水位监测范文

水位监测范文第1篇

【Abstract】In this paper， with the aid of the ultrasonic module ， the temperature sensor module and MCU microprocessor controller， it designed a set of water level and temperature detection system for the water tower ， and gives the design process in detail.The scheme has the advantages of high accuracy， low cost， simple structure， high reliability， convenient maintenance and strong expansibility. It has certain practical significance and market application value in practical production and life.

【P键词】超声波；单片机控制；水塔监测

【Keywords】ultrasound；SCM control；water tower monitoring

【中图分类号】TN216 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0129-02

1 引言

在日常生活和工农业生产过程中，经常需要对水塔水位和水温进行监控。传统的水塔水位大部分采用浮球水位控制器，一般分为管式浮球与缆浮球。管式浮球适合清水及粘度不大的液体；缆浮球适合污水。浮球水位控制器优点是价格适中，缺点是属于开关量控制，无法给出实际水位。并且管式浮球容易卡滞，缆浮球容易缠绕，所有浮球都有触点接触不良现象，其后果是容易造成系统失控，调整控制点很不方便。另外，水塔的水温检测系统也一般是独立的系统，并不能与水位系统整合在一起，实际使用中比较不方便[1]。

基于这一现状，笔者设计了一款基于超声波和温度传感器的水塔水位水温监控系统。该系统依靠超声波的回声来测量水塔液位高度，其最大检测高度可达6m；温度传感器采用DS18B20，测温范围-55℃～+125℃。该传感器参数足以应用于水塔的水位水温监控。

2 系统方案设计

整个系统由HC-SR04超声波模块、DS18B20温度模块、显示模块、报警模块、单片机最小系统、电源管理模块、RS485总线模块等组成。系统以单片机为核心，读取DS18B20温度模块温度数据和超声波模块数据，通过RS485总线与上位机进行数据交换。系统总体框架图如图1所示。

3 硬件设计

3.1 单片机最小系统

在此次设计中，由于系统的处理任务比较少，因此采用传统的51单片机作为核心微控制器。单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机的使用领域十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等[2]。

3.2 电源管理模块

电源管理模块是这个系统的能量来源，在此次设计中，采用5V直流电为超声波模块、单片机最小系统、温度检测模块、RS485总线模块、显示模块、报警模块等供电。

3.3 超声波模块

利用超声波指向性强，在介质中传播的距离较远的特点，广泛应用于物体距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求[3]。超声波测量水位的原理是：超声波模块放置在水塔顶端，通过超声波发射装置向水塔水面间隔一定的时间发射超声波，同时单片机打开定时器，超声波在空气中传播，途中碰到水面就立即返回来，一旦接收到返回的超声波，单片机马上关闭定时器，并读取定时器寄存器的数据，通过简单的运算计算出超声波发射到接收的时间差t，超声波在空气中的传播速度340m/s，就可以知道计算出超声波发射点距水面的距离s，即s=340×t/2，然后在设计之初先设置好超声波到水塔底的距离h1，通过单片机减法运算后即可以得出水位高度h2=h1-s。

3.4 温度检测模块

DS18B20是常用的温度传感器，单总线通信方式，具有成本低、体积小、硬件电路简单、抗干扰能力强、精度高、测温范围广、误差小的特点，广泛应用于生活和工业测温领域[4]。

3.5 RS485总线模块

RS485采用差分信号负逻辑，最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，是目前工业应用的比较常用的一种串行总线。RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。在此次设计中，该系统为从机模式，可以与上位机（主机）进行数据交换。

3.6 显示与报警模块

系统采用OLED显示屏，与单片机使用SPI总线进行数据交换，可以方便显示水温、水位的数据，并且在异常情况下显示异常信息。报警采用有源蜂鸣器加发光二极管，当水位和水温异常时，单片机IO口输出低电平，驱动PNP三极管，进而驱动蜂鸣器与发光二极管，对用户进行声光提醒[6]。

4 软件设计

水塔水位水温监测系统的程序结构由超声波模块、温度检测模块、RS485总线模块、显示与报警模块等程序组成。程序使用C语言在Keil4中进行编写调试，采用模块化程序设计思路，以使得程序结构清晰、修改方便、可移植性强、便于调试。装置上电开机后，先初始化各函数变量和各个模块，然后与主机通过RS485总线进行通信，识别主机有无指令以及指令内容。接着超声波模块发射超声波，单片机等待超声波回波，计算水位高度，判断液位高度是否正常，如果正常，在显示屏上显示当前液位高度，如果异常，显示异常信息并进行报警。然后进行水温的检测，同水位检测一样，水温正常显示当前水温，异常显示异常信息并报警。

5 结语

水塔水位水温监测系统在实际的测试与使用过程中体现出较好的实用性，基本满足了设计需求。该系统维护、检修比较方便，允许通过RS485总线组网，具有很强的扩展性与灵活性。但该装置的不足也比较明显，比如水位测量受限于超声波模块的测距最远距离，在超过6米的水塔基本无法使用，并且超声波模块的安装也需要尽量垂直于液面，否则容易出现无法接收到超声波回波的情况，进而对水位检测失败。

【参考文献】

【1】袁新娣.基于单片机的智能水塔水位控制系统设计[J].赣南师范学院学报，2010（6）：52-54.

【2】苏家健，曹柏荣，汪志锋.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2004：1-3.

【3】李永鉴，刘国安.简易超声波测距仪的制作[J].福建电脑， 2006（7）： 131-132.

水位监测范文第2篇

关键词：大坝；测压管；水位监测；设计

中图分类号：TV698文献标识码： A

引言

当前，国内外都是针对大型甚至超大型水库设计大坝测压管监测仪器的，这些水库周边的环境相对比较稳定，但是我国中小型水库比较多，而且环境呈现多样化形式，这些仪器在中小型水库的应用存在下列问题：一方面受环境因素的约束，监测仪器无法充分发挥自己的优势；另一方面仪器的日常维护成本高，必然会给水库运行带来一定的负担。

工程概况

好汉泊水库原为1996 年第三届亚冬会供水的水源工程，位于黑龙江省尚志市，2006 年9 月，为了满足2009 年第24 届“大冬会”的用水需求，对水库工程进行增容扩建及改建。

好汉泊水库增容扩建工程于2006 年9 月开工，2007 年11 月基本建成。由于当时大冬会会期临近，工期紧张，为赶进度，水库的施工质量较差，水库建成后即开始漏水。

2008 年6 月16 日当库水位蓄至383. 58 m时，发现坝后局部低洼处及消力池边墙有渗水流出，随着库水位升高，坝下渗流量逐渐加大，2009 年当库水位达390. 50 m时，发现溢洪道泄槽左侧山体高程约390. 0 m处出现集中渗漏点。

