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傳感器在水位、閘位監(jiān)測中的應(yīng)用

水位、閘位、閘位監(jiān)測是對河流、水庫，湖泊等水位、閘位的實時監(jiān)測，其保證水利樞紐安全，對可能的洪澇等災(zāi)害起到預(yù)警作用，水位、閘位監(jiān)測值對人們來說（特別是汛期）非常重要，對生產(chǎn)生活更有著深遠的影響。隨著我國水利行業(yè)信息化進程的推進，水位、閘位監(jiān)測統(tǒng)的信息化改造也取得了一定的成績，水位、閘位監(jiān)控已從單一的現(xiàn)場監(jiān)控，發(fā)展到遠距離實時監(jiān)控，實現(xiàn)了全天候、實時的水位、閘位自動監(jiān)測，但這些方法普遍存在著種種問題，例如成本過高或安裝不便，自動化程度低，測程小，精度低，后期維護或檢修困難等，隨著現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水位、閘位監(jiān)測已逐步向著高科技化、全自動化方向發(fā)展。為了能實現(xiàn)江湖湖泊灌區(qū)的水位、閘位長期低成本監(jiān)測的目的，我們構(gòu)建了遠程激光測距監(jiān)測系統(tǒng)．激光具有方向性強，監(jiān)測過程中衰減較小、反射能力較強等特點，它受外界環(huán)境影響極小，在惡劣的工作環(huán)境下具有一定的適應(yīng)能力。所以激光測距傳感器被廣泛用于非接觸監(jiān)測，通過實測，金水華禹工業(yè)級的激光測距傳感器HY-B40在水位、閘位測量上使用效果好，精度高，而且可以不用浮板，安裝簡單方便，不需要專門的水位、閘位井。

    利用金水華禹HY-B40激光測距傳感器來進行水位、閘位監(jiān)測/閘位監(jiān)測是一種新的監(jiān)測方法，利用激光打在水面上，接收反射回來的信號，通過激光往返的時間，計算出來距離，是一種非接觸，高效，低成本的一種方式。

   金水華禹激光測距傳感器在水位、閘位測量上應(yīng)用大體為：在需監(jiān)測水位、閘位的上方固定激光測距傳感器，直接測量水位、閘位表面到激光測距傳感器的距離，這個距離可以換算成絕對高程或相對高程，連續(xù)值就可以反應(yīng)長期水位、閘位變化的情況。

    示意圖

激光測距傳感器監(jiān)測水位、閘位布置圖

            金水華禹激光測距傳感器監(jiān)測水位、閘位圖

     一、自動化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) 

   金水華禹科技HY-B40激光測距傳感器可以采用無人值守的方式工作，其具有多種接口，RS232，RS485，4-20MA模擬量，開關(guān)量，9-30V電源等功能，可以連接無線數(shù)傳模塊（1000米以內(nèi)的距離），或者測控終端（GPRS），實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)測，并且所有的測量數(shù)據(jù)都可以在設(shè)定的時間間隔內(nèi)上傳到電腦或服務(wù)器中，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲、檢索、編輯，可實時顯示量測數(shù)據(jù)，繪制變化曲線等。

金水華禹激光測距傳感器監(jiān)測水位、閘位系統(tǒng)通過控制軟件，發(fā)送測量命令，可以設(shè)定測量間隔，每個測點都有編號，每個測距傳感器的地址不同，所有測量數(shù)據(jù)通過RS485總線發(fā)送到測控終端，測控終端通過GPRS把數(shù)據(jù)發(fā)回服務(wù)器電腦，這樣在監(jiān)控軟件上就能看到每個測點的實時數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采取按用戶要求頻率測報數(shù)據(jù)，有必要的時候也可以加大重點位置的觀測頻率。

    二、 低功耗測控終端

    低功耗測控終端具有RS232，RS485，模擬量端口，采用12V電源供電，具有GPRS模塊，插入手機卡，就可以實現(xiàn)遠程聯(lián)網(wǎng)控制，并且具有數(shù)據(jù)存儲功能，一旦網(wǎng)絡(luò)信號不好，所有測量數(shù)據(jù)會存儲在測控終端里面，等網(wǎng)絡(luò)信號好了，再發(fā)送出去，不會丟失任何測量數(shù)據(jù)。    三、  計算機

    計算機裝有專用軟件以實現(xiàn)整個監(jiān)測過程的全自動化，既能控制激光測距傳感器按特定測量程序采集監(jiān)測點數(shù)據(jù)，并將測量成果實時進行處理，以便及時發(fā)現(xiàn)超限水位、閘位，也可以對各個觀測周期的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲并生成監(jiān)測報告。    四、實時控制軟件

