專利名稱：智能式土壩滲壓監測儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種監測儀器，特別是一種土壩滲壓監測儀器。
背景技術：
為了利用水資源，人類在江河上修建了大量的水庫和大壩。水利工程的建設和發 展， 一方面促進了社會生產力的發展，提高了社會生活質量，另一方面，大壩和水庫始終存 在著失事的安全風險，大壩失事會給下游廣大地區人民生命財產安全和環境帶來巨大的災 難。因此，水庫大壩的安全運行，不僅關系到管理部門本身的安全生產和經濟效益，更關系 到大壩下游千百萬人民的生命財產安全乃至國民經濟的可持續發展。大壩安全監測儀器是 保證大壩安全運行、發現隱患的重要設施，是大壩日常運行管理的耳目。在大壩安全監測參 數中，滲漏的測量至關重要，通過對大壩滲漏的觀測，可以及時對觀測資料進行分析，隨時 掌握大壩的工作性態，一方面可以對大壩的工作狀態進行安全評價和預報，另一方面，則可 以反饋設計，驗證設計的結果。 大壩滲漏的監測，目前常用的監測儀器有旋轉編碼浮子式(機械式和光電式)、 壓阻式、光纖式、差動電阻式、弦式等五類，其中，旋轉編碼浮子式監測儀器的使用受到測壓 管垂直度、管深、管壁光滑度的限制，光纖式監測儀器很好的解決了防雷問題，但是建設成 本和通訊部分的維護成本太高，壓阻式、差動電阻式、弦式監測儀器防雷性能差，精度受溫 度和使用時間而發生飄移，維護成本很高。現在很多水庫大壩工程的大壩安全監測系統由 于監測儀器維護成本高的問題而逐步喪失了監測和預報預警功能。
發明內容
為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供一種測量精度高、穩定可靠、易維
護、易安裝的智能式土壩滲壓監測儀器。 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是 智能式土壩滲壓監測儀器，包括處理器，所述處理器的輸入端連接有水位取樣傳
感器，所述處理器的輸出端連接有現地顯示電路和傳動驅動電路，所述傳動驅動電路的輸
出端連接有收纜裝置，所述收纜裝置的輸出端連接有用于檢測水面的浮球裝置。 進一步，所述收纜裝置與浮球裝置之間還連接有電纜排線裝置，所述電纜排線裝
置的輸入端與傳動驅動電路的輸出端連接。 進一步，所述處理器還連接有網絡驅動、顯示電路，組成遠程監控網絡。
進一步，所述處理器為可編程邏輯控制器PLC或單片機。 進一步，所述水位取樣傳感器為由線纜帶動作圓周運動的計數編碼盤以及采樣光 電傳感器或者旋轉編碼器。 進一步，所述浮球裝置由金屬或者塑料重錘浮球、紅外感應器和一帶屏蔽的導線 組成，所述屏蔽導線與紅外感應器相連，所述紅外感應器固定安裝在浮球底部，當浮球接觸 到水面，紅外感應器感應到水面后輸出一組常開或者常閉信號給處理器。
進一步，所述現地顯示電路為液晶顯示器或數碼管顯示器。 進一步，所述處理器還包括輸入電路。 進一步，所述輸入電路為按鍵、觸摸屏或者PLC。 進一步，所述收纜裝置包括電纜儲纜輪和導線輪，所述電纜通過導線輪、電纜排線 裝置排線后收入電纜儲纜輪。 本發明的有益效果是本發明實現自動監測土壩的水位高度，并顯示測量數據供
土壩管理者提供決策的數據支持，省去人工操作的人力成本，提高了測量精度和準確度，有
效實現惡劣環境下24小時全天候監控土壩的水位情況，保障了土壩的安全。 由多個智能式土壩滲壓監測儀器組成監控網絡，多個土壩的測壓管水位信息就能
匯總到監控中心，方便監控人員遠程監控多個土壩的安全狀況，有效實現各土壩的安全監
控和應急調度處理。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的模塊框圖； 圖2是本發明的優選實施例模塊框圖； 圖3是本發明的優選實施例PLC控制模塊框圖； 圖4是本發明的優選實施例部件組成模塊框圖。
具體實施例方式
參照圖1，智能式土壩滲壓監測儀器，包括處理器2，所述處理器2的輸入端連接有 水位取樣傳感器l，所述處理器2的輸出端連接有現地顯示電路3和傳動驅動電路4，所述 傳動驅動電路4的輸出端連接有收纜裝置5，所述收纜裝置5的輸出端連接有用于檢測水面 的浮球裝置6。 進一步參照圖2，所述收纜裝置5與浮球裝置6之間還連接有電纜排線裝置7，所
述電纜排線裝置7的輸入端與傳動驅動電路4的輸出端連接。 進一步，所述處理器2還連接有網絡驅動、顯示電路8，組成監控網絡。 進一步，所述處理器2為可編程邏輯控制器PLC或單片機。 進一步，所述水位取樣傳感器1為由線纜帶動作圓周運動的計數編碼盤以及采樣 光電傳感器或者旋轉編碼器。 進一步參照圖4，所述浮球裝置6由金屬或者塑料重錘浮球、紅外感應器和一帶屏
蔽的導線組成，所述屏蔽導線與紅外感應器相連，所述紅外感應器固定安裝在浮球底部，當
