一种具有信号采集和传输的一体化激光水位监测装置的制作方法

本发明涉及一种监测装置，具体是指一种具有信号采集和传输的一体化激光水位监测装置。

背景技术：

水利监测设备是水利建设中不可或缺的设备，而对河道的水位进行监测是水利防洪抗洪工作中不可缺少的部分。随着激光技术的发展，目前已出现激光水位监测装置，该激光水位监测装置通过激光测量技术对水位进行测量，其使用方便、并且测量精度高，已被广泛的使用。然而目前的激光水位测量装置在使用时只有现场的测量人员才可以在第一时间知道监测结果，想对监测结果进行分析则只能回能监测站点后采用计算机进行分析，采用这种方法则无法在第一时间对监测结果进行分析，严重妨碍了水利监测工作的正常进行。因此，提供一种可以将监测结果实时发送给监测站点的激光水位监测装置则是目前的当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决目前的激光水位监测装置无法实时的将监测结果发送给监测站点的缺陷，提供一种具有信号采集和传输的一体化激光水位监测装置。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种具有信号采集和传输的一体化激光水位监测装置，主要由单片机，分别与单片机相连接的信号处理单元、显示器和无线传输块，以及与信号处理单元相连接的激光水位计组成；所述信号处理单元主要由处理芯片U，负极与处理芯片U的-IN管脚相连接、正极与处理芯片U的+IN管脚相连接的电容C5，正向端与处理芯片U的OUT管脚相连接、反向端经电阻R13后与处理芯片U的V+管脚相连接的非门A1，负极与处理芯片U的V+管脚相连接、正极接电源的电容C6，P极与电容C5的负极相连接、N极与电容C6的负极相连接的二极管D5，正极与二极管D5的P极相连接、负极经电阻R11后与电容C5的负极相连接的电容C4，N极与电容C5的正极相连接、P极经电阻R9后与电容C4的正极相连接的二极管D3，与二极管D3的P极相连接的信号跟随电路，一端与处理芯片U的V-管脚相连接、另一端与信号跟随电路相连接的同时接地的电阻R12，以及与非门A1的反向端相连接的波形调整电路组成；所述信号跟随电路的输入端与激光水位计相连接；所述波形调整电路的输出端与单片机相连接。

进一步的，所述信号跟随电路由场效应管MOS，三极管VT1，三极管VT2，N极经电阻R7后与三极管VT1的集电极相连接、P极经电阻R4后与场效应管MOS的漏极相连接的二极管D1，负极经电阻R6后与三极管VT1的基极相连接、正极与场效应管MOS的漏极相连接的电容C2，N极经电阻R12后与处理芯片U的V-管脚相连接、P极经电阻R10后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D4，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与二极管D4的P极相连接的电容C3，P极与二极管D4的P极相连接、N极经电阻R8后与三极管VT2的基极相连接的二极管D2，串接在场效应管MOS的源极和二极管D4的P极之间的电阻R5，正极经电阻R3后与场效应管MOS的栅极相连接、负极与二极管D4的P极相连接的电容C1，以及一端与电容C1的正极相连接、另一端经电阻R2后与二极管D1的P极相连接的电阻R1组成；所述二极管D1的P极接电源；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极与二极管D3的P极相连接；所述电容C1的正极与激光水位计相连接。

所述波形调整电路由放大器P1，放大器P2，放大器P3，三极管VT3，负极与放大器P1的正极相连接、正极与非门A1的反向端相连接的电容C7，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的输出端相连接的电容C8，与电容C8相并联的电阻R16，N极与放大器P1的输出端相连接、P极经电阻R15后与放大器P1的负极相连接的二极管D6，负极与放大器P3的输出端相连接、正极经电阻R17后与二极管D6的N极相连接的电容C10，负极与放大器P2的输出端相连接、正极与放大器P1的正极相连接的电容C9，以及串接在三极管VT3的基极和放大器P2的正极之间的电阻R14组成；所述放大器P1的负极与其正极相连接、其输出端则与单片机相连接；所述放大器P2的负极与三极管VT3的集电极相连接、其输出端则分别与二极管D6的N极和P极相连接；所述三极管VT3的基极与非门A1的反向端相连接、其发射极则与放大器P3的负极相连接的同时接地；所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接。

所述处理芯片U为LM324集成芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以将监测结果通过无线网络发送给监测站点，使监测站点可以及时的对监测结果进行分析，从而使水利监测工作可以正常的进行；本发明采用无线网络对水位信号进行传输，无需线路铺设，极大的减少了成本。

(2)本发明的信号处理单元可以对激光水位计输出的水位信号进行放大处理，从而可以弥补水位信号在无线传输过程中产生的损耗，使监测站点接收到的水位信号更加清晰；同时，该信号处理单元还可以对信号的波形进行调整，避免信号波形出现失真，极大的提高了监测站点接收到的水位信号的准确性；如此则可以使监测站点能够更好的对监测结果进行分析。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号处理单元的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由主要由单片机，分别与单片机相连接的信号处理单元、显示器和无线传输块，以及与信号处理单元相连接的激光水位计组成。整个水位监测装置设置在岸边，而该激光水位计则通过固定杆垂直的设置在水面上，因激光可以直接穿透到水底，所以在激光水位计正下方的水面上需要设置反射板，该反射板需固定起来；激光水位计和反射板的设置方式已是目前的成熟技术，在这里不做过多的赘述。

