一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水文、水利和環(huán)境監(jiān)測儀器儀表領(lǐng)域，尤其涉及一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]水位計(jì)廣泛地應(yīng)用于江河湖泊等自然水域的水位探測；水庫、儲(chǔ)水池等露天水渠的水位探測；地下水水位探測。高精度的水位測量可以為水利部門準(zhǔn)確決策提供重要的依據(jù)，因此研究水位測量技術(shù)具有很廣闊的市場應(yīng)用前景。
[0003]目前常見的水位計(jì)有氣泡式水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)。氣泡式水位計(jì)具有單點(diǎn)測量精度不高、安裝維護(hù)麻煩以及使用壽命不長的缺點(diǎn)，雷達(dá)水位計(jì)雖然受環(huán)境影響較小，測量精度高，但是生產(chǎn)雷達(dá)水位計(jì)的廠商大部分是國外的，造成設(shè)備進(jìn)口成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)。
[0005]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，包括控制器單元、蓄電池、水位傳感器單元、數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、存儲(chǔ)器單元、環(huán)境傳感器單元、數(shù)據(jù)傳輸單元以及報(bào)警器，所述水位傳感器單元包括硅電容壓力傳感器1、硅電容壓力傳感器2以及硅電容壓力傳感器3，所述環(huán)境傳感器單元包括溫度傳感器以及大氣壓力傳感器。
[0006]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述蓄電池和控制器單元連接，蓄電池為整個(gè)系統(tǒng)提供能源。
[0007]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述水位傳感器單元和數(shù)據(jù)預(yù)處理單元連接，水位傳感器單元用于采集水位信息。
[0008]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元和控制器單元連接，數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用于對(duì)水位傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。
[0009]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述環(huán)境傳感器單元和控制器單元連接，環(huán)境傳感器單元采集溫度和大氣壓信息，用于硅電容壓力傳感器的校準(zhǔn)。
[0010]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述控制器單元和存儲(chǔ)器單元連接，存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)傳感器采集的數(shù)據(jù)信息和控制器單元的程序、數(shù)據(jù)參數(shù)。
[0011]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述控制器單元還和數(shù)據(jù)傳輸單元連接，數(shù)據(jù)傳輸單元用于向水位監(jiān)測站傳輸水位信息并接收水位監(jiān)護(hù)人員控制命令和參數(shù)。
[0012]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，所述控制器單元還和報(bào)警器連接，當(dāng)水位超過設(shè)置的警戒水位時(shí)，將給出報(bào)警信息。
[0013]工作原理:該壓力式水位計(jì)采用全不銹鋼一體式防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。環(huán)境傳感器單元中溫度傳感器以及大氣壓力傳感器用于測量環(huán)境溫度和大氣壓參數(shù)，用于硅電容壓力傳感器的補(bǔ)償。存儲(chǔ)器單元用于存儲(chǔ)硅電容壓力傳感器在不同溫度和大氣壓下測量的補(bǔ)償數(shù)據(jù)以及控制器單元的程序。水位傳感器單元中的硅電容壓力傳感器1、硅電容壓力傳感器2和硅電容壓力傳感器3以10厘米的距離間隔分布在被測水域中，硅電容壓力傳感器1、2、3測量的水位信息發(fā)送給數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，數(shù)據(jù)預(yù)處理單元對(duì)水位傳感器單元發(fā)送的水位信息進(jìn)行低通濾波處理消除測量過程中的高頻噪聲，數(shù)據(jù)預(yù)處理單元將濾波后的水位信息發(fā)送給控制器單元，控制器單元首先對(duì)每個(gè)硅電容壓力傳感器測量的水位信息進(jìn)行非線性插值處理，然后根據(jù)溫度和大氣壓對(duì)硅電容壓力傳感器測量的水位信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，最后根據(jù)測量置信度的高低分別對(duì)三個(gè)硅電容壓力傳感器測量的水位信息分配不同的權(quán)值，然后對(duì)三個(gè)硅電容壓力傳感器測量的水位信息進(jìn)行加權(quán)后得到準(zhǔn)確的水位信息?？