一种基于二维码的水位仪及水位监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于二维码的水位仪及水位监测装置，水位仪包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，字轮组中每个字轮圆周表面指代0～9的十个弧段上分别设置有对应数值0～9的二维码标识。水位监测装置包括水位仪、水位仪控制装置、数据采集装置和无线通信模块。本实用新型专利技术采用二维码的识别技术对水位测量装置字轮图像进行黑白识别，并进行相似程度判断，采用廉价摄像头的像素点点阵就能确定水位读数，其不仅不受光线、灰尘、位置变动、字滚动等各种外界因素的影响，抗干扰能力极强，而且减低了成本，满足了识别要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维码的水位仪及水位监测装置
本技术涉及一种水位监测装置，具体地说是一种基于二维码的水位仪及水位监测装置。
技术介绍
公知的浮子式水位计从GB/T118281-2002水位测量仪器可知，已知，它是由浮子、平衡锤、安装在竖井上方的水位编码器(水位传感器)、水位编码器转轴上的水位轮、悬挂在水位轮上的测缆(悬索)组成，测缆的两端分别连接浮子和平衡锤，其静止状态为：浮子飘浮于水面，平衡锤张紧测缆并对水位轮施加一个等于平衡锤、测缆自重的力，该力同时传递至浮子，使浮子保持一定的吃水深度。当浮子随水位升降变化时，测井中的平衡锤则拉直测缆向反方向运动，处于张紧状态的测缆将带动水位轮和编码器同步旋转，输出与水位变化相对应的编码电信号。张敏的《一种重力卷扬收缆浮子式水位计》技术专利(专利号：ZL200610085948.7)详细阐明该浮子式水位计结构和原理上的缺点、不足及应用的局限性，更不适应目前信息化市场的需要。《一种重力卷扬收缆浮子式水位计》技术专利在于克服以往技术的缺点与不足之处，提供一种测井中无平衡锤，只以细小浮子或球形浮子跟踪水位变化，能用于地表水、地下水、大坝测压管水位测量或斜井水位测量的全新构造浮子式水位计。其技术方案是：以重力卷扬收缆装置取代公知平衡锤，以新型细长小直径浮子和球形浮子取代公知浮子，只以浮子自动跟踪水位变化并能克服测缆参重误差影响的浮子式水位计。该重力卷扬收缆浮子式水位计，包括浮子、测缆、水位轮、水位编码器、重力卷扬收缆装置。测缆从收缆装置引出绕经水位轮后与浮子连接，测井中只有浮子随水位升降变化，实现水位实时在线测量。该技术得到实际应用，优点是可靠、稳定；但存在诸多缺点：误差大(系统误差大0.5-2cm),机械故障率多，水位计的控制部分没有智能化，组网需要连线，通过水位机来求得水位高度，更，格雷码编码器属于精密仪器，用较恶劣的环境中，制作成本和维护成本都很高。目前我国测深水位的传感器和仪表主要应用浮子式水位计、是投入式水位计(变阻、变容式)、测压管水位计(自收揽浮子式)、振弦式测压管水位计(属于投入式)。这几种水位计个有自己的优点，但各有缺陷，共同的缺陷需要线供电、智能化低、网络化功能差等。
技术实现思路
针对上述不足，本技术提供了一种基于二维码的水位仪及水位监测装置，不仅能够极大降低水位的成本、提高水位的测量精度，而且运行可靠、安装方便。本技术解决其技术问题采取的技术方案是：一种基于二维码的水位仪，其特征是，包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中，其引出端绕经水位轮的工作圆周后与浮子相连接，所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作，所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接，水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴，所述齿轮组与蜗杆啮合，蜗杆轴与牙轮轴连接，牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合；所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0～9的十个弧段上分别设置有对应数值0～9的二维码标识。优选地，所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区；所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息；每一个数值0～9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的。优选地，所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息，所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息，所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息，所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息。优选地，所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵，N为大于等于3的正整数。优选地，所述二维码标识粘贴或者印制在字轮圆周表面。本技术还提供了一种基于二维码的水位监测装置，其特征是，包括水位仪、水位仪控制装置、数据采集装置和无线通信模块，所述水位仪包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中，其引出端绕经水位轮的工作圆周后与浮子相连接，所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作，所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接，水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴，所述齿轮组与蜗杆啮合，蜗杆轴与牙轮轴连接，牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合；所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0～9的十个弧段上分别设置有对应数值0～9的二维码标识；所述水位仪控制装置包括STM8L151单片机、电源控制电路和电机驱动电路，所述STM8L151单片机分别与电源控制电路和电机驱动电路相连，所述电源控制电路与数据采集装置相连，所述电机驱动电路与恒转矩电机的控制端相连；所述数据采集装置包括摄像头、补光灯、STM32F407单片机、存储器和电源模块，所述摄像头正对字轮组设置，所述补光灯设置在摄像头附近且光线射向字轮组，所述STM32F407单片机分别与摄像头、补光灯、存储器和STM8L151单片机相连，所述电源模块分别与电源控制电路、摄像头和STM32F407单片机电连接；所述无线通信模块与STM8L151单片机相连。