一種雷達(dá)式水位計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水文和環(huán)境監(jiān)測儀器儀表領(lǐng)域，具體來說，涉及到一種雷達(dá)式水位計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]水位的及時(shí)精確監(jiān)測是水利和環(huán)保部門進(jìn)行防洪、防旱的重要依據(jù)，在洪水時(shí)期關(guān)系到水庫、大壩和河流的安全以及人民群眾的切身利益和生命財(cái)產(chǎn)安全，精準(zhǔn)的水位測量可以為防洪抗旱部門及時(shí)正確決策提供重要的依據(jù)。傳統(tǒng)的水位計(jì)雖然原理簡單，但是存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):一是水位計(jì)安裝需要建井，投資成本較高，建設(shè)周期較長；二是傳統(tǒng)的水位計(jì)大部分采用接觸式測量，這種測量方式受溫度、濕度、氣壓、水質(zhì)、氣候等因素的影響較大，在暴雨和洪水發(fā)生時(shí)，對(duì)水位計(jì)有破壞，環(huán)境適應(yīng)性差，測量精度不高；三是測量的自動(dòng)化程度不高，不能及時(shí)上報(bào)水位信息，需要操作人員確認(rèn)，容易引入操作人員的人為失誤。現(xiàn)有的雷達(dá)式水位計(jì)大部分是在國外生產(chǎn)，維護(hù)升級(jí)成本較高，國外雷達(dá)式水位計(jì)如果留有“后門”，容易引發(fā)安全隱患?，F(xiàn)有的雷達(dá)式水位計(jì)大多數(shù)采用脈沖雷達(dá)測距體制，脈沖雷達(dá)測距體制對(duì)于測量近距離目標(biāo)時(shí)存在距離盲區(qū)，對(duì)于遠(yuǎn)距離目標(biāo)測量時(shí)要發(fā)射的功率比線性調(diào)頻連續(xù)波測距體制雷達(dá)發(fā)射的功率大，不利于設(shè)備的小型化和微型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種雷達(dá)式水位計(jì)。
[0004]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述雷達(dá)式水位計(jì)包括雷達(dá)信號(hào)處理器
(1)設(shè)有脈沖雷達(dá)信號(hào)處理器(101)和線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)信號(hào)處理器(102)、太陽能電池
(2)、防雷模塊(3)、發(fā)射機(jī)(4)、環(huán)形器(5)、接收機(jī)(6)、喇叭天線(7)、控制器(8)、報(bào)警器
(9)、北斗模塊(10)、以太網(wǎng)控制器(11)、遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)(12)和北斗衛(wèi)星(13)。其特征在于:所述太陽能電池連接雷達(dá)信號(hào)處理器和控制器，為其提供電源；所述防雷模塊與太陽能電池連接；所述雷達(dá)信號(hào)處理器和發(fā)射機(jī)連接；所述發(fā)射機(jī)和環(huán)行器連接；所述環(huán)形器和喇叭天線連接；所述環(huán)行器和接收機(jī)連接；所述雷達(dá)信號(hào)處理器和接收機(jī)連接；所述控制器與雷達(dá)信號(hào)處理器、北斗模塊進(jìn)行連接；所述北斗模塊通過無線方式與北斗衛(wèi)星通信；所述控制器還通過以太網(wǎng)控制器與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接；所述控制器還和報(bào)警器連接。
[0005]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述太陽能電池連接雷達(dá)信號(hào)處理器和控制器，太陽能電池為雷達(dá)信號(hào)處理器和控制器提供電源。
[0006]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述雷達(dá)信號(hào)處理器和發(fā)射機(jī)連接，雷達(dá)信號(hào)處理器發(fā)出的中頻信號(hào)，通過發(fā)射機(jī)轉(zhuǎn)換為射頻脈沖信號(hào)或線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)。
[0007]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和環(huán)行器連接，環(huán)行器實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)接收信號(hào)的隔離。
[0008]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述環(huán)形器和喇叭天線連接，喇叭天線向自由空間輻射無線電信號(hào)或者接收雷達(dá)的回波信號(hào)。
[0009]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述控制器與雷達(dá)信號(hào)處理器連接，控制器根據(jù)回波信號(hào)的信噪比、水位的高低和水位的上升速度的快慢，控制雷達(dá)信號(hào)處理器是工作在脈沖信號(hào)處理模式還是工作在線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)處理模式。
[0010]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述控制器與北斗模塊連接，北斗模塊將測量的時(shí)間和位置信息發(fā)送給控制器。
[0011]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述北斗模塊通過無線方式與北斗衛(wèi)星通信，實(shí)時(shí)授時(shí)和測量位置。
[0012]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述控制器還通過以太網(wǎng)控制器與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接，將水位計(jì)測量的水位、北斗授時(shí)和測量位置信息打包后發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0013]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)，所述控制器還和報(bào)警器連接，當(dāng)水位過高或過低時(shí)，將給出報(bào)警信息。