由于上述险情的存在，从2008 年开始研究对水库进行渗漏处理，对渗漏处理方案研究论证两年多，于2011 年6 月开始实施，目前已施工完毕。本次渗

漏处理的主要内容有：右坝肩及右岸山体帷幕灌浆；坝后加强排水措施; 隧洞周围岩体灌浆及衬砌堵漏；增设大坝渗流观测设施。

好汉泊水库渗漏处理后目前运行基本正常，目前库水位在386. 7 左右，坝下实测渗流量较小，但测压管观测的水位异常。

异常原因分析

我们认为测压管水位异常的原因主要是外水（雨水）进入了测压管，且测压管进水段透水很弱或实效造成的。各异常测压管分别分析如下：

5#测压管位于坝顶路面下游侧，该处有路缘石。孔顶和坝顶路面高程基本一致，如果路面排水不及时有积水，雨水可从测压管管口直接进入管内，同时由于测压管导管段孔壁也钻了孔，且周围没有黏土封孔，反滤料一直填到孔顶，雨水也可以从此通道渗入管内。这是5#测压管水位与降雨关联密切的根本原因。

5#测压管水位始终高于库水位，应该是进水管段反滤排水不畅所致，引起排水不畅的原因可能有以下5 个方面：

1) 测压管管壁钻孔少或孔口堵塞。

2) 回填的反滤料不合格，透水性差。

3) 钻孔跟进的套管没。

4) 钻孔时采用了泥浆固壁。

5) 局部坝壳料细密透水性弱。

3#测压管位于坝坡下游马道路面上，雨水进入测压管的方式和5#测压管相同，而4#位于坝坡上，雨水不汇集进入测压管较少，所以3# 测压管水位高于4#测压管，另外绕过坝基的渗流对3# 测压管水位较高也会有一定的影响。

7#测压管位于大坝左坝脚下，是坝坡和山体坡水汇集的地方，雨水也会很容易进入管内，6# 测压管虽然也位于坝顶，但该处属山体削平部分，地面稍高，雨水不易汇集，进入测压管的雨水较少，所以7#测压管水位比6#高。另外7#测压管还受左岸山体渗流的影响。

三、大坝测压管水位监测仪设计

（一）监测仪工作原理

监测探头系统是一根均匀地绕在滚筒上的高强度金属导线上，其另一端与监测电路连接。步进电机驱动滚筒正转或反转来带动探头上升和下降。探头平时处于测压管管口部位，对水位进行监测时，步进电机由单片机控制正转，滚筒由步进电机带动正转，探头下降。单片机每发1 个脉冲，步进电机转过1个步距角，探头下降1 个脉冲当量。如果探头下降与水面接触，监测电路输出的高电平就会变成低电平。单片机监测到监测电路的输出变为低电平，这个时候控制步进电机就不会再转动。依据所发的脉冲数量，单片机对探头下降的高度进行计算，从而对管口至水面的高度进行测量。之后单片机控制步进电机反转，重新上升探头到管口。

（二）监测仪结构

监测仪运用二级分布式结构，也就是上位机和分机。上位机的构成包括电脑、RS－232 转RS－485 异步通信串行接口和通信主机；分机则是AT89S51 单片机、RS － 485 异步串行接口、监测电路、滚筒、监测探头、步进电机和驱动电路构成。上位机发送通信指令给主机开始测量，通信主机如果接收到让分机测量的命令，就会给分机发送测量命令，分机的水位探测装置开始测量。完成测量之后，自动将测量的水位数据向上位机返回，上位机把分机测量的水位数据存入数据库中。步进电机选择四相步进电机，步距角为1.8，步进电机与滚筒之间采用变速器连接，使步进电机转2 圈、滚筒转1 圈，故每发1 个脉冲滚筒转0.9°。滚筒转1 圈单片机需要发400 个脉冲，这一系统滚筒周长为200 mm，因此脉冲当量为0.5 mm，系统监测灵敏度为0.5 mm。系统监测误差主要是机械传动误差所导致的，提高机械传动部件的加工精度就能够使测压管水位监测的精度得到提高。

四、大坝测压管水位监测仪通信设计

（一）上位机和通信主机的通信

电脑使用8位1200 bit /s 无校验RS－232 方式与通信主机通信。如果上位机监测测压管水位则发送十六进制数据40H+ 分机号( 01H－3EH) 给通信主机，通信主机经过RS－232转RS－485异步通信电路把该命令传送给分机，分机开始测量。如果上位机要监测数据则发送十六进制数据80H + 分机号( 01H － 3EH) 给通信主机，通信主机经过RS－232 转RS－485 异步通信电路把该命令传送给分机，监测到的数据由分机发送给通信主机，通信主机再经过RS－232 转RS－485 异步通信电路传送给上位机。

（二）通信主机和分机的通信

分机串行接口采用8 位1 200 bit /s 无校验方式与RS－485总线通信。RS－485为半双工数据传输，采用1 对平衡差分信号线，由于其为平衡发送、差分接收而可以高速、远距离传送。RS－485 串行接口构成分布式系统较为方便。某一分机传送数据给主机时，此分机的发送器使能端（EN）有效，能发送数据，其他分机的使能端无效，只可以接收信息。分机向通信主机发送数据采用被动方式，通信主机以命令方式要求某分机回送数据，该分机才响应此命令，某分机发送数据的同时其他分机自动禁止接收信息，等到该分机数据发送完毕，各分机才恢复到接收通信主机命令的状态。

五、大坝测压管水位测试

运用连通器的原理设计出大坝水库测压管水位测试模型。大坝测压管水位测试中，在上位机上有测压管测量、测量进度、测量过程、测压管设置、测量结果等模块。首先在上位机测压管设置模块对分机参数进行设置，主要包含对每个分机的误差、备注、步距的设置。之后发送测量指令给分机，同时能够在测量进度模块查看正在进行测量的各分机的当前状态，便于用户随时掌握目前每一个分机发送与接收数据的状态。如果5 s 内分机没能够成功返回5 字节数据，就说明系统有故障发生。接着发送80H + 分机号( 01H－3EH) 给通信主机，通信主机经过RS－232 转RS－485 异步通信电路把该命令传送给分机，分机给通信主机发送监测到的数据，通信主机再经过RS－232 转RS－485 异步通信电路传送给水库管理中心。分机返回的数据通过系统处理显示每个分机正在进行测量的脉冲数，然而测量过程模块显示的是测量过程的数据，测量结果模块显示的是测量的最终数据。测量过程模块见图1。

与此同时，此测压管水位监测系统还能够对所有分机的信息进行查询。点击数据查询图标之后，数据查询窗口就会弹出，之后将要查询的分机号输入文本框中，要是没有进行输入而直接点击查找，则会查询出所有分机信息。

结语

坝体地下水位异常主要是因为坝体填土的不均匀性、坝头填土与基岩接触带具有强渗漏性、坝体导流洞渗水、坝背水坡进行过灌浆处理等。而大坝测压管水位监测系统采用单片机作为管口分机的主控元器件，提高了系统的自动化程度、可靠性，而且使其智能化的功能大大增加了，运用软件代替硬件的方法，能够简化线路，降低成本。而水位－数字脉冲转换器的采用。可以把测压管水位转换为数字脉冲信号，使系统的抗干扰能力大大增强，并使其监测精度有所提高。所以说，基于仪器的监测软件能够是水库的现代化管理水平提高，为操作人员减轻一定的劳动强度。

参考文献：

[1]王林生,曹建生,王风燕,毕新熙. 大坝测压管水位监测系统设计[J]. 人民黄河,2013,07:101-102.

