多节点网络式水位测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种多节点网络式水位测量装置，它包括一组及以上水位测量节点和上位ＰＣ机；每组包括若干个水位测量节点，每个水位测量节点上连接有芯片，所述芯片通过总线型拓扑结构与上位ＰＣ机相连，ＰＣ机间通过计算机网络实现数据共享；每个水位测量节点包括探针式水位传感器、信号调理电路、单片机和电源，单片机内部预设程序控制探针式水位传感器的探针移动并获得测量数据，将所得数据上传ＰＣ机进行处理。本实用新型专利技术克服了水体的温度、表面张力等影响，提高了测量精度；每台ＰＣ机下连接多台单片机系统，便于近距离的多点测量，并将每台ＰＣ构建为基于以太网的测量系统，便于远距离的数据共享与远距离的多点测量。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计算机及数字测量
，尤其是涉及一种能实现基于网络结构 的快速跟踪、同时进行多点测量的多节点网络式水位测量装置。
技术介绍
水位作为指示河流、库区汛情的基本水文要素之一 ，是水情信息的重要组成部分， 为防洪调度及洪水预报的重要依据，也是海岸潮汐试验、船闸及大坝安全监测的重要内 容。通过水位的检测，管理人员可以随时掌握渠道水位变化情况，据此进行预测，得出 旱涝、汛期等信息，保证堤防安全，还能按照测流断面的水位流量关系进行水量计算， 控制开闸时间和程度，实现资源的可持续发展。另外，水位检测也是进行各种水利科学 研究的重要基础，是大型水利水电工程、实验模型研究、原型检测的重要内容，在学科 研究中的很多水利学参数，如，堰顶、坝顶水头、河流水位坡降等等，均与水位有关联。快速精准的水位检测不仅能够进行各种水情信息的预测，利用好天然的水利资源， 而且为科学研究提供可靠的第一手资料，为进一步的深入分析、促进学科发展打下坚实 的基础。传统的水位测量系统大多是基于浮子式、电阻式、电容式、超声波、雷达式等水位 传感器的，这些传感器限于研制时的技术条件，受所测水体的物理特性(如水温、水表 面张力等)影响严重，从而导致测量精度不高，适用场合受限等。此外，目前主流的单 机的测试也逐渐不能满足实际的需求。传统的水位测量系统都是单机工作模式，从而很 难实现同步多点测量，给使用带来了极大的不便，大大降低了系统的实用性。常见的水 位测量大多是通过单片机对传感器控制以及对数据进行处理、显示。随着计算机网络技 术的发展，分布式测量系统逐渐进入各个测量领域，实时、多点同步的网络式探测逐渐 取代了往日的单机处理。 一种能克服水体物理性质，如温度、表面张力等影响，实现快 速跟踪、高精度、多点同时测量的网络式的水位测量系统具有很大的现实意义和应用价 值。
技术实现思路
本技术为解决上述问题而提供多节点网络式水位测量装置，它专利技术目的之一是 克服所测水体物理特性的影响，能快速跟踪液面变化，提高测量精度； 它专利技术的另一目的是组成网络式结构，实现同时多点测量。本技术是这样实现的多节点网络式水位测量装置，它包括 一组及以上水位 测量节点和上位PC机；每组包括若干个水位测量节点，每个水位测量节点上连接有芯片， 所述芯片通过总线型拓扑结构与上位PC机相连，PC机作为数据处理控制核心，对测量 数据进行存储、处理和共享，PC机间通过计算机网络实现数据共享；其中，每个水位测量节点包括探针式水位传感器、信号调理电路、单片机和电源， 探针式水位传感器、信号调理电路、单片机依次电连接，电源分别连接探针式水位传感 器和单片机，单片机外围连接有复位电路和晶体振荡电路。上述探针式水位传感器包括有步进电机驱动器、步进电机、拉线齿轮、测杆、限位 开关，步进电机驱动器与单片机电连接，步进电机驱动器与步进电机电连接，步进电机 与拉线齿轮的外圈啮合，拉线齿轮次圈上缠绕钢丝拉线，钢丝拉线带动测杆上下运动， 测杆底端连接有探针，探针能上下移动并利用探针到达液面瞬间发射信号，测杆的顶端 和底端设有限位开关，限位开关与单片机电连接。上述信号调理电路包括有比较器、调节电位器以及电阻，探针的一个输出端连接上 拉电阻输入端， 一个输出端连接比较器输入端，比较器一个输出端与调节电位器输入端 相连，调节电位器输出端通过电阻连接到比较器的输出端，其输出端与单片机输入端相 连。上述单片机连接有数字显示器。上述数字显示器包括有并行I/O扩展芯片8255A和若干个LED显示管。 