    動態(tài)監(jiān)控軟件是專門用與HY-B40激光測距傳感器配套的監(jiān)測軟件，其在Windows環(huán)境下運行，并將數(shù)據(jù)存儲在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，它既可按操作者設(shè)定的測量過程對觀測點進行相應(yīng)的測量處理，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲、檢索、編輯，可實時顯示量測數(shù)據(jù)，并進行實時處理或后處理，按用戶方要求的格式將監(jiān)測點的水位、閘位變化轉(zhuǎn)化為標準圖表的形式直觀地表達出來，繪制出監(jiān)測報表和變化曲線，自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、報警以及報表生成的功能，可以根據(jù)用戶的要求提供報表的形式。監(jiān)控軟件基于B/S結(jié)構(gòu)，支持遠程網(wǎng)頁訪問，具有操作員權(quán)限分配，不同等級的操作員，可以憑借用戶名和密碼進行訪問和控制，能上網(wǎng)的手機也能查看和控制。   五、監(jiān)測過程

   每個水位、閘位監(jiān)測點投入一個HY-B40激光測距傳感器，每個激光測距傳感器都連接一臺GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端，完成對水位、閘位的采集傳輸功能。管理人員在辦公室操作電腦便可查詢現(xiàn)場水位、閘位值。本系統(tǒng)具有多路模擬量和開關(guān)量輸入，可是設(shè)定上下限遠程報警。    六、監(jiān)測誤差分析

    激光測距傳感器在水位、閘位監(jiān)測上誤差主要為：

    1、水體是否比較清澈？如果需要測的水體是非常清澈的，則可能激光會穿透水體，測量效果不好，一般可以采用在清澈水體上放置浮板的方式，放置浮板還可以消除水面波紋對于監(jiān)測的誤差，這樣測量誤差小，精度高。建議采用PVC管子或者鋼管，效果會更好。

    2、環(huán)境溫度，也就是激光測距傳感器的工作溫度范圍一般為-10-50度，當然如果溫度超過這個范圍，也可以工作，需要配合制冷和制熱模塊才可以。

     3、HY-B40激光測距傳感器本身的測距精度為1.5mm，最小顯示為1毫米，采用多次測量平均的方式，可以達到±1 mm的精度，能夠滿足用戶方對水位、閘位監(jiān)測的要求。

    七、綜述

    本系統(tǒng)采用HY-B40激光測距傳感器、移動公網(wǎng)信號，集自動化技術(shù)、信息通訊技術(shù)，軟件技術(shù)與一體，實現(xiàn)遠程無線水位、閘位監(jiān)測方案，實時傳輸終端水位、閘位信號及發(fā)送超限報警信號，通訊距離無限制，不受障礙物遮擋限制，時間傳輸無間隔限制，方便用戶超遠距離實時監(jiān)測偏遠地區(qū)水位、閘位。這套水位、閘位監(jiān)控系統(tǒng)由于采用GPRS技術(shù)，使用戶可以隨時了解水位、閘位信息；GPRS上網(wǎng)按流量計費，是一種最省錢的傳輸手段；整個數(shù)據(jù)的傳輸依賴移動網(wǎng)絡(luò)，可在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)遠程傳輸，水位、閘位探測點與辦公室之間無需布線，大大減少遠程監(jiān)控工程的施工費用。

    產(chǎn)品功能優(yōu)勢：

    1、監(jiān)測端采用HY-B40激光測距傳感器，實時有效監(jiān)測水位、閘位變化，監(jiān)測精度為±1.5mm。該傳感器工業(yè)級設(shè)計、適用各種惡劣環(huán)境。內(nèi)置自動檢測系統(tǒng)，不死機，掉線、斷電自動恢復(fù)。具有遠程參數(shù)設(shè)置和遠程維護功能、降低客戶現(xiàn)場維護成本。