水位监测范文第3篇

水位实时监测系统实施

在遵循“科学规划、分步实施、因地制宜、先进适用、高效可靠”的原则指导下，着重考虑以下原则。

先进性与实用性。坚持实用性和先进性并重的原则，并充分注重实用性。首先应该保证在系统生命周期内系统的先进性，同时采用成熟稳定、技术先进、具有发展前景的的产品和设备，确保系统的实用性。

安全性与可靠性。在构建整体系统结构时，充分消除硬件部分及运行环节可能存在的不稳定因素。拓扑结构应保证整个系统的可靠性和稳定性，避免出现单点故障，具有快速收敛能力，通过网络监控及防病毒技术，防止网络外部和内部的安全威胁，保障网络的安全性，保护内部资源。

经济适用性原则。在满足整体系统应用需求且留有一定的发展余地的前提下，尽量选择性能/价格比高的技术产品，做到技术先进、节约投资、利于生产、方便维护管理。

灵活性与扩展性。随着信息网络技术的发展，系统应能够平滑升级，网络的规模能够及时方便地扩充，以适应未来发展，最大限度降低投资风险。同时满足各个其他硬件系统的接入、软件系统的资源共享、未来网络发展带宽的需求。保证系统升级的灵活性和系统发展的可扩展性。

高效响应性原则。系统处理的准确性和响应的及时性是系统的重要指标。在系统设计和开发过程中，要充分考虑系统当前和未来可能承受的工作量，使系统的处理能力和响应时间达到用户对信息处理的需求，做到准确处理，快速反映，提高效率。

开放性和兼容性。设计要严格执行国家、地方和行业的有关规范与标准，并考虑与国际规范与标准接轨，尽可能地选择标准化产品，建设标准化的系统。数据采集传输及数据库的各种编码必须符合水利行业的规范和标准，从而保证各子系统软硬件设施之间的互联互通。应用软件系统应具有良好的开放性，采用模块化结构设计，以便功能扩展。自主研究开发的软硬件产品，也要参照规范和标准，制订相应开发规则，制定有效的工程规范，特别是软件开发要保证代码的易读性、可操作性和可移植性。

可管理性和可维护性。采用高性能和高可靠的网络管理软件系统，对网络的软硬件设备进行全面、有效的集中管理，提高网络的安全性、可靠性和稳定性。应用软件系统应具有良好的可操作性，方便用户的应用与维护管理。

遵从行业习惯原则。系统应能适应目标的多重性，环境的多变性，方法的多样性；遵从行业应用需求和习惯，开发具有水利行业特色、标准化操作模式、友好的人机界面、可视化功能展示的应用系统，做到功能强大、界面友好、贴近实际、操作简单、使用方便。

水位监测系统

建设内容。通过水位监测系统对各蓄水池水位进行实时监测，调度中心可及时、准确、连续地掌握各站水位动态变化趋势，为生产运行与供水管理的决策提供科学依据。

系统功能。本系统主要完成数据采集、传输与接收，将各重要部位水位信息接入供水管理调度系统，为供水计算、供水管道维护等提供基础数据信息。其主要功能包括：

自动监测：自动实现各水量数据的处理、传输、存储等功能；自动报警：具有仪器故障自动报警和异常值自动报警功能；自我保护：具有停电保护、来电自动恢复及防雷电保护等功能；开放性和拓展性：可根据工作要求无缝接入各种型号的监测仪器；设备的稳定性、准确性：设备应长期稳定、准确的运行，监测数据可靠，运行费用低，便于维护，抗干扰能力强；数据自动传输功能。

软件系统

建设内容。利用现代信息技术，在对供水管网自动化采集的基础上，通过建设软件平台系统，实时监控信息，及时准确地了解供水运行状态，掌握水量动态变化规律，逐步实现输配水的定量化管理。

数据存储管理平台。数据存储管理平台是软件平台系统的核心，是支撑水位监测系统开发与运行的重要基础设施，也是信息及资源共享的平台。建设数据存储管理平台的主要目的是通过平台提供的机制与技术手段，形成信息资源，在系统范围内实现信息共享，提供基于软件复用等先进技术的业务应用开发与运行支撑平台，形成可供复用的软件资源，最大限度地减少软件的重复开发。

平台功能。数据存储管理平台的主要功能包括建库管理、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库外部接口等，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，也是在系统运行过程中进行原始数据处理和查询的主要手段。

数据库建库管理。数据库的建库管理主要是针对数据库类型，建立数据库管理档案，包括：数据库的分类、数据库主题、建库标准、建库方案、责任单位、服务对象、物理位置、备份手段、数据增量等内容。

数据查询输出。提供各类数据的查询操作和显示界面，用于查询数据库中的数据。数据输出的主要功能包括屏幕显示、报表生成和打印、不同格式的文件输出等。

数据维护管理。主要完成对数据库的管理功能，包括数据库的更新、添加、修改、删除、复制、格式转换等功能。

水位监测范文第4篇

【关键词】气压式；水位监测；选煤厂；应用

1 现状及存在问题分析

1.1 现状

古矿选煤厂现有洗块循环水池和洗末循环水池各一个，分别用于洗块和洗末系统洗水的循环、缓冲、储存和澄清，洗块系统循环水量约700立方米/小时，洗末系统循环水量约1100立方米/小时。

循环池原安装的电极接触式水位指示装置，使用半年后，因电极被煤泥包裹腐蚀严重不能使用，洗煤生产过程中，泵房司机既要操作泵房设备，又要对循环池水位巡视，出现以下影响生产的现象：

（1）选煤厂循环池水位无法监测。

（2）市场使用的水位监测方法主要有电极法、超声波探测法、水压对比法，这些方法在煤泥水监测中使用效果不好

（3）岗位职工需要在循环池和泵房之间来回跑，不能及时发现问题处理，造成泵吸入空气影响生产或循环水过多溢出到马路造成环境污染事故。

1.2 问题分析

市场使用的水位监测方法主要有电极法、超声波探测法、水压对比法，而这些方法在煤泥水监测中经常出现无法显示当前水位、数据不准、无法使用等问题。这些方法在煤泥水监测中出现如下问题，（见表1）：

2 发明或改进的目的

实时监测循环池水位，并将数据显示在面板上，通过设置最高和最低水位，实现自动控制启、停水泵。监测用水管在洗水中不会堵塞。

3 l明或主要改进的内容

3.1 原理：密闭管中空气随着水位高低而产生气压变化。

3.2 完成工作：

（1）制作一根一头密闭带放气孔的水位监测管，开口向下垂直插入水中，管中密封空气；

（2）连接气压监测装置，监测管中气压随着循环池水位变化而产生的气压变化

（3）设计、制作电路板；

（4）用工业运行稳定、抗干扰能力强的汇编语言编写程序；

（5）现场安装，在控制屏上显示当前水位，设定最高、最低值，控制水泵启、停。

3.3 使用流程图见图1

3.4 电路图见图2

4 部分汇编语言程序

5 现场使用效果

6 经济及社会效益分析

6.1 经济效益

（1）原装置投入：循环池原安装的电极接触式水位指示装置，使用六个月后，因煤泥包裹，且腐蚀严重而不能使用，更换该装置需投入6000元。

（2）新装置投入：制作电路板，编写程序，购置零部件等投入1000元。

（3）经济效益：每个监测装置一年可节约10000元，制作2个装置，可节约20000元。

（4）避免出现缺水时紧急停车影响生产任务造成的经济损失。

6.2 社会效益：

（1）减少岗位职工工作量。

水位监测范文第5篇

关键词：水位与降水量检测系统 自动检测 降水量 数据采集

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0159-02

洪灾防治是确保农业、交通稳定的关键。现代水利工程应将重点放在对雨季到来时的水位监测和控制上。基于单片机技术的自动监测系统具有广泛应用，可实现对水位信息的记录和监测。在降水量的季节，该监测系统有效的完成了防洪调度，提高了洪水预报精度和处理效率，对于我国大型水库及江河流域的安全起到了积极作用。文章分析了以89C51单片机为主要控制系统的降水量监测系统设计。

