现黄河（浑水）水位高精度观测，取得与清水同样高精度的观测结果。

技术研发人员：戴康,弓健,王子
受保护的技术使用者：戴康
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12