浮球接觸到水面，紅外感應器感應到水面后輸出一組常開或者常閉信號給處理器2。 進一步，所述現地顯示電路3為液晶顯示器或數碼管顯示器。 進一步，所述處理器2還包括輸入電路9 。 進一步，所述輸入電路9為按鍵或觸摸屏或者PLC。 進一步，所述收纜裝置5包括電纜儲纜輪和導線輪，所述電纜通過導線輪、電纜排 線裝置7排線后收入電纜儲纜輪。 圖3是本發明優選實施例的模塊框圖，通過控制電機的運轉，由傳動機構帶動水面感應探頭裝置在測壓管內做規則的運動，水面感應探頭裝置的連接線纜帶動計數編碼盤 作圓周運動，通過光電耦合電路檢測電勢的高低電平進行計數，每一個高電平表示水面感 應探頭裝置運動了 一個單位長度，計數值乘以單位長度等于測壓管管口到測壓管管內水面 的距離，通過測壓管管深和測壓管管口高程，可以換算出測壓管內液面的高程。輸出信號分 為兩路， 一路給現場顯示，另一路信號用來遠程傳輸。遠程傳輸信號通過智能終端RTU進行 采集，存儲，智能終端通過TCP/IP網絡通訊協議與上位機進行通訊，上位機接收并存儲各 監測點的數據，通過大壩安全監測系統分析軟件進行處理、分析、圖形化顯示，可以實時對 大壩的工作狀態進行安全評價和預報，隨時掌握大壩的工作性態。 作為優選的實施例，本發明的工作原理為水位探測部分包括鉛金屬重錘和一根 帶屏蔽的導線；傳動部分包括電纜儲纜輪、導線輪、輔助輪(齒輪或鏈條傳動)、電機傳動 輪；信號檢測部分包括信號檢測輪、取樣傳感器、水位液晶顯示器、紅外感應浮球裝置；監 控部分包括電子控制器(現場手動操作測量、回位、急停)、水位脈沖信號輸入(遠傳)、回 位脈沖信號輸入(遠傳)、遠程測量控制信號(包括測量、回位、急停)。其工作原理是當開 始測量時，電機正向轉動，加上重錘的重力，重錘帶著導線向下運動，同時取樣傳感器檢測 信號檢測輪上的孔數，計量并輸出脈沖信號，當重錘接觸到水面時，紅外感應浮球裝置感應 一個閉合信號，電機停止工作，并發出聲音報警，此時水位液晶顯示器上顯示的數據S(Y = SXS)，Y即為管口到管內水面的距離，單位厘米，S為信號監測輪修正系數。按復位按鈕， 重錘自動回位，回到初始位置后，水位液晶顯示器自動清零，等待下一次測量。
儀器的測量精度不會因為溫度的變化和使用年限而發生飄移；測量精度高，誤差 為lcm，而且不隨量程的變化而變化；在很多接口電路中采用光電耦合裝置，提高了儀器的 防雷和抗干擾性能；通過無線通訊裝置和防水電路板采用防水材料封裝，提高了儀器的防 潮性能。 以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施 例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替 換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
權利要求
智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于包括處理器(2)，所述處理器(2)的輸入端連接有水位取樣傳感器(1)，所述處理器(2)的輸出端連接有現地顯示電路(3)和傳動驅動電路(4)，所述傳動驅動電路(4)的輸出端連接有收纜裝置(5)，所述收纜裝置(5)的輸出端連接有用于檢測水面的浮球裝置(6)。
2. 根據權利要求l所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述收纜裝置(5) 與浮球裝置(6)之間還連接有電纜排線裝置(7)，所述電纜排線裝置(7)的輸入端與傳動驅 動電路(4)的輸出端連接。
3. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述處理器(2) 還連接有網絡驅動、顯示電路(8)，組成監控網絡。
4. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述處理器(2) 為可編程邏輯控制器PLC或單片機。
5. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述水位取樣 傳感器(1)為由線纜帶動作圓周運動的計數編碼盤以及采樣光電傳感器或者旋轉編碼器。
6. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述浮球裝置 (6)由金屬或塑料重錘浮球、紅外感應器和一帶屏蔽的導線組成，所述屏蔽導線與紅外感應 器相連，所述紅外感應器固定安裝在浮球底部，當浮球接觸到水面，紅外感應器感應到水面 后輸出一組常開或者常閉信號給處理器(2)。
7. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述現地顯示 電路(3)為液晶顯示器或數碼管顯示器。
8. 根據權利要求1或2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述處理器(2) 還包括輸入電路(9)。
9. 根據權利要求8所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述輸入電路(9) 為按鍵、觸摸屏或者PLC。
10. 根據權利要求2所述的智能式土壩滲壓監測儀器，其特征在于所述收纜裝置(5) 包括電纜儲纜輪和導線輪，所述電纜通過導線輪、電纜排線裝置(7)排線后收入電纜儲纜 輪。
全文摘要
本發明公開了智能式土壩滲壓監測儀器，包括處理器，所述處理器的輸入端連接有水位取樣傳感器，所述處理器的輸出端連接有現地顯示電路和傳動驅動電路，所述傳動驅動電路的輸出端連接有收纜裝置，所述收纜裝置的輸出端連接有用于檢測水面的浮球裝置。本發明實現自動檢測土壩的水位高度，并顯示測量數據供土壩管理者提供決策的數據支持，省去人工操作的人力成本，提高了測量精度和準確度，有效實現惡劣環境下24小時全天候監控土壩的水位情況，保障了土壩的安全。本發明作為一種智能式土壩滲壓檢測儀器廣泛應用于土壩水位監測中。
文檔編號G01F23/30GK101750135SQ20101000256
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月10日 優先權日2010年1月10日
發明者王開春 申請人:廣州市水利科學研究所