1 水位与降水量检测系统的功能介绍

89C51单片机在工业检测系统中具有广泛应用。基于该技术的水位与降水量监测系统具有如下功能。

1.1 水位实时监测功能

89C51实时数据降水检测系统具有数据全局显示功能和实时列表显示功能，使用者可通过具体降雨地点的点击而查询当地的降水和水库水位情况。另外，该系统还具有数据统计和处理功能，使用者可任意设置时间段，并查询该时间段的数据报表或曲线，从而实现对江河、湖泊等水库的水位监测和控制。

1.2 降水警戒线自动报警和处理功能

89C51实时数据降水检测系统通过合理的警戒线的设置实现报警功能。汛期到来时，降水警戒线可及时显示降水地点的情况，并结合数据处理和打印功能出台合理的水位控制措施，对于汛期的洪水灾害起到积极的控制作用。如果工作人员利用实时定位功能，还可获得当地的降水记录，并通过液晶屏的方式显示处理后的结果。

1.3 通信功能

89C51实时数据降水检测系统的通讯功能是指其数据的内部传输功能，数据传输是系统功能实现的基础，主要途径为RS232 通信协议。互联网发达时代，实时数据的监测成为可能，计算机软件能够为实时监测提供有效的帮助，提高监测的准确性，解决了一些常人无法完成的任务。89C51实时数据降水检测系统强大的通讯功能及独特的设计保证了数据传输的及时性和正确性，其是降雨量监测的有效手段之一。

2 89C51水位与降水量检测系统结构及原理简析

89C51水位与降水量检测系统主要是由数据采集软件、数据传输器以及数据处理软件组成。该系统以单片机为核心技术，是目前较为先进的水位控制与降水量检测系统。其中。信息采集主要是由数据采集器完成，通过该过程获得某地的降水即时信息，通过数据传输器将采集的信息进行无线传输到主机。而单片机主机的主要功能为对其所接收的信息进行具体的分析和处理，以使观测者获得最直接的降水信息。在89C51水位与降水量检测系统主机通过RS-232C接口与Modem、PSTN（公用电话网）相连，而PSTN金额将经过该系统处理后的信息以数据包的形式传递至数据处理中心，提高传送速度和处理能力。

3 89C51检测系统主要软件的功能技术

3.1 数据采集器

数据采集器主要由硬件采集器与软体组成。其中硬件采集器主要包括80C51单片机、复位及“看门狗”电路、通信电路、时钟电路以及A/D转换器电路构成。电源另配，起主要是由于该系统主要工作于水下。水位传感器与降雨量传感器在设计上具有一定的出入，这里不具体介绍。

3.2 数据传送器设计

数据传送器同样是由相应的硬件系统和软件组成。通过二者的组合，实现降水量信号的收集获得准确的降水信息。其信息传送的方式为无线传送。其中，数据传送器的硬件主要包括微处理器监控芯片、无线发射模块以及供电电源组成。89C51检测系统的微处理器监控芯片为ADM695。信息传送则以无线发射模块为核心，无线发射模块的最大发射距离为1500 m、额定功率为500 mW、工作频率则为351 MHz。该硬件的电源要同时实现电源监控与切换功能，因此必须预备后备电池，ADM695可形成完整的电路，但单纯切换电路的最大输出电流无法满足硬件用电需求，因此在硬件系统设置时，多采用硬动三极管增大额定电流。数据传送器软件的抗干扰措施与采集器软件的抗干扰措施如出一辙，但在此基础上增加了中值数字滤波方法。从而降低了信息发射功率，延长系统电源的使用寿命。

3.3 采集点主机设计

采集点主机硬件的主要任务是水位和降水量相关数据的处理。通过对数据的分析以及报警的设置，使观测者了解降水信息，防止洪灾发生，或者制定洪灾的既定处理方案。PSIN电话网在这一过程中起到了数据传输桥梁的作用。与上述数据采集器和数据传输器相同，采集点主机的控制芯片复位时间为50 ms、看门狗溢出周期为1.6 s。采集点与上述两个子系统共同组成了完成的监控系统，可完成数据从收集、分析处理到显示的全部功能。CAT24WC64数据存储器具有以下特点：（1）2.7～6 V的宽工作电压范围、可擦写防护措施，通过这一存储器确保了数据收集和传输的有效性和安全性。按照每天1K存储空间计算，并预留2K的存储空间，其总空间为64K（2月62天）。存储管理方式为8K为一段的分段管理方式，其中部分空间用于段内基址表的空间放置，可通过查表的方式获得段内基址表，采集点主机打印机为PP40型，它具有成本低、携带轻便，安全系数高等特点，液晶显示屏是获得数据的最直接途径，要根据采集需求以及经济状况尽量选择高清显示屏。并同时兼备小体积、低能耗和低电压的模式。键盘为4×4键，键盘接口多为zlg7289A。最后。CSJ―R3无线接收模块的额定功率为采500 mW、最大接收距离为1500 m、工作频率为351 MHz，配合X1203的时钟芯片，实现水位和降水量的全部建设过程。与其它设计不同，采集点主机软件的设计较为简单。核心设备为中断软件，帮助单片机CPU完成中断请求，为其显示水位和降水量的即时信息。

4 结语

我国很多地区低于多雨期，一旦汛期来临，不及时处理将造成积水过多甚至洪灾，带来严重的经济损失，甚至威胁人的生命。因此，对水库水位进行即时监测，通过信息提供制定基于降水量大小的处理措施，能够有效的确保当地安全。目前，在各地水位及降水量监测系统设计中，基于单片机技术的89C51监测系统应用广泛，该系统具有体积小、携带方便并且成本低等特点。在我国东部降水区应用更为广泛。89C51监测系统主要是由数据采集系统、数据传输系统和处理系统组成。通过数据收集系统获得最基本的水位信号，文章对89C51水位与降水量检测系统的结构及和原理进行了具体的分析，肯定了数据通信、实时监测和自动报警等功能。在软硬件的设计上逐渐完善其功能，该装置还设计了RS-232接口，其作用在于将数据进行合理处理后完成上传。

参考文献

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[2] 白玉洁.改进时间序列模型在降雨量预测中的应用研究[J].计算机仿真，2011（10）：141-145.