该激光水位计采用JH2004激光水位计，在工作时，激光水位计发射一束激光，激光经反射板反射回到激光水位计中，激光水位计根据两束激光的相位差输出相应的数字信号给信号处理单元。该信号处理单元对数字信号进行处理并输出给单片机。该单片机为本发明的处理中心，其优先采用AT89S51单片机来实现，该AT89S51单片机的P1.0信号输入管脚与信号处理单元的输出端相连接，其P2.0管脚与显示器相连接，P2.2管脚则与无线传输模块相连接。该单片机对信号进行处理后发送给显示器显示出水位值，同时还把信号发送给无线传输模块，无线传输模块通过无线网络传输给监测站点。该无线传输模块采用ZIGBEE无线传输模块来实现，其信号输入接口与单片机相连接；相应的监测站点也需要设置有相应的无线传输模块方可接收到信号。

为了更好的实施本发明，如图2所示，该信号处理单元主要由处理芯片U，负极与处理芯片U的-IN管脚相连接、正极与处理芯片U的+IN管脚相连接的电容C5，正向端与处理芯片U的OUT管脚相连接、反向端经电阻R13后与处理芯片U的V+管脚相连接的非门A1，负极与处理芯片U的V+管脚相连接、正极接电源的电容C6，P极与电容C5的负极相连接、N极与电容C6的负极相连接的二极管D5，正极与二极管D5的P极相连接、负极经电阻R11后与电容C5的负极相连接的电容C4，N极与电容C5的正极相连接、P极经电阻R9后与电容C4的正极相连接的二极管D3，与二极管D3的P极相连接的信号跟随电路，一端与处理芯片U的V-管脚相连接、另一端与信号跟随电路相连接的同时接地的电阻R12，以及与非门A1的反向端相连接的波形调整电路组成。所述信号跟随电路的输入端与激光水位计相连接；所述波形调整电路的输出端与单片机相连接

该处理芯片U，电容C4，电阻R11，电容C5以及二极管D3组成一个放大电路，该放大电路可以不失真的对水位信号进行放大，从而弥补水位信号因无线传输而产生的削弱。为了更好的实施本发明，所述处理芯片U优先采用LM324集成芯片来实现。

其中，该信号跟随电路由场效应管MOS，三极管VT1，三极管VT2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R10，电容C1，电容C2，电容C3，二极管D1，二极管D2以及二极管D4组成。

连接时，二极管D1的N极经电阻R7后与三极管VT1的集电极相连接，P极经电阻R4后与场效应管MOS的漏极相连接。电容C2的负极经电阻R6后与三极管VT1的基极相连接，正极与场效应管MOS的漏极相连接。二极管D4的N极经电阻R12后与处理芯片U的V-管脚相连接，P极经电阻R10后与三极管VT2的发射极相连接。电容C3的正极与三极管VT2的发射极相连接，负极与二极管D4的P极相连接。二极管D2的P极与二极管D4的P极相连接，N极经电阻R8后与三极管VT2的基极相连接。电阻R5串接在场效应管MOS的源极和二极管D4的P极之间。电容C1的正极经电阻R3后与场效应管MOS的栅极相连接，负极与二极管D4的P极相连接。电阻R1的一端与电容C1的正极相连接，另一端经电阻R2后与二极管D1的P极相连接。所述二极管D1的P极接电源。所述三极管VT2的基极与三极管VT1的发射极相连接，其集电极与二极管D3的P极相连接。所述电容C1的正极与激光水位计相连接。该信号跟随电路可以确保输入的水位信号的稳定性。

该波形调整电路由放大器P1，放大器P2，放大器P3，三极管VT3，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电容C7，电容C8，电容C9，电容C10以及二极管D6组成。

其中，电容C7的负极与放大器P1的正极相连接，正极与非门A1的反向端相连接。电容C8的正极与放大器P1的正极相连接，负极与放大器P1的输出端相连接。电阻R16与电容C8相并联。二极管D6的N极与放大器P1的输出端相连接，P极经电阻R15后与放大器P1的负极相连接。电容C10的负极与放大器P3的输出端相连接，正极经电阻R17后与二极管D6的N极相连接。电容C9的负极与放大器P2的输出端相连接，正极与放大器P1的正极相连接。电阻R14串接在三极管VT3的基极和放大器P2的正极之间。

所述放大器P1的负极与其正极相连接，其输出端则与单片机相连接。所述放大器P2的负极与三极管VT3的集电极相连接，其输出端则分别与二极管D6的N极和P极相连接。所述三极管VT3的基极与非门A1的反向端相连接，其发射极则与放大器P3的负极相连接的同时接地。所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接。

该波形调整电路可以对水位信号的波形进行处理，提高水位信号的稳定性，该波形调整电路可以使水位信号的波形失真度小于0.2％。该电容C8和电阻R16组成一个低通滤波器，该低通滤波器可以对高频干扰进行过滤，进一步的提高水位信号的稳定性，利于水位信号远距离传输。

本发明通过信号处理单元对激光水位计输出的水位信号进行放大处理，从而可以弥补水位信号在无线传输过程中产生的损耗，使监测站点接收到的水位信号更加清晰。同时，该信号处理单元还对信号的波形进行调整，避免信号波形出现失真，极大的提高了监测站点接收到的水位信号的准确性。如此则可以使监测站点能够更好的对监测结果进行分析。

如上所述，便可很好的实现本发明。