   2、GPRS數(shù)傳終端與激光水位、閘位傳感器用屏蔽線連接，防止外部設(shè)備干擾弱電信號。

   3、GPRS數(shù)傳終端借助移動GPRS網(wǎng)絡(luò)，與監(jiān)控中心電腦實現(xiàn)實時通訊，不受距離和地形限制。

   4、監(jiān)控中心上PC實時顯示當前水位、閘位信號，可設(shè)置多個報警限值，水位、閘位出現(xiàn)異常立即啟動監(jiān)控中心警笛。

   5、支持用戶設(shè)定水位、閘位超限報警，一旦水位、閘位超限，系統(tǒng)立即發(fā)送報警到用戶手機。

    系統(tǒng)目標

    監(jiān)測水位、閘位動態(tài)信息，為決策提供依據(jù)。

    系統(tǒng)功能

    ◆ 水位、閘位觀測系統(tǒng)可獨立運行，也可并入應(yīng)用行業(yè)的信息化系統(tǒng)。 

    ◆ 采集各水位、閘位監(jiān)測點的水位、閘位數(shù)據(jù)，采集時間間隔可設(shè)置。 

    ◆ 上報各水位、閘位監(jiān)測點的水位、閘位數(shù)據(jù)，上報時間間隔可設(shè)置。 

    ◆ 支持串口水位、閘位計、0-5V或4-20mA信號輸出的水位、閘位變送器。 

    ◆ 支持220VAC供電、太陽能供電、風能供電、鋰電、蓄電池供電。 

    ◆ 現(xiàn)場監(jiān)測終端具備數(shù)據(jù)存儲功能。 

    ◆ 可遠程設(shè)置終端工作參數(shù)，支持遠程升級。 

    ◆ 監(jiān)控中心可對水位、閘位數(shù)據(jù)進行存儲、分析、生成必要的報表和曲線。

采用激光測距傳感器的監(jiān)測系統(tǒng)對江河湖泊水位、閘位進行不間斷監(jiān)測，本系統(tǒng)為用戶方提供了準確、及時的指導(dǎo)數(shù)據(jù)，這是一種簡便、靈活、無人值守、實時、動態(tài)的監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)在黃河水利委員會及上海水文監(jiān)測站應(yīng)用表明，該監(jiān)測系統(tǒng)能滿足用戶方的要求，且監(jiān)測速度快、精度高、受人為影響少、自動化程度高，是一套理想的水位、閘位監(jiān)測系統(tǒng)。 

附：金水華禹HY-B40激光測距傳感器有關(guān)參數(shù)及圖片

　　　    HY-B40激光測距傳感器背面圖

      HY-B40激光測距傳感器左正面圖

北京叢中俏科技有限公司 聯(lián)系人：馬文竹 電話：18618319991 QQ：593469788

產(chǎn) 品 說 明

PROSTAFF 5                                                                        最新替代LASER 550 產(chǎn)品         PROSTAFF 5             •   輕巧便攜，符合人體工學(xué)設(shè)計   •   測量范圍：約10-550米/11-600碼   •   第一目標優(yōu)先模式提供至球桿（高爾夫）之間的簡易測量數(shù)值   •   單按POWER按鈕提供約8秒的連續(xù)測量，這使得即使發(fā)生輕微的手部移動，也可進行測量   •   距離顯示步長為約0.5米/碼   •   高品質(zhì)6倍單筒望遠鏡采用多層鍍膜，使視野明亮清晰   •   提高了透光率，可以獲得更明亮的視野   •   較大的目鏡直徑（18mm），便于觀測   •   實際視場大（7.5度），更容易觀測   •   高眼點設(shè)計，使佩戴眼鏡的用戶也能輕松觀看。   •   屈光度調(diào)節(jié)功能   •   LED照明即使在黑暗光線條件下也容易辨識   •   防水（不深于1米，10分鐘），但不要在水中使用；電池匣具有抗水功能。   •   溫度范圍：-10℃～+50℃   應(yīng)用     規(guī)格     PROSTAFF 5   測量范圍   10-550米/11-600碼   距離顯示步長   0.5米/碼   光學(xué)系統(tǒng)   放大倍率（倍）   6   物鏡直徑（mm）   21   實際視場（度）   7.5   出射光瞳直徑 （mm）   3.5   眼點距 （mm）   18.3   尺寸 （長x高x寬） （mm）   111x70x40   重量 （g） （不含電池）   165   電源   CR2 鋰電池 x 1 （DC3V） 自動關(guān)閉電源裝置 （8秒后）   安全   Class 1M 激光產(chǎn)品 （EN/ IEC60825-1:2007）   電磁兼容性EMC   FCC Part15 SubPartB class B, EU:EMC directive, AS/NZS,VCCI class B   環(huán)境   RoHS, WEEE   以上參數(shù)為“約”數(shù)，僅供參考。 本產(chǎn)品，根據(jù)目標物體的形狀、表面構(gòu)造、自然和/或天氣情況可能無法測量  應(yīng)用領(lǐng)域：  電力電信部門測量/建筑施工勘測設(shè)計/電線桿間距測量  消防系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃  戶外勘測設(shè)計/測繪/高爾夫球場/動物等等