波浪爬高的電子水尺測量裝置的製作方法
2023-10-23 12:46:22
專利名稱：波浪爬高的電子水尺測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種波浪爬高的測量裝置，特別是涉及一 種波浪爬高的電子水尺測量裝置。
二、 背景技術我國海岸線總長度三萬兩千多公裡，其中大陸海岸線一萬 八千多公裡，據統計，我國沿海現已建成海堤總長約一萬三千多公裡，其中重 點海堤四千五百多公裡。這些海堤為減少沿海地區災害損失，起到了十分重要 的作用。監視海堤的安全是沿海防颱風監測預報預警的重要手段。由於海堤的 毀壞主要是來自波浪的衝擊，在風浪的作用下，波浪爬高常會引起堤防的漫溢 險情，採用實時監測海塘浪潮及海堤的波浪爬高是行之有效的海堤安全監測措 施。海堤浪潮高度或波浪爬高監測，雖然也是一種水位監測，但由于波浪的瞬 間特性和防波堤傾斜坡面的特殊情況，且能量大，破壞性強，至今為止，對海 堤的監測國內還沒有很好的科學的監測方法，水利工程中常用的超聲波水位計、 浮子式水位計以及壓力式水位計都很難適應這種監測需要。
三、 實用新型的內容-
本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種設計 新穎、速度快、能夠隨時監測波浪爬高且測量準確的波浪爬高的電子水尺測量 裝置。
本實用新型的技術方案是
一種波浪爬高的電子水尺測量裝置，含有電子水尺和電子水尺採集模塊， 所述電子水尺設置在堤壩的迎水面上，所述電子水尺採集模塊含有單片機、電 源電路、定時電路、啟動電路、電子水尺接口電路、液晶顯示器和RS-485串行 接口電路，其中，至少兩個所述電子水尺分別通過電子水尺接口電路與單片機 連接，所述定時電路通過所述啟動電路與所述單片機連接，所述電源電路的一個輸出端與所述單片機連接，另一輸出端與所述電子水尺連接，所述液晶顯示
器、所述RS-485串行接口電路分別與所述單片機連接。 所述單片機為C8051F系列單片機。
所述定時電路是由電振蕩電路和分頻器兩部分組成的，由振蕩器產生時鐘 信號，經分頻器產生所需求的定時信號脈衝，用於觸發啟動電路。
所述啟動電路由復位電路和看門狗電路兩部分組成，在定時信號觸發脈衝 的作用下，啟動電路產生200ms左右的復位脈衝，加到所述單片機的復位腳， 使所述單片機復位重新開始運行程序，完成相應的工作。
所述電子水尺接口電路為CMOS運算放大器。
所述電子水尺傾斜設置在堤壩的迎水面上，或者垂直設置在堤壩的迎水面 上；並且相鄰電子水尺在垂直高度上沒有間隔。 本實用新型的有益效果是
1、 本實用新型由電子水尺作為水位傳感器，電子水尺採集模塊作為前端控 制設備，採用神經網絡技術及電子水尺匯接技術把多根電子水尺匯接，等效為 一根大量程水尺，極大地提高了電子水尺的採集速度和電子水尺的量程。利用 電子水尺在固定周期內(2.5 45分鐘分段可調)連續自動採集30組實時水位 數據，相鄰兩組數據採集間隔時間小於2秒鐘，作為浪潮爬高的水位數據，能 夠實時對監測點的波浪爬高進行監測，其數據由RS—485輸出，通過光纜傳給 海塘管理署監控中心的後臺計算機，由計算機進行儲存、分析、計算及報表的 查詢和列印，使用十分方便，解決了瞬間抓取波浪(潮位)高度的快速採集問 題。
2、 本實用新型通過神經網絡技術的應用，解決了瞬間抓取波浪(潮位)高 度的快速採集問題，實現了最長可達30秒的平均值採集和最快300微秒間隔的 連續採集，使電子水尺創新地用於海浪或潮位的爬高監測中，大大擴大了電子水尺的應用範圍。
3、 本實用新型根據連接電子水尺的數量將和數據終端連接的主幹神經分為 若干個枝幹神經，分別和各電子水尺的幹神經相連，使多根電子水尺可作為一 根水尺使用，實現了多尺安裝，單尺定位，減小了累積誤差，增大了量程。
4、 本實用新型的水尺接口電路是有效的處理高速海浪浪高捕捉的傳感電 路，它採用標準CMOS運算放大器，製作電壓比較器，對電子水尺電源系統和電 子採集電路進行監控，CMOS運算放大器組成的電壓比較器具有高速準確的特點， 利用電壓的瞬時變化進行捕捉，能夠準確感知海浪浪高。
5、 本實用新型採用的C8051F單片機是完全集成的混合信號系統級晶片 (SoC)，採用中斷方式進行數據高速處理。其採用流水線指令結構，絕大多數
指令的執行時間為l周期，速度高達25MIPS，同時具有看門狗、2個串行口等 功能，完全滿足了數據採集處理要求。
6、 .本實用新型設計新穎、適用範圍廣，特別適用於沿海風暴較多的海堤監 測，推廣後具有良好的社會和經濟效益。
四、
圖1為波浪爬高的電子水尺測量裝置的結構示意圖之一； 圖2為波浪爬高的電子水尺測量裝置的結構示意圖之二； 圖3為波浪爬高的電子水尺測量裝置的電路原理圖。
五具體實施方式