水位监测范文第6篇

关键词水位监测系统 通信帧 类 数据通信

中图分类号:TP39文献标识码:A

1 通信帧的格式

Windows MFC(Microsoft Foundation Class)将有关SOCKET的操作封装到一个类――Csocket中。我们在进行网络通讯时,又从Csocket中派生另外两个类,CClientSocket和ClientSocket,在类中定义了一个区分标志位flag。

客户端的行为封装在类CclientSocket中,在其中针对不同的信息帧定义了不同的发送函数和接收函数,因此,在水库监测系统软件(客户端)中,进行数据通信时,只需调用函数:收信息帧函数和发信息帧函数。而且,为了保持模块的独立性,我们将有关信息帧封装到一个类CMsg中下面我们要对帧的格式加以描述。当进行水库水位的远程测量时发送通信帧的格式如下:

接受通信帧的格式如下:

各个变量的含义为:

int flag;//套接字的值(区分标志位)

BOOL m_bClose; //套接字是否关闭

Int m_strTableName;//测量数据写入到数据库的表中(用m_strTableName的整数值代表)

Cstring m_strSendText;//发送的字符串

Cstring m_strText;//接收字符串

int single发送的信息帧是字符类型还是数据类型

float bufferSend[40];//发送测量数据的缓冲区

2 通信帧的类型

根据各个标志位具体值的不同,通信帧的共有二种不同的类型:字符类型、数据类型。针对不同的信息帧都有不同的发送函数。字符类型通信帧又可分为关闭型和非关闭型,通信的信息都是字符串。

数据类型通信帧包含的信息是一组数据。当服务器端和客户端连接成功时,客户端向服务器度端发出一个非关闭型字符型信息帧,通知对方连接成功。在测量水库水位时,每测量完一个测量点,将测得的数据转换为字符型,通过一个字符型通信帧发向服务器端,并在服务器端显示出来,以达到实时性显示的要求。在巡测水库水位时,即对水库的各个断面的测量点都测完,并存储到本地数据文件中读出到缓冲区中,用发送消息帧函数发出。

3 服务器端和客户端通信的实现

有关帧的格式及其初始化封装在类CMsg中。类CMsg的声明如下:

class CMsg :public Cobject

{protected:

DECLARE_DYNCREATE(CMsg)

public:

CMsg();

//Attributes

public:

Cstring m_strSendText;// 发送的字符串

Cstring m_strText;// 接收字符串

int m_strTableName;// 测量数据写入到数据库的表中(用m_strTableName的整数值代表)

float bufferSend[40];// 发送测量数据的缓冲区

int flag;// 套接字的值(区分标志位)

BOOL m_bClose;// 套接字是否关闭

int single;//该信息包

//Operations

public:

void init();

//Implementation

public:

Void initXunceMessage(Cstring &message);

Void initExitMessage(Cstring &message);//初始化字符型(关闭)信息帧

Void initComMessage(Cstring &message);// 初始化字符型信息帧

Virtual~ CMsg();

Virtual void Serialize(Carhive&ar);//与进行交互:序列化/反序列化

};

其中有四个初始化帧的函数:

void init();//初始化数据型信息帧

Void initXunceMessage(Cstring &message);// 初始化字符型(单个测量点)信息帧

Void initExitMessage(Cstring &message);// 初始化字符型(关闭)信息帧

Void initComMessage(Cstring &message);// 初始化字符型信息帧

序列化函数通过重载操作符“”是将一系列CMsg()成员变量变成字节流(序列化Serialize)或者由字符流合成CMsg()成员变量(反序列化Serialize),字节流在档案类Carchive中,Carchive类相当于Socket文件的CsockeFile的缓冲区。

在与CMsg()中与四个初始化信息帧函数相对应,在类的成员函数中定义了四个发送信息帧函数和一个接收信息帧函数。

接收信息帧函数:void ReceiveMsg(CMsg*pMsg);

发送信息帧函数:void SendinitMsg();

VoidSendXunceMessage(Cstring &message);

VoidSendExitMessage(Cstring &message);

VoidSendComMessage(Cstring &message);

4 查询、巡测、选测、部分选测功能

客户端程序中,为了方便用户对以前的测量结果进行查询,将每次测得的数据和时间存储到数据文件和索引文件中。为此定义了索引文件中的数据结构:

Struct TestResultStruct

{time_t time;

LONG Address;}

其中,成员变量time用来存储测量的时间,存储每次测量的数据存储在数据文件中的地址。根据此地址读取数据。

水库共有9个断面,每个断面包括多个测量点,为了表示多个断面及断面中的测量点,在类中定义了属性成员:

CStringArray WellName;

CObArray WellNameInDuanMian;

CObArray Results;

CObArray ViewSomeOne;

CObArray ViewTestResult;

其中,WellName存放所有测量点的名字,WellNameInDuanMian存放每个断面的测量点,Results存放测量结果,后面两个属性成员当进行查询时调用,ViewTestResult用来存放从前测量的时间和数据地址,ViewSomeOne存放要查询的数据,若程序中需要用到某个断面或测量点,只需给出其数组的下标值即可。

为了实现巡测、选测、部分选测功能,将单个测量点作为测量单位。每测量一个测量点,调用一次测量函数:Void CmeasureDoc::measure(intn);其中,形参n是要测量的测量点的数字号。这样可以灵活地设置测量的方式,实现测量的多种功能。测量的数据通过调用函数Void CmeasureDoc::measure(int n);将结果存入Results中。这样,使用巡测、选测、部分选测功能时,只需调用该函数修改Results的值即可。

水位监测范文第7篇

关键词： 水库水位监测； 远程控制； ZigBee； STC89C52

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）13?0068?03

System of reservoir level monitoring and remote control based on ZigBee

CHENG Qin， REN Hai?dong

（Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， China）

Abstract： The water level of reservoir is measured by manpower or remote monitoring of GPRS， but some problems like safety， inaccuracy of data and lack of real?time monitoring exist in the manpower measurment， and the remote monitoring through GPRS calls for high power consumption and high cost. The microcontroller STC89C52 is used to obtain the water level data through sensors and display the real?time water level information by digital tube. The low?power technology of ZigBee is adopted to realize wireless remote transmission of the data. The monitoring center observe the information of reservoir water level at real time through visual interface programmed with C#. The experiment show that the system has the advantages of hard real time， accurate data， high level intelligentization， fast networking and low cost， and is easy to install and maintain.