上述芯片为MAX232芯片。本技术的有益效果是(1)釆用探针式液位传感器，利用步进电机精确控制探 针上下移动并利用电信号检测触水信号，测量克服水体的温度、表面张力等影响，提高 测量精度；(2)每台PC机下用总线型机构连接多台单片机系统，便于近距离的多点测量， 并釆用网络式结构，将每台PC构建为基于以太网的测量系统，便于远距离的数据共享与 远距离的多点测量；(3)强大的数据处理能力。使用PC对所测数据进行存储、处理和共 享，实时显示水位曲线；(4)该水位检测系统的测点节点易于扩展，具有很重要的现实意义和推广价值。-附图说明图1为本技术原理框图2为本技术实施例中其中一个水位测量节点的原理框图； 图3为本技术实施例中探针式水位传感器的结构示意图；图4为本技术实施例中限位开关中断信号处理电路图5为本技术实施例中探针式水位传感器的信号调理电路图6为本技术实施例中直流稳压电源实现电路图7为本技术实施例中水位测量节点与上位PC机间的串行通信接口电路。图中1、 PC机，2、 MAX232芯片，3、水位测量节点，4、传感器系统，5、步进电 机，6、歩进电机驱动器，7、探针，8、测杆，9-触顶开关，10-拉线齿轮， 11-触底开关，3.1、 LED显示装置，3.2、单片机，3.3、单片机电源，4.1、 传感器信号调理电路，4.2-探针式水位传感器，4.3-传感器电源。具体实施方式为了更好地理解本技术，以下结合附图和实施例做进一歩描述，参见图1至7:图1中，为了克服目前传统的单机工作模式，本技术采用多节点网络式水位测 量的方式，包括一组及以上水位测量节点3和上位PC机1， 一组包括若干个水位测量节 点3通过总线型拓扑结构与上位PC机1相连完成数据传输，PC机1作为数据处理控制 核心，对测量数据进行存储、处理和共享，并下达相应命令给水位测量节点3。 PC机1 间通过以太网连接起来，实现所测数据的共享与远程控制。从而实现同步多点测量，提 高了测量的效率，给使用带来了极大的便利，大大提高了系统的实用性。参见图2、 3,水位测量节点3要完成数字测量水位的功能主要包括两个部分，传感 器系统4和单片机3.2，传感器系统4包括探针式水位传感器4.2、传感器信号调理电路 4. 1及传感器电源4.3。信号调理电路采集信号，单片机3.2则起控制信号采集、信号处 理及数据传输给PC机1的作用。本技术实施例中，单片机3.2采用的型号为AT89C55, 其内部预设程序控制探针式水位传感器4.2的探针7移动并获得测量数据，它与探针式水 位传感器4.2通过信号调理电路4. 1相连接，信号调理电路将水位传感器的测得的水位信 息转换为可供单片机3.2接收的电信号。单片机3.2与上位PC机1的通讯是通过串行通信接口电路实现的，本实施例中采用 的是公知的MAX232芯片电路连接单片机3.2和PC机1，将PC机1的控制命令传递给 单片机3.2，并将单片机3.2测得的数据通过RS232协议上传给PC机1 。为了在下位机 即单片机3.2上显示测量数据以增强测量装置使用的灵活性，单片机3.2还连接有LED 显示器3.1，由于AT89C55接口资源不足，使用并行I/O扩展芯片8255A对单片机3.2作 并口扩展，扩展后与LED显示器3.1电连接实时显示实测的水位，可精确到0.1毫米，用8255A的PA 口控制LED显示器3.1的段选，PC 口控制位选。当然，要使单片机3.2 能正常工作，还必须连接使其工作的最小外围电路系统包括复位电路和晶体振荡电路， 以及连接有+5伏单片机电源3.3。探针式水位传感器4.2是本技术中核心部本文档来自技高网...

【技术保护点】
多节点网络式水位测量装置，其特征在于，它包括：一组及以上水位测量节点和上位ＰＣ机；每组包括若干个水位测量节点，每个水位测量节点上连接有芯片，所述芯片通过总线型拓扑结构与上位ＰＣ机相连，ＰＣ机间通过计算机网络实现数据共享；　其中，每个水 位测量节点包括：探针式水位传感器、信号调理电路、单片机和电源，探针式水位传感器、信号调理电路、单片机依次电连接，电源分别连接探针式水位传感器和单片机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范林刚，陈浩，田野，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]