刂破鲉卧炎罱K處理后的水位、溫度和大氣壓信息實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中。水利監(jiān)護(hù)人員可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊和控制器單元設(shè)置警戒水位并控制采集上報(bào)水位的時(shí)間周期。當(dāng)測量的水位超過設(shè)置的警戒水位時(shí)，控制器單元將驅(qū)動(dòng)報(bào)警器給出報(bào)警信息。
[0014]本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，結(jié)合控制技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字濾波和傳感器信息融合及傳感器校正技術(shù)，較好地解決了氣泡式水位計(jì)單點(diǎn)測量時(shí)精度不高、安裝維護(hù)麻煩、使用壽命短以及雷達(dá)水位計(jì)費(fèi)用較高等問題。
【附圖說明】
[0015]圖1 一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖1:1為MSP430F413控制器，2為蓄電池，3為水位傳感器單元，4為FIR低通濾波器，5為環(huán)境傳感器單元，6為AT24C512存儲(chǔ)器，7為485總線傳輸模塊，8為報(bào)警器，301為3D-MEMS硅電容壓力傳感器1，302為3D-MEMS硅電容壓力傳感器2，303為3D-MEMS硅電容壓力傳感器3，501為JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器，502為BMP085大氣壓力傳感器。圖2 —種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖2:1為PIC16F627A控制器，2為蓄電池，3為水位傳感器單元，4為數(shù)據(jù)剔除及濾波模塊，5為環(huán)境傳感器單元，6為X25F032P存儲(chǔ)器，7為NRF905無線收發(fā)器，8為報(bào)警器，301為FXC-35硅電容壓力傳感器1，302為FXC-35硅電容壓力傳感器2，303為FXC-35硅電容壓力傳感器3，501為TA1000溫度變送器，502為LC-QAl大氣壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)做進(jìn)一步說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0017]實(shí)施例1
[0018]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種采用硅電容壓力技術(shù)的壓力式水位計(jì)，包括MSP430F413控制器、蓄電池、水位傳感器單元、FIR低通濾波器、環(huán)境傳感器單元、AT24C512存儲(chǔ)器、485總線傳輸模塊以及報(bào)警器，其特征在于:所述水位傳感器單元包括為3D-MEMS硅電容壓力傳感器1、為3D-MEMS硅電容壓力傳感器2以及為3D-MEMS硅電容壓力傳感器3，所述環(huán)境傳感器單元包括JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器以及BMP085大氣壓力傳感器。所述水位傳感器單元與MSP430F413控制器相連接；所述MSP430F413控制器還與環(huán)境傳感器單元相連接；所述AT24C512存儲(chǔ)器和MSP430F413控制器相連接；所述MSP430F413控制器與485總線傳輸模塊相連接，用于對(duì)外傳輸水位信息并接收水位監(jiān)護(hù)人員控制命令和參數(shù)；所述MSP430F413控制器還和報(bào)警器相連接；所述蓄電池和MSP430F413控制器連接，為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。
[0019]工作原理:該壓力式水位計(jì)采用全不銹鋼一體式防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。環(huán)境傳感器單元中JCJ100ZB螺紋固定式溫度傳感器以及BMP085大氣壓力傳感器用于測量環(huán)境溫度和大氣壓參數(shù)，用于3D-MEMS硅電容壓力傳感器的補(bǔ)償。AT24C512存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)3D-MEMS硅電容壓力傳感器在不同溫度和大氣壓下測量的補(bǔ)償數(shù)據(jù)以及MSP430F413控制器的程序。水位傳感器單元中的3D-MEMS硅電容壓力傳感器U3D-MEMS硅電容壓力傳感器2和3D-MEMS硅電容壓力傳感器3以10厘米的距離間隔分布在被