一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置，主要結構有電控箱、電路板、蓄電池箱、光伏電池板、屏蔽電纜、傳感信息接線盒、溫度傳感器陣列板、GPRS天線、信息采集轉換器、光伏充電控制器，采用機械結構和集成電路相結合的設計，采用溫度傳感器采集冰層上部、中間及水下的溫度和冰層厚度變化，經(jīng)微計算機進行程序化、信息化處理，對冰層情況進行自動在線采集監(jiān)測，并進行預警預報，并與移動通訊GPRS技術相結合，使信息傳輸更加迅速準確，采用光伏電源，很好的解決了供電安全，此裝置設計先進、結構緊湊合理，安裝使用方便，冰情數(shù)據(jù)采集傳輸快捷，數(shù)據(jù)處理迅速準確，實現(xiàn)了自動化、程序化，是十分理想的溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置。
【專利說明】一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置，屬水文監(jiān)測、冰凌災害預警預報的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在北方地區(qū)，冬季河流、湖泊中會產(chǎn)生結冰現(xiàn)象，由于冬季寒冷程度的增加，冰水溫度會降低，冰層厚度會增加，常會在冬、春季冰層融化時在河流中引發(fā)冰凌災害，給水工結構物的安全運行和人民的生命財產(chǎn)常會造成重大威脅。
[0003]如何掌握河流、湖泊的溫度梯度和冰層厚度是一個重要的研究課題；目前主要通過氣象站監(jiān)測空氣溫度，通過接觸式和非接觸式的方法監(jiān)測冰層厚度，例如接觸式的人工鑿冰觀測法和熱電阻法，人工鑿冰觀測法和熱電阻法勞動強度大、危險性高；非接觸式監(jiān)測主要通過遙感、雷達和聲納技術實現(xiàn)監(jiān)測，遙感技術適應于對大面積結冰區(qū)域的觀測，遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)得到的冰層厚度數(shù)據(jù)與冰層真實厚度相差較大；雷達和聲納檢測儀器價格昂貴，自動化程度低，不能廣泛應用；以上監(jiān)測技術均存在弊端和不足。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的
[0005]本發(fā)明的目的是針對【背景技術】的不足，采用微計算機信息攝取技術，采用溫度傳感器采集冰情信息，采用GPRS通訊進行信息傳輸，光伏電源供電，計算機程序處理溫度和冰層信息，對湖泊、河流的水溫、冰情信息進行自動采集監(jiān)測，并進行預測預報，以大幅度提高溫度梯度和冰層厚度監(jiān)測的準確性，實現(xiàn)信息化、自動化在線監(jiān)測。
[0006]技術方案
[0007]本發(fā)明主要結構包括:電控箱、顯示屏、指示燈、電源開關、冰上溫度信息控制器、冰中溫度和冰層厚度信息控制器、冰下溫度信息控制器、電路板、控制電路、蓄電池箱、光伏電池板、屏蔽電纜、電源接線盒、傳感信息接線盒、GPRS發(fā)射天線、溫度傳感器陣列板、冰上溫度傳感器陣列組、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組、冰下溫度傳感器陣列組、信息處理計算機、打印機、GPRS接收天線、信息采集轉換器、蓄電池、光伏充電控制器；
[0008]電控箱為矩形，在電控箱的前部面板上設有液晶顯示屏、指示燈、電源開關、冰上溫度信息控制器、冰中溫度和冰層厚度信息控制器、冰下溫度信息控制器；在電控箱的左上部設有GPRS發(fā)射天線；在電控箱的左部設有電源接線盒，電源接線盒通過屏蔽電纜連接蓄電池箱，蓄電池箱通過屏蔽電纜連接光伏電池板；在電控箱的右部設有溫度傳感器信息接線盒，溫度傳感器信息接線盒通過屏蔽電纜連接溫度傳感器陣列板，溫度傳感器陣列板上設有冰上溫度傳感器陣列組、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組、冰下溫度傳感器陣列組；
[0009]在電控箱內設有電路板、溫度信息采集轉換器，并由導線互相連接，電路板上為控制電路；[0010]在蓄電池箱內設有蓄電池、光伏充電控制器，并由導線互相連接；
[0011]在信息接收機房內設有信息處理計算機，在信息處理計算機左上部設有GPRS接收天線，在信息處理計算機右部通過導線連接打印機；
[0012]溫度傳感器陣列板上的冰上溫度傳感器陣列組置于冰層上部，用于測量冰層上部的溫度信息，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組置于冰層中間，用于測量冰層中間的溫度和冰層厚度信息，冰下溫度傳感器陣列組置于冰層下部，用于測量冰層下部水中的溫度信息；