优选地，所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区；所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息；每一个数值0～9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的。优选地，所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息，所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息，所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息，所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息；所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵，N为大于等于3的正整数。优选地，所述二维码标识粘贴或者印制在字轮圆周表面。优选地，所述TM32F407单片机还连接有供电电源、25M有源晶振和温度传感器，所述温度传感器为DS18B20数字温度传感器；所述供电电源包括太阳能电池板、充电控制电路和充电锂电池，所述充电控制电路分别与太阳能电池板、充电锂电池、STM8L151单片机和水位数据采集终端的电源模块电连接。所述摄像头采用OV2640摄像头，所述摄像头连接有24M有源晶振，所述存储器采用AT24C02存储芯片。本技术的有益效果是：本技术的水位仪通过水位轮来驱动字轮，并采用二维码替代字轮上的数字，大大增加水位数据视觉的识别率；采用带刹车机构的恒转矩电机实现自收揽自平衡组织，该水位仪可实现野外的地表水、地下水、大坝测压管水位测量或斜井水位测量功能，不仅极大降低了成本、提高了测量精度，而且可靠运行、安装方便、本技术的水位监测装置通过将字轮的数字改为及其容易识别的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于二维码的水位仪，其特征是，包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中，其引出端绕经水位轮的工作圆周后与浮子相连接，所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作，所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接，水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴，所述齿轮组与蜗杆啮合，蜗杆轴与牙轮轴连接，牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合；所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0～9的十个弧段上分别设置有对应数值0～9的二维码标识。

【技术特征摘要】
1.一种基于二维码的水位仪，其特征是，包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中，其引出端绕经水位轮的工作圆周后与浮子相连接，所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作，所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接，水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴，所述齿轮组与蜗杆啮合，蜗杆轴与牙轮轴连接，牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合；所述字轮组中每个字轮圆周表面指代0～9的十个弧段上分别设置有对应数值0～9的二维码标识。2.根据权利要求1所述的一种基于二维码的水位仪，其特征是，所述二维码标识包括依次设置的数值上半部识别区、上半部间隔区、数值下半部识别区和下半部间隔区；所述数值上半部识别区和数值下半部识别区均包括二进制表示的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息；每一个数值0～9的二维码标识所包含的数值上半部识别区和数值下半部识别区的位数信息和数值信息是相同的。3.根据权利要求2所述的一种基于二维码的水位仪，其特征是，所述定位信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区的左上角三组信息和右下角三组信息，所述位数信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区右上角的三组信息，所述数值半部位置信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区中心位置的一组信息，所述数值信息包括设置在数值上半部识别区或数值下半部识别区左下角的四组信息。4.根据权利要求3所述的一种基于二维码的水位仪，其特征是，所述的定位信息、位数信息、数值半部位置信息和数值信息中的每组信息为NXN点阵，N为大于等于3的正整数。5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种基于二维码的水位仪，其特征是，所述二维码标识粘贴或者印制在字轮圆周表面。6.一种基于二维码的水位监测装置，其特征是，包括水位仪、水位仪控制装置、数据采集装置和无线通信模块，所述水位仪包括水位轮、测缆、浮子、卷扬轮、齿轮组、蜗杆、牙轮、字轮组和恒转矩电机，所述测缆缠绕于卷扬轮工作圆周的凹槽中，其引出端绕经水位轮的工作圆周后与浮子相连接，所述卷扬轮与水位轮在同一垂直面上工作，所述恒转矩电机的输出轴与卷扬轮的驱动轮啮合连接，水位轮与齿轮组中相同周长的齿轮共轴，所述齿轮组与蜗杆啮合，蜗杆轴与牙轮轴连接，牙轮分别与字轮组中对应的字轮啮合；所述字轮组中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，孟凡民，孙湛博，朱永琪，
申请(专利权)人：山东金米尔仪器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37