Keywords： reservoir level monitoring； remote control； ZigBee； STC89C52

0 引 言

中国水之源总量居世界第六位，人均占有水资源量仅为世界人均占有量的四分之一，合理的利用和处理水资源已成为我国现面临的一个非常重要的问题[1]。目前，国内许多水库水位监测都是采用人工的方法，或是通过GPRS实现远程监测。人工的方法存在着测量的人身安全问题，而且还存在着数据测量的准确性问题，监测的实时性不强等问题，这严重的影响了正常的工作效率。通过GPRS实现远程监控的方法对于复杂地形或多点检测附加成本比较高[2]。

随着网络和通信技术的发展，人们对无线通信的要求越来越高，低功耗、远程、低速、廉价的ZigBee无线网络技术组件成为关注的焦点。为此本系统采用了单片机来处理传感器测得的水位数据并采用ZigBee技术实现数据传输，从而达到实时监测及远程控制的目的。

1 系统总体方案设计

本系统分为上位机监控系统和下位机测控终端如图1所示。下位机测控终端实现对水库水位的实时监测功能，压力传感器采集水压力数据，经放大器、A/D转换后传输给STC89C52单片机，单片机将采集到的数据进行处理，再通过ZigBee模块实现数据的远程传送。当水库的水位超过高警戒水位或低于低警戒水位时，进行现场报警和远程报警，工作人员可以通过远程的上位机监控界面控制闸门的开启和关闭，亦可在现场通过315 MHz无线遥控器来控制闸门的启闭。

2 系统硬件设计

2.1 ZigBee模块简介

ZigBee技术是一种近距离、低成本、低复杂度、低功耗的双向无线通信技术，介于无线标记与蓝牙之间的双向无线通信技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、低反应时间数据和间歇性数据传输的应用，可嵌入各种系统中，实现数据无线远程传输[3]。

图1 系统总体结构图

2.2 模块使用注意事项

（1）对于780 MHz、800 MHz、900 MHz频段使用时，尽量避免与433 MHz频率大功率模块混用，避免433 MHz的谐波干扰。

（2）模块供电选择，应选择负载跟随性高的芯片作为供电的电源，要求在模块发射时，电源的跳变应小于100 mV。

（3）工作电压必须在3.3～3.6 V之间，否则模块会复位，不能正常工作。

（4）如节点需一直处于唤醒状态，建议将管脚电平变为低平。

2.3 ZigBee模块电路设计

本系统使用的集成ZigBee模块与单片机通信是通过串口传输数据，ZigBee网络中不同节点间的数据传输遵循ZigBee协议。电路如图2所示，此模块的RXD和TXD直接与单片机的P3.0和P3.1相连接，在单片机与ZigBee模块进行通信之前对本系统的下位机的和上位机两个ZigBee参数设置见表1，ZigBee模块参数配置都是通过AT指令利用串口调试工具进行操作。

图2 ZigBee模块电路

系统下位机采集发送数据时ZigBee模块设置为路由方式，而上位机接收的ZigBee模块设置成主模式。设置成路由方式则可以通过收发来自主节点的数据，如果进行多点的水位测量，这些节点就自动组成了一个以上位机节点为中心的一个星型的传感网络，进行数据的收发。此时处理器将处理好的水位数据通过串口发送给ZigBee模块，而这些模块则遵循ZigBee协议收发数据。需要注意的是利用串口发送数据的时间间隔最好在200 ms以上[4]。

表1 ZigBee参数配置表

[＼&下位机＼&上位机＼&工作模式＼&R（AT+MOD=R）＼&M（AT+MOD=M）＼&节点的MAC地址＼&A001（AT+MAC=01）＼&A000（AT+MAC=00）＼&节点目标地址＼&FFFF（AT+DST=FF）＼&A001（AT+DST=01）＼&发射功率＼&00（AT+PWR=00）＼&00（AT+PWR=00）＼&]

为了实现ZigBee模块与上位机的通信必须要进行电平转换，采用的电平转换芯片是MAX232，MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS 232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5 V单电源供电。将另一个ZigBee模块的TXD与RXD引脚分别与图2中TXD，RXD相连，就可以实现单片机与上位机的远程通信。硬件连接如图3所示。

图3 电平转换电路

3 系统软件设计

3.1 测控终端软件设计

本系统的整体软件流程图如图4所示，其中初始化包括，中断、ADC0832、定时器和各个所用端口的初始化。

3.2 监控中心软件设计

本系统的上位机界面是利用C#语言在Visual Studio 2005编译环境下编写的一种Windows应用程序，上位机界面程序的核心就是通过对串口控件的调用编写来实现单片机与上位机的通信。

远程上位机操作界面如图5所示，远程上位机可视化界面可进行水位的实时显示、同时还显示当前的时间值，并且可以通过此界面设置水位的高低警戒值，当超过或低于高警戒水位或低警戒水位值时进行界面显示报警，操作人员则可以通过界面的开闸，关闸按钮控制水库闸门的开启和关闭。

图4 系统软件流程图

图5 远程上位机操作界面

4 结 语

试验证明，本系统具有通用性好，集成度高，成本低，可扩展性好，智能化高，实时性好，易于维护等优点，可用于多种监测环境的多模式水位自动监测系统及远程控制系统。将物联网技术应用在水库水位监测及远程控制方面将对水库水位信息化、智能化管理有着重要的作用。

参考文献

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[9] 杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

水位监测范文第8篇

关键词：地下水位 动态监测 系统研究

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0011-01

对于地下水位动态监测过程的实现对于促进人们提升水资源的利用率以及水资源利用的合理性都有一定意义。本文就建设地下水位动态监测系统的必要性以及地下水位动态监测系统建设要点进行了分析。

1 建设地下水位动态监测系统的必要性

地下水位动态监测的信息直接影响人们生活以及农业模式的选择。对于地下水状况的掌握需要测量多个和地下水资源有关系的多个参数，其中最重要的就是水位的测量，水位一旦发生某些轻微的变动就会对人们生活生产造成极大的影响。因此加强水位动态监测系统的建立和完善对于促进区域内水资源合理利用有着重要作用。但是就我国目前地下水动态监测系统的建立情况来看，其还存在这许多的问题。目前对于地下水测量的主要方式还以传统简单的方式为主，即在被测量地运用手工放线或者简单测量仪器等对水位进行测量，这种方式受外界因素的影响较大，不利于相关部门对于水位精确变化的掌握。

2 地下水位动态监测系统建设要点

2.1 系统建设的总体目标

地下水位动态监测系统的建立最主要的目的就是为了实现简单、高效的对地下水位进行自动实时监测。在此系统中水位测量数据的采集主要运用的就是相关传感器，当各个监测点经由传感器获得水位数据之后利用相关的数据传输方式把其传至系统终端，从而为相关人员对于数据的分析创造条件。在对水位动态监测系统的建立过程中需要公共电信网通讯技术的支撑，数据传输的方式可以以GSM技术为核心。对于各个监测点水位数据的采集可以采用无线控制技术，像ZIGBEE等。一个完善的水位动态监测系统应改能够实现每天都能对水位进行采集并把所采集的数据进行自我储存的功能，从而为水位动态监测系统功能的发挥奠定基础。

2.2 地下水位动态监测系统的组成部分

地下水监测系统所检测的对象主要为地下水位的高度以及埋藏的长度，所检测的地下水位的数据应该能够自己录入相关的数据库中并能够经处理之后以报表和曲线等形式得以体现。一般情况下一个完整的地下水位检测系统应该由传感器、检测主机RTU以及通信网络等组成。

（1）传感器。

根据传感器的作用机理传感器也叫做换能器、变送器以及探测器等。其在地下水位动态监测过程中所具有的最主要的作用就是对水位的变化情况进行检测和感知，并把所感知的变化情况以数据信号的形式得以体现。在地下水位动态监测系统中所运用的传感器的类型为水位传感器，在对传感器类型进行选择时要把传感器的自身性能、传感器被使用的环境以及成本等因素纳入考虑范围之内。一般情况下，所采用的水位传感器的具体参数如下。