[0013]冰上溫度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰下溫度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，各陣列組上的溫度傳感器數(shù)量視需要加減；
[0014]溫度傳感器信息接線盒內的信息傳輸為總線控制。
[0015]所述的電路板上的控制電路，由微計算機控制電路IC1、實時時鐘電路IC2、第一電源電路IC3、第二電源電路IC4、SD卡存儲電路IC5、JTAG調試電路IC6、CH376文件管理電路IC7、GPRS通訊控制電路IC8、RS232接口電路IC9、電源監(jiān)測電路IC10、液晶顯示電路IC11、硬件監(jiān)測電路IC12、光電耦合器電路IC13、隔離式電源轉換器電路IC14組成整體電路；各分電路間由導線連接，VCC端為電源端，GND端為接地端；冰上溫度信息、冰中溫度和冰層厚度信息、冰下溫度信息的攝取、傳輸、處理均由微計算機控制電路ICl的計算機程序完成。
[0016]有益效果
[0017]本發(fā)明與【背景技術】相比具有明顯的先進性，是針對河流、湖泊的冰情情況，而設計的一種監(jiān)測溫度梯度和冰層厚度的裝置，采用機械結構和集成電路相結合的設計，采用溫度傳感器陣列板采集冰層上部、中間及水下的溫度和冰層厚度變化，經(jīng)微計算機進行程序化信息化處理，對冰層情況進行自動在線采集監(jiān)測，并進行預警預報，并與移動通訊GPRS技術相結合，使信息傳輸更加迅捷、準確，采用光伏電源，很好解決了供電安全，此裝置設計先進，結構緊湊合理，安裝使用方便，冰情數(shù)據(jù)采集傳輸快捷，數(shù)據(jù)處理迅速準確，實現(xiàn)了自動化、程序化，是十分理想的溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1監(jiān)測裝置整體結構圖
[0019]圖2圖1的A-A剖面圖
[0020]圖3圖1的B-B剖面圖
[0021]圖4電路板電路圖
[0022]圖中所示，附圖標記清單如下:
[0023]1、電控箱，2、液晶顯示屏，3、指示燈，4、電源開關，5、冰上溫度信息控制器，6、冰中溫度和冰層厚度信息控制器，7、冰下溫度信息控制器，8、GPRS發(fā)射天線，9、電源接線盒，10、屏蔽電纜，11、蓄電池箱，12、光伏電池板，13、溫度傳感器信息接線盒，14、冰上溫度傳感器陣列組，15、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組，16、冰下溫度傳感器陣列組，17、信息處理計算機，18、GPRS接收天線，19、打印機，20、導線，21、電路板，22、溫度信息采集轉換器，23、蓄電池，24、光伏充電控制器,25、溫度傳感器陣列板。[0024]ICl、微計算機控制電路，IC2、實時時鐘電路，IC3、第一電源電路，IC4、第二電源電路，IC5、SD卡存儲電路，IC6、JTAG調試電路，IC7、CH376文件管理電路，IC8、GPRS通訊控制電路，IC9、RS232接口電路，IC10、電源監(jiān)測電路，IC11、液晶顯示電路，IC12、硬件監(jiān)測電路，IC13、光電耦合器電路，IC14、隔離式電源轉換器電路。
[0025]R、電阻，C、電容，L、電感，J、接插件，JP、跳線帽，D、二極管，X、振蕩晶體，VCC、電源端，GND、接地端，S、按鍵。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]圖1、2、3所示，為監(jiān)測裝置整體結構圖，各部位置、連接關系要正確，安裝牢固。
[0028]電控箱I為矩形，在電控箱I的前部面板上設有液晶顯示屏2、指示燈3、電源開關
4、冰上溫度信息控制器5、冰中溫度和冰層厚度信息控制器6、冰下溫度信息控制器7 ;在電控箱I的左上部設有GPRS發(fā)射天線8 ;在電控箱I的左部設有電源接線盒9，電源接線盒9通過屏蔽電纜10連接蓄電池箱11，蓄電池箱11通過屏蔽電纜10連接光伏電池板12 ;在電控箱I的右部設有溫度傳感器信息接線盒13，溫度傳感器信息接線盒13通過屏蔽電纜10連接溫度傳感器陣列板25，溫度傳感器陣列板25上設有冰上溫度傳感器陣列組14、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組15、冰下溫度傳感器陣列組16 ；
[0029]在電控箱I內設有電路板21、溫度信息采集轉換器22，并由導線互相連接，在電路板21上為控制電路；
[0030]在蓄電池箱11內設有蓄電池23、光伏充電控制器24，并由導線互相連接；
[0031]在信息接收機房內設有信息處理計算機17，在信息處理計算機17左上部設有GPRS接收天線18，在信息處理計算機17右部通過導線20連接打印機19 ；
[0032]溫度傳感器陣列板25上的冰上溫度傳感器陣列組14置于冰層上部，用于測量冰層上部的溫度信息，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組15置于冰層中間，用于測量冰層中間的溫度和冰層厚度信息，冰下溫度傳感器陣列組16置于冰層下部，用于測量冰層下部水中的溫度信息；
