专利名称：波浪爬高的电子水尺测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波浪爬高的测量装置，特别是涉及一 种波浪爬高的电子水尺测量装置。
二、 背景技术我国海岸线总长度三万两千多公里，其中大陆海岸线一万 八千多公里，据统计，我国沿海现已建成海堤总长约一万三千多公里，其中重 点海堤四千五百多公里。这些海堤为减少沿海地区灾害损失，起到了十分重要 的作用。监视海堤的安全是沿海防台风监测预报预警的重要手段。由于海堤的 毁坏主要是来自波浪的冲击，在风浪的作用下，波浪爬高常会引起堤防的漫溢 险情，采用实时监测海塘浪潮及海堤的波浪爬高是行之有效的海堤安全监测措 施。海堤浪潮高度或波浪爬高监测，虽然也是一种水位监测，但由于波浪的瞬 间特性和防波堤倾斜坡面的特殊情况，且能量大，破坏性强，至今为止，对海 堤的监测国内还没有很好的科学的监测方法，水利工程中常用的超声波水位计、 浮子式水位计以及压力式水位计都很难适应这种监测需要。
三、 实用新型的内容-
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设计 新颖、速度快、能够随时监测波浪爬高且测量准确的波浪爬高的电子水尺测量 装置。
本实用新型的技术方案是
一种波浪爬高的电子水尺测量装置，含有电子水尺和电子水尺采集模块， 所述电子水尺设置在堤坝的迎水面上，所述电子水尺采集模块含有单片机、电 源电路、定时电路、启动电路、电子水尺接口电路、液晶显示器和RS-485串行 接口电路，其中，至少两个所述电子水尺分别通过电子水尺接口电路与单片机 连接，所述定时电路通过所述启动电路与所述单片机连接，所述电源电路的一个输出端与所述单片机连接，另一输出端与所述电子水尺连接，所述液晶显示
器、所述RS-485串行接口电路分别与所述单片机连接。 所述单片机为C8051F系列单片机。
所述定时电路是由电振荡电路和分频器两部分组成的，由振荡器产生时钟 信号，经分频器产生所需求的定时信号脉冲，用于触发启动电路。
所述启动电路由复位电路和看门狗电路两部分组成，在定时信号触发脉冲 的作用下，启动电路产生200ms左右的复位脉冲，加到所述单片机的复位脚， 使所述单片机复位重新开始运行程序，完成相应的工作。
所述电子水尺接口电路为CMOS运算放大器。
所述电子水尺倾斜设置在堤坝的迎水面上，或者垂直设置在堤坝的迎水面 上；并且相邻电子水尺在垂直高度上没有间隔。 本实用新型的有益效果是
1、 本实用新型由电子水尺作为水位传感器，电子水尺采集模块作为前端控 制设备，采用神经网络技术及电子水尺汇接技术把多根电子水尺汇接，等效为 一根大量程水尺，极大地提高了电子水尺的采集速度和电子水尺的量程。利用 电子水尺在固定周期内(2.5 45分钟分段可调)连续自动采集30组实时水位 数据，相邻两组数据采集间隔时间小于2秒钟，作为浪潮爬高的水位数据，能 够实时对监测点的波浪爬高进行监测，其数据由RS—485输出，通过光缆传给 海塘管理署监控中心的后台计算机，由计算机进行储存、分析、计算及报表的 查询和打印，使用十分方便，解决了瞬间抓取波浪(潮位)高度的快速采集问 题。
2、 本实用新型通过神经网络技术的应用，解决了瞬间抓取波浪(潮位)高 度的快速采集问题，实现了最长可达30秒的平均值采集和最快300微秒间隔的 连续采集，使电子水尺创新地用于海浪或潮位的爬高监测中，大大扩大了电子水尺的应用范围。
3、 本实用新型根据连接电子水尺的数量将和数据终端连接的主干神经分为 若干个枝干神经，分别和各电子水尺的干神经相连，使多根电子水尺可作为一 根水尺使用，实现了多尺安装，单尺定位，减小了累积误差，增大了量程。
4、 本实用新型的水尺接口电路是有效的处理高速海浪浪高捕捉的传感电 路，它采用标准CMOS运算放大器，制作电压比较器，对电子水尺电源系统和电 子采集电路进行监控，CMOS运算放大器组成的电压比较器具有高速准确的特点， 利用电压的瞬时变化进行捕捉，能够准确感知海浪浪高。
5、 本实用新型采用的C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片 (SoC)，采用中断方式进行数据高速处理。其采用流水线指令结构，绝大多数
指令的执行时间为l周期，速度高达25MIPS，同时具有看门狗、2个串行口等 功能，完全满足了数据采集处理要求。
6、 .本实用新型设计新颖、适用范围广，特别适用于沿海风暴较多的海堤监 测，推广后具有良好的社会和经济效益。
四、

图1为波浪爬高的电子水尺测量装置的结构示意图之一； 图2为波浪爬高的电子水尺测量装置的结构示意图之二； 图3为波浪爬高的电子水尺测量装置的电路原理图。
五具体实施方式