测量范围（FS）：0--50mH2o；

允许过压：2倍满量程压力；

测量介质：与316不锈钢兼容的液体；

综合精度：±0.25%FS；

长期稳定性：典型为±0.1%FS/年；

使用温度范围：一体式为-20～70℃；

零点温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；

灵敏度温度漂移：典型为±0.02%FS/℃， 最大为±0.05%FS/℃；

供电范围：12～36VDC（一般24VDC）；

信号输出：4～20mA；

负载电阻：≤（U-12）/0.02Ω；

结构材料：外壳为不锈钢1Cr18Ni9Ni， 膜片不锈钢316L，密封为氟橡胶，电缆为Φ7.2mm聚氯乙烯专用电缆；

绝缘电阻：100MΩ，500VDC；

防雷：三级防雷设计（1万V/5kA）；特殊可（2万V/1万A）；

防护等级：外壳防护等级IP68；

安全防爆：ExiaⅡ CT5；

分辨率：无限小（理论），1/100000（通常）。

（2）监测主机RTU。

在对监测主机RTU进行选择时一定要综合考量其各种性能，尤其是可靠性以及低能耗性要最大程度的满足于系统设计的要求，在主机上要具有各种通信接口以及传感器接口，能够实现查询--应答式和自报式的混合工作制式。另外主机还应该具有定时自检发送、死机自动复位、站址设定、掉电数据保护、实时时钟校准、直观现场显示和设备测试等功能；可显示、主动发送电源电压、端口工作状态；能接受中心站的远程自动校时，计时误差不超过2min/年；能接受中心站的按时段远程下载存储数据等功能。

（3）通信网络。

在地下水位动态监测系统的建立过程中所采用的通信网络主要为公共运营通信网络，在网络的建设过程中需要遵循一定的原则，为了使这种原则能够实现标准化相关部门则定义了数据网络通信协议，当数据在传输过程中，相关数据压缩和打包过程就需要把设定的数据网络协议作为依据，并按照数据协议的标准对数据进行封装，为数据传输的高效实现创造条件。在把数据传输到终端之后，经过相关设备对数据的转换可以使得数据信号转换为人们能够理解的形式。另外为了获取最准确的水位测量信息，相关技术人员应该根据水位测量要求对通信网络的数据传输的频率进行设定，一般情况下8 h采集一次数据，每条数据中记录至少20个字节，一天传输3条。这样下来，一个月所需要的数据流量也不过6KB左右，加上系统运行所需要的必要的心跳包，整体算下来，一个月的数据流量也会小于4M，这能够极大程度的降低数据传输成本以及提升数据传输效率。

3 某地地下水位动态监测系统实例分析

为了更好的了解地下水位动态监测系统建设的过程，该文以某地地下水位动态监测系统的建设过程为例，对地下水位动态监测系统的建设要点进行分析。

在实例中地下水位检测系统所采用的传感器为文中所述传感器。

主机参数如下所示：

值守功耗：≤2mA

传感器供电5V、12V可选，设备工作电压交流220V；

输数模转换：16位高精度ADC采集芯片，转换误差

可靠性指标：在正常维护条件下，设备的MTBF≥25000h；

工作环境：温度-30～+60℃。

可以看出，地下水位动态监测系统的建立和完善不仅能够实现对相关检测地的水位的测量还能够对相关区域的水量数据进行统计。另外整个系统有多个子系统构成，这对于相关人员对于相关数据的准确查询提供了一定的便利条件。

4 结语

通过该文的论述我们可以发现建立一个完善的地下水动态监测系统是十分必要的，地下水动态监测系统的建立能够为人们对于水资源的管理以及利用提供最为可靠的数据依据。

参考文献

水位监测范文第9篇

关键词 森林火灾；防火水位监测；江苏无锡

中图分类号 TP277；S762 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）22-0149-02

无锡市滨湖区位于江苏省东南部，无锡市东南。全区总面积608 km2，陆地面积275 km2。全区现有山林面积6 933.3 hm2，均位于无锡市沿太湖风景区内，其中惠山1 333.3 hm2山林座落在城市中心区，距无锡市市中心的直线距离仅3 000 m，被誉为无锡的“绿肺”，是城区旅游景点的主要依托。惠山在南朝时期称为历山，相传舜帝曾躬耕于此山，山有九陇，俗谓九龙山。《吴地纪》中称“华山”。据《蠡溪笔记》载，晋代开山禅师，西域僧人慧照，来到此山，常与名士交往，名气很大。后来人们便用慧照的名字命山，称慧山。慧惠相通，惠山之名由此而来。惠山是市区最主要的风景名胜区，山体是浙江天目山由东向西绵延的支脉，最高峰为三茅峰，海拔328.98 m，周围约20 km，清帝乾隆南巡江南到了无锡，题诗誉之“江南第一山，非惠山莫属”。

惠山林区是滨湖区十分宝贵的森林资源，近年来随着惠山林区的生态开发，以及无锡动物园等重大项目的兴建，在惠山地区旅游、施工的人员年均逾1 000万人次。惠山地区历来是滨湖区山火多发地区，森林火灾的发生次数占滨湖区总量的50%以上，给森林景观和沿太湖的风貌造成了很大的损失，已严重影响到该地区的旅游环境和投资环境[1-2]。为确保惠山地区在处置重、特大森林火灾时反应及时、准备充分、决策科学、措施有力，把森林火灾损失降到最低。滨湖区防火办利用先进的物联网技术，给惠山地区现有的39个消防水池装上了“智能心脏”——太阳能水位监测器。

1 系统组成

随着经济发展，惠山景区的植被覆盖率越来越高，森林消防的要求也在不断提高，对森林防火设施的要求也在不断提高。在实际工作中，要积极应用现代信息技术，采用先进设备，加快森林防火系统的完善，实行物联网决策和信息化管理；要不断提高森林防火系统的现代化水平，保证反应灵敏、决策科学，增强对森林火灾的控制和扑救能力，确保惠山在处置重、特大森林火灾时反应及时、准备充分、决策科学、措施有力，把森林火灾造成的损失降到最低程度。森林防火最主要的是预警和防范[3]。太阳能水位监测器通过森林防火系统的一项子系统，对无锡市滨湖区荣巷地区消防蓄水池状况进行实时监测，通过信号激活的方式来上报当前水位信息。全面提升无锡惠山森林防火安全系数，其系统组成如图1所示。

2 系统功能

根据实地踏勘后，对现有的39个消防水池进行水位实时监测，以确保防范措施有效。系统设计分为消防水池水位信息采集和上位机主控软件平台。采集端通过消防水池专用水位传感器采集水池的水位信息。当水池水位低于下限水位发出报警，（如有供水条件的自动开启阀门，到上限水位时自动关闭阀门）。

2.1 前端水位监测系统

前端水位监测系统（采集端）采用无线传输。并按照用户制定的采集频率（如2次/d），将上述信息通过无线射频+GPRS技术发送到上位机主控平台。

2.2 主控平台

主控平台负责接收采集端发送来的各个水池的数据，根据上传数据平台能够对水池的水位信息进行分析，在水池水位指标超出限定范围时主动提出报警（可以提供声音，影像闪烁等多种报警提示）。主控平台与采集端运用双向通讯的方式，能够对采集端设备进行控制[4-5]。