[0033]冰上溫度傳感器陣列組14上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組15上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰下溫度傳感器陣列組16上的溫度傳感器數(shù)量為66個，各陣列組上的溫度傳感器數(shù)量視需要加減；
[0034]溫度傳感器信息接線盒13內的信息傳輸為總線控制。
[0035]圖4所示，為電路板控制電路圖，電路板控制電路由14個分電路組成整體電路，各分電路間由導線連接，控制電路電源由蓄電池箱11供給12V直流電源，經(jīng)電源變化穩(wěn)壓整流后，各分電路間使用3.3V直流電源，VCC端為電源端，GND端為接地端。
[0036]被測量的冰上溫度信息、冰中溫度和冰層厚度信息、冰下溫度信息的攝取、傳輸、處理均由微計算機控制電路ICi的計算機程序完成，計算機程序如下:
[0037]
【權利要求】
1.一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置，其特征在于:主要結構包括:電控箱、顯示屏、指示燈、電源開關、冰上溫度信息控制器、冰中溫度和冰層厚度信息控制器、冰下溫度信息控制器、電路板、控制電路、蓄電池箱、光伏電池板、屏蔽電纜、電源接線盒、傳感信息接線盒、GPRS發(fā)射天線、溫度傳感器陣列板、冰上溫度傳感器陣列組、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組、冰下溫度傳感器陣列組、信息處理計算機、打印機、GPRS接收天線、信息米集轉換器、蓄電池、光伏充電控制器； 電控箱為矩形，在電控箱的前部面板上設有液晶顯示屏、指示燈、電源開關、冰上溫度信息控制器、冰中溫度和冰層厚度信息控制器、冰下溫度信息控制器；在電控箱的左上部設有GPRS發(fā)射天線；在電控箱的左部設有電源接線盒，電源接線盒通過屏蔽電纜連接蓄電池箱，蓄電池箱通過屏蔽電纜連接光伏電池板；在電控箱的右部設有溫度傳感器信息接線盒，溫度傳感器信息接線盒通過屏蔽電纜連接溫度傳感器陣列板，溫度傳感器陣列板上設有冰上溫度傳感器陣列組、冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組、冰下溫度傳感器陣列組； 在電控箱內設有電路板、溫度信息采集轉換器，并由導線互相連接，電路板上為控制電路； 在蓄電池箱內設有蓄電池、光伏充電控制器，并由導線互相連接； 在信息接收機房內設有信息處理計算機，在信息處理計算機左上部設有GPRS接收天線，在信息處理計算機右部通過導線連接打印機； 溫度傳感器陣列板上的冰上溫度傳感器陣列組置于冰層上部，用于測量冰層上部的溫度信息，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組置于冰層中間，用于測量冰層中間的溫度和冰層厚度信息，冰下溫度傳感器陣列組置于冰層下部，用于測量冰層下部水中的溫度信息；冰上溫度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰中溫度和冰層厚度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，冰下溫度傳感器陣列組上的溫度傳感器數(shù)量為66個，各陣列組上的溫度傳感器數(shù)量視需要加減； 溫度傳感器信息接線盒內的信息傳輸為總線控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度梯度和冰層厚度的在線自動監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的電路板上的控制電路，由微計算機控制電路(IC1)、實時時鐘電路(IC2)、第一電源電路(IC3)、第二電源電路(IC4)、SD卡存儲電路(IC5)、JTAG調試電路(IC6)、CH376文件管理電路(IC7)、GPRS通訊控制電路(IC8)、RS232接口電路(IC9)、電源監(jiān)測電路(IClO)、液晶顯示電路(IC11)、硬件監(jiān)測電路(IC12)、光電耦合器電路(IC13)、隔離式電源轉換器電路(IC14)組成整體電路；各分電路間由導線連接，(VCC)端為電源端，(GND)端為接地端；冰上溫度信息、冰中溫度和冰層厚度信息、冰下溫度信息的攝取、傳輸、處理均由微計算機控制電路(ICl)的計算機程序完成。
【文檔編號】G01K13/00GK103983376SQ201410203479
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2014年5月14日
【發(fā)明者】崔麗琴, 龍欣, 白云華, 秦建敏 申請人:太原理工大學