實施例一參見圖1和圖3，圖中，波浪爬高的電子水尺測量裝置含有電子 水尺3和電子水尺採集模塊2，電子水尺3設置在堤壩1的迎水面上，並且相鄰 電子水尺3在垂直高度上沒有間隔，可以部分重疊。電子水尺採集模塊2含有 單片機、電源電路、定時電路、啟動電路、電子水尺接口電路、液晶顯示器和 RS-485串行接口電路，其中，至少兩個電子水尺3分別通過五芯電纜4和電子水尺接口電路與單片機連接(圖中為三個電子水尺l，也可以是兩個、四個等等， 根據需要確定)，定時電路通過啟動電路與單片機連接，電源電路的一個輸出端
與單片機連接，另一輸出端與電子水尺連接，液晶顯示器、RS-485串行接口電 路分別與單片機連接。RS-485串行接口電路通過光端機、光纜把信號引出與遠 程計算機連接，由計算機進行儲存、分析、計算及報表的查詢和列印。
單片機為C8051F系列單片機。定時電路是由電振蕩電路和分頻器兩部分組 成的，由振蕩器產生時鐘信號，經分頻器產生所需求的定時信號脈衝，用於觸 發啟動電路。啟動電路由復位電路和看門狗電路兩部分組成，在定時信號觸發 脈衝的作用下，啟動電路產生200ms左右的復位脈衝，加到單片機的復位腳， 使單片機復位重新開始運行程序，完成相應的工作。電子水尺接口電路採用標 準CMOS運算放大器，製作電壓比較器，對水尺電源系統和電子採集電路進行監 控，利用電壓的瞬時變化進行捕捉，準確感知海浪浪高。
電子水尺3的基本工作原理是利用水的導電性，採用類似於人工觀測水位 的方法。它是自上而下依次讀取每個感應觸點(即觸點)的電導。在探測到觸 點和水面接觸的位置時，觸點間的電導會突變增大，從而確定水位值，在讀取 過程中採用了神經網絡技術，提高了採集速度，加大了測量量程。
實施例二參見圖2，本實施例與實施例一基本相同，相同之處不重述，不 同之處在於三個電子水尺3垂直設置在堤壩1的迎水面上；並且相鄰電子水
尺3在垂直高度上沒有間隔，可以部分重疊。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何 形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單 修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1、一種波浪爬高的電子水尺測量裝置，含有電子水尺和電子水尺採集模塊，所述電子水尺設置在堤壩的迎水面上，其特徵是所述電子水尺採集模塊含有單片機、電源電路、定時電路、啟動電路、電子水尺接口電路、液晶顯示器和RS-485串行接口電路，其中，至少兩個所述電子水尺分別通過電子水尺接口電路與單片機連接，所述定時電路通過所述啟動電路與所述單片機連接，所述電源電路的一個輸出端與所述單片機連接，另一輸出端與所述電子水尺連接，所述液晶顯示器、所述RS-485串行接口電路分別與所述單片機連接。
2、 根據權利要求l所述的波浪爬高的電子水尺測量裝置，其特徵是所述 單片機為C8051F系列單片機。
3、 根據權利要求l所述的波浪爬高的電子水尺測量裝置，其特徵是所述 定時電路是由電振蕩電路和分頻器兩部分組成的，由振蕩器產生時鐘信號，經 分頻器產生所需求的定時信號脈衝，用於觸發啟動電路。
4、 根據權利要求l所述的波浪爬高的電子水尺測量裝置，其特徵是所述啟動電路由復位電路和看門狗電路兩部分組成，在定時信號觸發脈衝的作用下，啟動電路產生200ms左右的復位脈衝，加到所述單片機的復位腳，使所述單片 機復位重新開始運行程序，完成相應的工作。
5、 根據權利要求l所述的波浪爬高的電子水尺測量裝置，其特徵是所述 電子水尺接口電路為CMOS運算放大器。
6、 根據權利要求1 5任一所述的波浪爬高的電子水尺測量裝置，其特徵 是所述電子水尺傾斜設置在堤壩的迎水面上，或者垂直設置在堤壩的迎水面 上；並且相鄰電子水尺在垂直高度上沒有間隔。
專利摘要本實用新型公開了一種波浪爬高的電子水尺測量裝置，它含有電子水尺和電子水尺採集模塊，所述電子水尺設置在堤壩的迎水面上，所述電子水尺採集模塊含有單片機、電源電路、定時電路、啟動電路、電子水尺接口電路、液晶顯示器和RS-485串行接口電路，其中，至少兩個所述電子水尺分別通過電子水尺接口電路與單片機連接，所述定時電路通過所述啟動電路與所述單片機連接，所述電源電路的一個輸出端與所述單片機連接，另一輸出端與所述電子水尺連接，所述液晶顯示器、所述RS-485串行接口電路分別與所述單片機連接。本實用新型極大地提高了電子水尺的採集速度和電子水尺的量程，解決了瞬間抓取波浪高度的快速採集問題，推廣後具有良好的社會和經濟效益。
文檔編號G01F23/00GK201251466SQ20082014915
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月11日 優先權日2008年9月11日
發明者馮存華, 婁立軍, 宋東旭, 方海軍, 虎 許, 志 黃 申請人:黃河水利委員會信息中心