2.3 上位机软件

上位机软件是自主开发的水位监测管理系统，该软件可以和森林防火指挥系统平台无缝连接，能自动生成日志、报表、曲线、报警等数据。

3 前端设备使用说明

3.1 采集器连接方式

将电源线插入电源接口，水位传感器信号线接入采集器的RS232接口，使用配置的串口线来和电脑连接用来配置相关参数。串口参数为，波特率9600，数据位8位，停止位1位，无校验。

3.2 配置参数

开启超级终端并设置好相应串口，并连接好串口线开启电源。在超级终端界面输入字符串+++进入命令模式。在命令模式下配置鉴权电话号码，该产品可以设置5个鉴权号码，配置方法为在超级终端输入如下字符串。

①AT+USRON=1，13800138000，然后回车换行即可，以上字符串表示设置第1个鉴权电话号码为13800138000。②AT+USRON=2，13800138000，以上字符串表示设置第2个鉴权电话号码为13800138000。③AT+USRON=3，13800138000，以上字符串表示设置第3个鉴权电话号码为13800138000。④AT+USRON=4，13800138000，以上字符串表示设置第4个鉴权电话号码为13800138000。⑤AT+USRON=5，13800138000，以上字符串表示设置第5个鉴权电话号码为13800138000。

4 使用说明

配置好参数后重启该产品，之前设置的5个电话号码被记录到产品中。重启后，使用5个设置的号码中的任意一个号码发送*SWJC*K给该产品，该产品会导通1个继电器，继电器接口如图2所示，继电器接口工作如表1所示。

在该产品开始采集后，从串口检测到*SWJC*A、*SWJC*B、*SWJC*C中的任意一个字符串后就会把该字符串通过短信发送给内置的手机号码，然后就会关闭采集设备，完成1次采集过程。

5 供电方式

该前端采用太阳能+蓄电池供电模式，电压为12 V。

6 后台平台说明

如图3、4、5、6所示，通过该系统管理平台可以直观地观察当前所有水池的水位信息，查看所有水池具体物理位置信息及管理员通讯信息，查看当前所有水池上传的详细信息，查看当前所有水池上传详细的报警信息，并实时发送短信给指定的护林员的手机上[10-12]。

7 参考文献

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水位监测范文第10篇

关键词：地下水位；压力式传感器；RS485；Modbus

前言

众所周知，滑坡一旦发生，会造成一定范围内的人员伤亡和财产损失，也会对周边道路交通造成阻塞。而造成滑坡的因素有很多，如：降雨量，地下水位，深部位移等。为避免以及减少滑坡造成的危害，对滑坡进行监测预警是必需的，其中地下水位的监测是滑坡监测预警中的重要环节。故对地下水位监测要做到信号传输稳定，适合较长距离探测，及时且有效，易于实现。

1 传感器的选择和使用

采用打井方式监测地下水位[1-2]，在此采用的传感器是投入式压力传感器，根据传感器所受到的液体静压与此时液体的高度所成的比例来测得水位。当把传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器受到液体压力公式为：

P=ρ×g×H+P0

P为传感器所受液体压力；ρ为被测液体密度；g为重力加速度（调试时按照9.8015处理）；P0为液面上大气压；H为传感器投入液体的深度。当传感器投入到被测液体的某一深度时，传感器测得的实时压力为：ρgH，根据计算就可得出水位。

此次选用的压力式水位计传感器型号为CYW15，它是投入式的液位传感器，具有防雷击、截屏干扰设计、抗干扰能力强。供电电压为9～36VDC，过载能力为200%FS，响应频率≤500Hz，防护等级为IP68。同时能够很好的过压保护和限流保护，稳定性好、响应速度快。该压力式水位传感器封装性能好，探头直径为28mm，有两种输出接线方式：电流输出接线（两线制）和RS485（数字信号）输出接线（四线制），本次采用四线制输出。

2 系统设计

传感器、传感器信号处理电路、STM32F407、电源等构成了本次设计的地下水位实时监测系统，系统设计框图如图1所示。选用的主控芯片STM32F407，其微处理器工作频率可达168MHz，内置了高速存储器和4K字节的SRAM。为了提高转换精度，ADC配有独立电源，可以单独滤波并屏蔽PCB上的噪声。

2.1 传感器信号处理电路

传感器信号处理电路主要进行的是I/V转换和信号分压及其阻抗匹配，使传感器输出的电流信号进入到主控芯片的模拟量检测输入端，实现水位量到电压值的转换。传感器输出信号为小信号（4～20mA电流信号），为防止干扰以便于后续电路的处理，故需要对此电流信号进行放大将其转换为0～5V的电压信号。

使用I/V转换电路进行信号转换，此电路使用的是双电源±12V供电，电源去耦采用1μF钽电容。采用RCV420能够使得输出信号为0～5V，总变换误差小于0.1%。RCV420具有两个信号输入端口+In和-In，输入信号连接哪一个端口取决于输入信号的极性。传感器的输入信号极性为正，连接的是+In。

2.2 A/D转换

STM32F407微处理器内部集成的12位逐次逼近式ADC转换模块共有19路输入，允许测量来自两个内部来源，16个外部来源及VBAT通道的信号。每个通道可以进行单次、连续、扫描或者断续模式的A/D转换。转换结果存储在左对齐或者右对齐的16位存储器中，ADC可以配置12位、10位、8位或6位分辨率。ADC模块供电要求：2.4～3.6V下可以全速运行，当电压降至1.8V时，以较慢的速度进行转换。

由于STM32F407内部集成的ADC已经具有较高精度，足以满足此次设计的要求，所以A/D转换直接使用ADC模块，把模拟信号转换为数字信号。

2.3 电平转换

本设计中采用半双工的是RS485通信方式进行电平转换，串口数据为9600bps，同时使用Modbus-RTU模式协议。Modbus-RTU模式的数据报文帧，在最大字节为256：设备地址为1字节、功能码为1字节、CRC校验码为2字节和数据区为0～252字节。其中传感器参数采集的Modbus-RTU协议模式功能码为：0x03表示读取寄存器；0x06表示写单个寄存器；0x10表示写多个寄存器。

3 实际应用

现利用PVC管实现地下水位模拟装置，验证本次设计的系统功能是否能实现。PVC管透明且高2m，刻度为2mm，通过改变传感器在PVC里面放置的位置，以测得实时水位，实际应用测得的数据如表1所示。

从实际应用结果可以发现测量值和实际值存在一定误差，随着水位加深，相对误差逐渐减小，最小相对误差为1.2%。由于所选择的传感器的精度是0.1%FS，所以误差在传感器的精度范围内，结果较为理想。在实际应用期间，数据信息能够进行及时发送和返回，监测实时水位。同时本系统能够稳定运行，在野外进行实地监测，监测结果理想。

4 结束语

文章利用STM32F407作为主控芯片对传感器信号进行A/D转换，采用RS485通信技术和Modbus通信协议对数据进行实时发送接收，最终实现地下水位的实时监测。本系统易于实现，减轻了人员的劳动强度，方便快捷，可提供可靠的数据，具有广泛的应用领域。但在数据处理上还存在一定的误差，后续还需进一步处理将精度提到更高。

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