[發明專利]用于水電發電站的水量監測儀

在審

• 申請號: 201510583553.9
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105278586A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 陳靜;柴軍
• 申請（專利權）人: 成都漢康信息產業有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;G01W1/14;G01F23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及水資源監測領域，具體涉及用于水電發電站的水量監測儀。

背景技術

水是人類賴以生存的自然資源，水質監測是合理開發利用和保護水土資源提供系統的水質資料的重要基礎工作。對于山洪災害缺乏實時監測和應急監測的裝備手段，不具備現場分析和跟蹤監測調查等快速反應能力，當突發山洪災害時，也不能快速的做出反應，從而造成了嚴重的自然災害。目前，還缺乏一種能夠對水質工作進行數字化，導致新型資源共享困難。水質信息采集、傳輸、處理的手段相當落后，從現場取樣、實驗室分析到數據處理多為人工作業，監測數據仍采用郵寄或電傳方式上報，耗費時間長，不能及時從中發現問題。另外，水資源監測缺乏先進技術的支撐，信息化水平低，進一步阻礙了人們對水資源的合理利用以及預防。特別是在水電發電領域，由于閥門的調整還要受到水量和水位的影響，而現有的設備中還缺乏一種能夠實時利用水量水位信息以及閥門變化信息，從而對閥門進行更準確的調整。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供用于水電發電站的水量監測儀，該監測終端能夠對水量和水位信息進行監測，利用閥位傳感器監測水電站閥門的變化信息，同時結合水量和水位信息對閥門偏差的大小和方向進行調整，調整更準確，該終端還專門設置防雷的部分，更適合于在野外使用。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：用于水電發電站的水量監測儀，包括微控制器、連接在微控制器上的MC703無線模塊、實時時鐘芯片、閥位傳感器、翻斗雨量計和鐵電存儲器，在微控制器上還連接太陽能充電控制器和工業相機，太陽能充電控制器還依次連接電源防雷模塊和太陽能電池板。

鐵電存儲器FRAM可以作為數據的緩沖區，微控制器將采集的數據可以先暫存到鐵電存儲器FRAM中，然后最終將數據存放在存儲卡中，實現大容量的存儲。翻斗雨量計采用單路采集方式，當降雨量達到翻斗雨量計觸發值時，雨量計的兩個輸入信號產生反轉，從而引發外部中斷，喚醒處于休眠模式的微控制器，微控制器轉入正常工作狀態，執行雨量中斷程序，將對檢測到的雨量信號進行累加和保存。并口水位計對水位的采集是使用12路并行線直接與微控制器的I／O口相連，水位采用查詢方式，定時讀取數據。閥位傳感器能夠隨時監控閥門的變化情況，并將收集到的信息傳給微處理器，微處理器根據偏差的大小和方向進行控制計算(一級控制),向閥門發出電控指令使其進行開、閉動作。壓電閥依據控制指令脈沖的寬度對應于氣動放大器輸出壓力的增量,同時氣動放大器的輸出又被反饋給內控制回路,再次與微處理器的運算結果進行比較運算(二級控制),通過兩級控制輸出信號到執行機構,執行機構內空氣壓力的變化控制著閥門行程。微控制器對數據進行處理、利用鐵電存儲器進行存儲和利用無線模塊進行數據發送，而實時時鐘芯片則給微控制器提供時鐘信號，更利于后期的信息化監控以及數據的精確傳輸利用。而水量和水位信息的提供能夠協助調整閥門的方向以及偏差的大小，以確保發電站用水的穩定。該監測終端采用太陽能電池板進行供電，利用太陽能充電控制器傳輸給微控制器使用，同時還設置電源防雷模塊，避免雷電將該供電部分損壞，保證該監測終端在野外惡劣環形下工作的安全可靠。

所述太陽能充電控制器上還連接蓄電池。用于存儲太陽能電池板產生的多余電能，在太陽能電池供電不足的情況下再進行釋放，保證供電的穩定。

所述微控制器上還連接人機接口和RS485接口。RS485接口的設置可以進一步擴展傳感器，采集更多的水情數據，提供更準確的數據信息并傳送給微控制器，以便微控制器對數據做進一步的處理。人機接口采用段式微功耗液晶顯示器，帶鍵盤控制，實時顯示標準時間和交替顯示各種參數，以便能夠及時了解情況。

所述微控制器的型號為AT89S52單片機。AT89S52單片機帶有8kB的Flash存儲器和256字節RAM，支持全靜態操作及空閑、掉電兩種可選節電模式，使用更靈活多樣。

無線模塊為能夠同時支持超短波網絡和CDMA網絡的無線模塊。常用的是CDMA網絡，利用電信的公網來進行通信，使用方便，費用較低。超短波網絡作為備用網絡，當在CDMA網絡不能覆蓋到的偏遠地區時，或者CDMA網絡在維護不能使用時，可以啟用超短波網絡繼續進行數據的傳送，使得通信連貫，及時進行數據通信。

所述實時時鐘芯片的型號為DS1302。該時鐘芯片是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，采用雙電源供電，可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流的充電能力。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：