[0014]工作原理:雷達(dá)式水位計(jì)通過發(fā)射機(jī)將中頻信號(hào)變換為射頻信號(hào)，通過環(huán)形器和喇叭天線發(fā)送脈沖信號(hào)或線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)給被測水域，當(dāng)信號(hào)遇到水面后將反射回波信號(hào)，通過喇叭天線接收水面反射的回波信號(hào)，并通過接收機(jī)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)后，送到雷達(dá)信號(hào)處理器處理后得到水位信息?？刂破骺梢愿鶕?jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)的設(shè)置或者測距的范圍、回波信號(hào)的信噪比，動(dòng)態(tài)地改變雷達(dá)式水位計(jì)是工作在脈沖雷達(dá)測距模式還是連續(xù)波雷達(dá)測距模式。當(dāng)要測量的距離較近或較遠(yuǎn)時(shí)，控制器控制雷達(dá)式水位計(jì)工作在線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)測距模式，以減小發(fā)射機(jī)的功率；當(dāng)要測量的距離適中時(shí)，控制器控制雷達(dá)工作在脈沖雷達(dá)測距模式，并通過改變脈沖雷達(dá)的重復(fù)周期來解測距的距離模糊?？刂破魍ㄟ^以太網(wǎng)將水位信息、地理位置和測量時(shí)間信息傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)接收到水位信息、地理位置和測量時(shí)間信息并實(shí)時(shí)顯示，決策人員根據(jù)水位的變化快慢情況，通過以太網(wǎng)控制水位信息上報(bào)的時(shí)間間隔。當(dāng)雷達(dá)式水位計(jì)測量出的水位過高或過低時(shí)，將通過報(bào)警器給出提示信息。當(dāng)水位上升速度過快時(shí)，控制器可以自適應(yīng)地調(diào)整水位信息的上報(bào)時(shí)間間隔。太陽能電池板為整個(gè)系統(tǒng)提供能源，保證系統(tǒng)能夠連續(xù)工作。
[0015]本實(shí)用新型所述的一種雷達(dá)式水位計(jì)結(jié)合了脈沖雷達(dá)測距和線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)測距各自的優(yōu)點(diǎn)，克服了脈沖雷達(dá)測距在近距離測量時(shí)存在距離盲區(qū)和遠(yuǎn)距離測量時(shí)發(fā)射功率大的缺點(diǎn)，提高了水位測量的精度，擴(kuò)大了水位測量的范圍，利用以太網(wǎng)為該系統(tǒng)加入物聯(lián)網(wǎng)打下了基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合北斗模塊實(shí)時(shí)地將某時(shí)某地的水位信息上報(bào)給遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)，為水位監(jiān)護(hù)人員及時(shí)提供水位信息并及時(shí)準(zhǔn)確做出決策。
【附圖說明】
[0016]圖1:雷達(dá)式水位計(jì)示意圖1:雷達(dá)信號(hào)處理器(I)設(shè)有TMS320C6748 DSP (101)和XC5VLX50 FPGA (102 )、太陽能電池(2 )、防雷模塊(3 )、發(fā)射機(jī)(4 )、RDhx1201環(huán)形器(5 )、接收機(jī)(6)、0LB-51-10喇叭天線(7)、MSP430單片機(jī)(8)、報(bào)警器(9)、QM3540北斗模塊(10)、RTL8208以太網(wǎng)芯片(11)、研華IPC-610 (12)、北斗衛(wèi)星(13)和存儲(chǔ)器(14)。
[0017]圖2:雷達(dá)式水位計(jì)示意圖2:雷達(dá)信號(hào)處理器(I)設(shè)有TMS320C6678 DSP (101)和XC5VFX200TFPGAC102 )、太陽能電池(2 )、防雷模塊(3 )、發(fā)射機(jī)(4 )、ZCH14013環(huán)形器(5 )、接收機(jī)(6)、0LB-62-25喇叭天線(7)、報(bào)警器(8)、BD421北斗模塊(9)、北斗衛(wèi)星(10)、ET1200 以太網(wǎng)芯片(11)、研華IPC-610 (12)和存儲(chǔ)器(13)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的雷達(dá)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。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種雷達(dá)式水位計(jì)如圖1，所述雷達(dá)式水位計(jì)包括雷達(dá)信號(hào)處理器(I)設(shè)有TMS320C6748 DSP (101)和 XC5VLX50 FPGA (102)、太陽能電池(2)、防雷模塊(3)、發(fā)射機(jī)
(4)、RDhx1201環(huán)形器(5)、接收機(jī)(6)、0LB-51-10喇叭天線(7)、MSP430單片機(jī)(8)、報(bào)警器(9)、QM3540北斗模塊(10)、RTL8208以太網(wǎng)芯片(11)、研華IPC-610 (12)、北斗衛(wèi)星
(13)和存儲(chǔ)器(14)。所述太陽能電池連接雷達(dá)信號(hào)處理器和MSP430單片機(jī)，為其提供電源；所述防雷模塊與太陽能電池連接；所述雷達(dá)信號(hào)處理器和發(fā)射機(jī)連接；所述發(fā)射機(jī)和RDhx1201環(huán)行器連接；所述RDhxl201環(huán)形器和0LB-51-10喇叭天線連接；所述RDhxl201環(huán)行器和接收機(jī)連接；所述雷達(dá)信號(hào)處理器和接收機(jī)連接；所述MSP430單片機(jī)與雷達(dá)信號(hào)處理器、QM3540北斗模塊進(jìn)行連接；所述QM3540北斗模塊通過無線方式與北斗衛(wèi)星通信；所述MSP430單片機(jī)還通過RTL8208以太網(wǎng)芯片與研華IPC-610連接；所述控制器還和報(bào)警器連接；所述存儲(chǔ)器和雷達(dá)信號(hào)處理器連接。
[0021]工作原理:雷達(dá)式水位計(jì)通過發(fā)射機(jī)將中頻信號(hào)變換為射頻信號(hào)，通過RDhxl201環(huán)形器和0LB-51-10喇叭天線發(fā)送脈沖信號(hào)或線性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)給被測水域，當(dāng)信號(hào)遇到水面后將反射回波信號(hào)，通過0LB-51-10喇叭天線接收水面反射的回波信號(hào)，并通過接收機(jī)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)后，送到雷達(dá)信號(hào)處理器處理后得到水位信息。MSP430單片機(jī)可以根據(jù)研華