实施例一参见图1和图3，图中，波浪爬高的电子水尺测量装置含有电子 水尺3和电子水尺采集模块2，电子水尺3设置在堤坝1的迎水面上，并且相邻 电子水尺3在垂直高度上没有间隔，可以部分重叠。电子水尺采集模块2含有 单片机、电源电路、定时电路、启动电路、电子水尺接口电路、液晶显示器和 RS-485串行接口电路，其中，至少两个电子水尺3分别通过五芯电缆4和电子水尺接口电路与单片机连接(图中为三个电子水尺l，也可以是两个、四个等等， 根据需要确定)，定时电路通过启动电路与单片机连接，电源电路的一个输出端
与单片机连接，另一输出端与电子水尺连接，液晶显示器、RS-485串行接口电 路分别与单片机连接。RS-485串行接口电路通过光端机、光缆把信号引出与远 程计算机连接，由计算机进行储存、分析、计算及报表的查询和打印。
单片机为C8051F系列单片机。定时电路是由电振荡电路和分频器两部分组 成的，由振荡器产生时钟信号，经分频器产生所需求的定时信号脉冲，用于触 发启动电路。启动电路由复位电路和看门狗电路两部分组成，在定时信号触发 脉冲的作用下，启动电路产生200ms左右的复位脉冲，加到单片机的复位脚， 使单片机复位重新开始运行程序，完成相应的工作。电子水尺接口电路采用标 准CMOS运算放大器，制作电压比较器，对水尺电源系统和电子采集电路进行监 控，利用电压的瞬时变化进行捕捉，准确感知海浪浪高。
电子水尺3的基本工作原理是利用水的导电性，采用类似于人工观测水位 的方法。它是自上而下依次读取每个感应触点(即触点)的电导。在探测到触 点和水面接触的位置时，触点间的电导会突变增大，从而确定水位值，在读取 过程中采用了神经网络技术，提高了采集速度，加大了测量量程。
实施例二参见图2，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不 同之处在于三个电子水尺3垂直设置在堤坝1的迎水面上；并且相邻电子水
尺3在垂直高度上没有间隔，可以部分重叠。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何 形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单 修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种波浪爬高的电子水尺测量装置，含有电子水尺和电子水尺采集模块，所述电子水尺设置在堤坝的迎水面上，其特征是所述电子水尺采集模块含有单片机、电源电路、定时电路、启动电路、电子水尺接口电路、液晶显示器和RS-485串行接口电路，其中，至少两个所述电子水尺分别通过电子水尺接口电路与单片机连接，所述定时电路通过所述启动电路与所述单片机连接，所述电源电路的一个输出端与所述单片机连接，另一输出端与所述电子水尺连接，所述液晶显示器、所述RS-485串行接口电路分别与所述单片机连接。
2、 根据权利要求l所述的波浪爬高的电子水尺测量装置，其特征是所述 单片机为C8051F系列单片机。
3、 根据权利要求l所述的波浪爬高的电子水尺测量装置，其特征是所述 定时电路是由电振荡电路和分频器两部分组成的，由振荡器产生时钟信号，经 分频器产生所需求的定时信号脉冲，用于触发启动电路。
4、 根据权利要求l所述的波浪爬高的电子水尺测量装置，其特征是所述启动电路由复位电路和看门狗电路两部分组成，在定时信号触发脉冲的作用下，启动电路产生200ms左右的复位脉冲，加到所述单片机的复位脚，使所述单片 机复位重新开始运行程序，完成相应的工作。
5、 根据权利要求l所述的波浪爬高的电子水尺测量装置，其特征是所述 电子水尺接口电路为CMOS运算放大器。
6、 根据权利要求1 5任一所述的波浪爬高的电子水尺测量装置，其特征 是所述电子水尺倾斜设置在堤坝的迎水面上，或者垂直设置在堤坝的迎水面 上；并且相邻电子水尺在垂直高度上没有间隔。
专利摘要本实用新型公开了一种波浪爬高的电子水尺测量装置，它含有电子水尺和电子水尺采集模块，所述电子水尺设置在堤坝的迎水面上，所述电子水尺采集模块含有单片机、电源电路、定时电路、启动电路、电子水尺接口电路、液晶显示器和RS-485串行接口电路，其中，至少两个所述电子水尺分别通过电子水尺接口电路与单片机连接，所述定时电路通过所述启动电路与所述单片机连接，所述电源电路的一个输出端与所述单片机连接，另一输出端与所述电子水尺连接，所述液晶显示器、所述RS-485串行接口电路分别与所述单片机连接。本实用新型极大地提高了电子水尺的采集速度和电子水尺的量程，解决了瞬间抓取波浪高度的快速采集问题，推广后具有良好的社会和经济效益。
文档编号G01F23/00GK201251466SQ20082014915
公开日2009年6月3日 申请日期2008年9月11日 优先权日2008年9月11日
发明者冯存华, 娄立军, 宋东旭, 方海军, 虎 许, 志 黄 申请人:黄河水利委员会信息中心