[發明專利]一種采用斜坡安裝的激光水位測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201910992124.5
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110736521A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 黃鳳辰;花再軍;肖堅;李建霓;陳釗
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292;G01F23/30
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 張華蒙

本發明公開了一種采用斜坡安裝的激光水位測量裝置，屬于水文環境監測技術領域，包括測量單元、水面懸浮反射球和測量保護管道三個部分；水面懸浮反射球浮于水表面，測量保護管道設置在斜坡上且其與水接觸的一端將水面懸浮反射球包裹在內，在測量保護管道的另一端設置測量單元。本發明還公開了其測量方法。本發明的一種采用斜坡安裝的激光水位測量裝置，使得激光水位計可以在水體周圍的斜坡上安裝，不需要安裝傳統測量方法所需的倒L形測量桿，也不需要建設鉛直的水位井，使得安裝變得快捷、安裝成本低。本發明的測量方法所需的距離d精度高，所需的傾角θ獲取也很方便，水位的計算方法簡潔。

技術領域

本發明屬于水文環境監測技術領域，具體涉及一種采用斜坡安裝的激光水位測量裝置和方法。

背景技術

水位的測量是水文環境監測領域最基本的測量項。水位測量常用的傳感器包括浮子式水位計、壓力式水位計、雷達/超聲波水位計等。

浮子式水位計需要建測量水位井，建設周期長、成本高；壓力式水位計需要定期清理測量傳感器上的雜物，需要人工維護；雷達/超聲波水位計安裝要求測量波束垂直于水面，這就需要搭建倒L形測量桿使得雷達/超聲波探頭懸掛安裝于水面上方，當坡面斜率較小的環境下，為了滿足水位變化范圍的測量要求，倒L形測量桿臂長要求很長，安裝變得困難。

激光測距儀也同樣可以用作水位測量，但必須在水面設置漫反射體。為了防止反射體飄走，就需要建設類似水位井的裝置以束縛反射體，并將激光測距儀放置在這種水位井上方。隨著水位測量量程的增加，建設鉛直的水位井的難度與成本將直線上升；當不建水位井而采用中心穿孔的大浮子套在鉛垂的鋼絲的方法設置反射體時，可降低一些成本，但浮子被水中雜物纏繞的風險又非常大。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種采用斜坡安裝的激光水位測量裝置，使得安裝變得快捷、安裝成本低；本發明的另一目的是提供其測量方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種斜坡安裝激光水位測量裝置，包括測量單元、水面懸浮反射球和測量保護管道三個部分；所述的水面懸浮反射球浮于水表面，所述的測量保護管道設置在斜坡上且其與水接觸的一端將水面懸浮反射球包裹在內，在所述的測量保護管道的另一端設置測量單元。

進一步的，所述的水面懸浮反射球由直徑1厘米的PE材料圓球構成，PE材料比重0.9。水面懸浮反射球分布圖的數量以填滿保護管道。

進一步的，所述的測量單元通過激光測量與水面懸浮反射球的距離d，激光波束傾角θ。

進一步的，所述的測量保護管道采用PVC管或者不銹鋼管材料，其表面開致密小孔。

進一步的，所述的測量單元包括微控制器、激光測距儀、傾角傳感器、通信模塊和電源，所述的微控制器是中心，所述的微控制器與激光測距儀、傾角傳感器、通信模塊分別相連，所述的電源對整個測量單元供電。

進一步的，所述的微控制器為STM32系列微控制器，所述的激光測距儀為RS232接口輸出的LEUZE ODSL30/D232-30M-S12激光測距儀；所述的傾角傳感器為WitLink SIS426-30傾角傳感器；所述的通信模塊為宏電H7710工業級全網通數傳模塊。

進一步的，所述的一種斜坡安裝激光水位測量方法，包括如下步驟：

1)先測量激光測距儀到水面的距離d；

2)測量波束傾角θ；

3)計算水位H＝d·sin(θ)。

進一步的，所述的激光測距儀發出激光測量距離懸浮反射球的距離d；傾角傳感器測量激光測距儀相對水平的傾角θ；所述的微控制器對測量單元進行控制，計算水位H＝d·sin(θ)，將測量結果傳送給通信模塊；所述的通信模塊完成將測量結果遠傳。