[發(fā)明專利]一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的方法及裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010103908.7
• 申請(qǐng)日: 2010-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN101782417A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁越;陳建生;陳亮;王宇銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/24
• 分類號(hào): G01F23/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自動(dòng)測(cè)量水位變化的方法及測(cè)量裝置，屬于水文地質(zhì)參數(shù)自動(dòng)化測(cè)量方法與測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水位反應(yīng)水體水頭的高低，在地下水動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等與水有關(guān)的學(xué)科中起著重要的作用，靜態(tài)水位的高低以及長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)水位的變化情況是研究地下水滲流、堤壩滲流安全、管流的重要參數(shù)，因此，水位的測(cè)量以及監(jiān)測(cè)具有重要的理論意義與實(shí)際意義。

在目前的研究與應(yīng)用中，水位的測(cè)量一般采用傳統(tǒng)的測(cè)壓管，即在測(cè)量位置設(shè)置一根空心管，通過讀取液面高度的方法得到水位的高低，對(duì)于精度要求較高的場(chǎng)所，則采用水壓力傳感器測(cè)量水壓力，通過水壓力與水位的關(guān)系反算水位的高低。對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)壓管，由于需要人工讀取水位數(shù)據(jù)，則不可避免的出現(xiàn)讀數(shù)誤差，而且，人工讀數(shù)的頻率較低，很難實(shí)現(xiàn)高頻率、長(zhǎng)時(shí)間的水位監(jiān)測(cè)測(cè)量；對(duì)于利用水壓力傳感器測(cè)量水位的情況，由于成本較高，且待測(cè)水體的密度與探測(cè)到的水位值密切相關(guān)，很難得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)水位變化時(shí)，傳感器需要一定的反應(yīng)時(shí)間，因此測(cè)量的數(shù)據(jù)具有一定的延時(shí)性，并不能代表實(shí)時(shí)的水位數(shù)據(jù)。

水體具有導(dǎo)電性。待測(cè)水體導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱可通過水體電導(dǎo)值反應(yīng)，而水體電導(dǎo)值的大小與探測(cè)電極的間距成反比，與探測(cè)電極的導(dǎo)電面積成正比，即：

C∝SL---(1)]]>

式中C為電導(dǎo)；S為導(dǎo)電截面積；L為長(zhǎng)度。

在測(cè)壓管中，如果沿管長(zhǎng)設(shè)置兩根等間距的金屬絲，由于金屬絲具有良好的導(dǎo)電性，因此，金屬絲相當(dāng)于兩個(gè)探測(cè)電極。由于兩金屬絲間距恒定，即L為常數(shù)。當(dāng)測(cè)壓管內(nèi)有水時(shí)，由于測(cè)壓管管徑處處相同，那么導(dǎo)電面積與水位的高度呈正比，那么根據(jù)式(1)，電導(dǎo)值與水位將呈線性關(guān)系。要考慮到測(cè)壓管材料的電導(dǎo)性，消除管壓管自身的導(dǎo)電性影響，因此測(cè)壓管應(yīng)取絕緣性材料的長(zhǎng)直管，金屬絲也應(yīng)具有抗腐蝕能力。由于水位變化時(shí)，電導(dǎo)值將會(huì)立刻改變，因此電導(dǎo)值將隨水位實(shí)時(shí)變化，而不會(huì)出現(xiàn)延時(shí)現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種水位測(cè)量與監(jiān)測(cè)的方法，其通過將測(cè)壓管與測(cè)量位置連通，以使測(cè)壓管內(nèi)的水位可以代表測(cè)量位置的水位；在測(cè)壓管內(nèi)設(shè)置兩根等間距的金屬絲，由于水位不同，兩根金屬絲間的電導(dǎo)值不同，電導(dǎo)值隨水位的變化基本上呈線性變化。通過測(cè)量金屬絲間電導(dǎo)值的方法得到測(cè)水壓管內(nèi)的水位，從而得到測(cè)量位置處的水位值。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)按一定的時(shí)間間隔對(duì)測(cè)得的電導(dǎo)值進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)水位的連續(xù)監(jiān)測(cè)。

根據(jù)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明將采取以下的技術(shù)方案：

一種水位測(cè)量與監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟：

第一步：設(shè)置測(cè)壓管。測(cè)壓管取橫截面恒定的絕緣材料制成的直管，測(cè)壓管可以直接設(shè)置在測(cè)量位置上，也可以通過管路與測(cè)壓管相連，根據(jù)連通器原理，測(cè)壓管內(nèi)水位即為測(cè)量位置處的水位。

第二步：測(cè)壓管內(nèi)設(shè)置兩根金屬絲，金屬絲之間等間距。

第三步：測(cè)量前的校正。在測(cè)壓管內(nèi)設(shè)置不同的已知水位，測(cè)量不同水位條件下兩根金屬絲之間的電導(dǎo)值大小，得到水位與電導(dǎo)值的關(guān)系曲線。

第四步：數(shù)據(jù)的測(cè)量與采集。在水位測(cè)量與監(jiān)測(cè)過程中，測(cè)量金屬絲間的電導(dǎo)值，并利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)電導(dǎo)值數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，按所需的時(shí)間間隔采集數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至計(jì)算機(jī)并保存。

第五步：水位的計(jì)算。利用第三步得到的水位與電導(dǎo)的關(guān)系，將監(jiān)測(cè)過程中測(cè)量到的電導(dǎo)值數(shù)據(jù)換算為水位值。

根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果：

1.由于測(cè)壓管兩根金屬絲之間的電導(dǎo)值與水位值呈線性關(guān)系，且兩者之間的關(guān)系對(duì)于同一種水具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，因?yàn)殡妼?dǎo)值測(cè)量精度很高，因此測(cè)得的水位值具有很高的精度和穩(wěn)定性。

2.測(cè)壓管內(nèi)水位波動(dòng)時(shí)，電導(dǎo)值也隨之立即波動(dòng)，因此測(cè)量的值沒有延時(shí)性。

3.數(shù)據(jù)的測(cè)量全部采用系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)記錄，因此不會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差，且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)。

本發(fā)明的另一個(gè)發(fā)明目的是提供一種可以實(shí)施上述方法的裝置，其包括一系列測(cè)壓管、電導(dǎo)測(cè)量?jī)x、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)。所述的測(cè)壓管采用管徑為15mm的PVC管，測(cè)壓管的數(shù)據(jù)根據(jù)需要來確定；每個(gè)測(cè)壓管與不同的測(cè)量位置相連通；