2.2 浮子式水位计

经过各个厂家比较，漳河灌区的浮子式水位计，选用徐州伟思信息系统工程研究所的WFX-40浮子式水位计。该水位计由水位传感检测单元、智能测控传输单元、电源三大单元组成，并将其有机结合，封装于专门设计的全密封防护壳体内，见图2.2所示。

图2.1 数据流向示意图

图2.2 WFX-40水位遥测仪及应用

2.2.1 水位传感检测单元

采用浮子式原理和光电编码技术，同时采用低功耗电路设计，是一个具有数据处理和多种数据输出能力的智能化设备。它由光电式绝对编码器、获得专利技术的线轴传动机械部分组成，是集光、机、电精密技术于一体的高科技设备。水位计编码器通过光电转换，将输出轴的角位移转换成相应的数字量，送CPU单元处理。当码盘在转动时，可连续输出与码盘旋转位置相对应的一组二进制编码，以此确认绝对位置，经CPU（微处理器）处理单元将水位高程数据通过数据输出端口（RS232、RS485通信）传给智能测控传输单元。

其主要功能特点有如下5点。

（1）采用非接触式光电编码技术、专利的线轴传动技术，该设备很好地克服了传统浮子式水位计转动阻力大、接触不良、索缆缠绕、线轮打滑、井径要求高等弊端。

（2）采用绝对光电编码技术，传感部分可长期工作在无源模式下，测报数据准确可靠。

（3）采用浮子式原理，加上独到的断电记忆功能，解决了投入式水位计、超声波水位计、雷达水位计等电子式水位计数据测量不稳定、受环境影响大等使用上的弊端。

（4）设备具有独到的节点输出功能，可为超低功耗智能测控传输单元提供唤醒信号，为水位监测报警的实时性提供了硬件基础，本单元可有效保证水位监测的准确性、实时性和敏感性。

（5）具有体积小、量程大，旋转阻力小，跟踪测量准确等优点。

2.2.2 智能测控传输单元

该部件集数据采集、存储处理、无线通信为一体，以移动GPRS（GSM）或联通CDMA网络为通信平台，具有不受地理限制、稳定、可靠、运营成本低等优点。

其主要功能特点有如下11点。

（1）内嵌高速核心CPU和高可靠性的GPRS模块。

（2）内嵌TCP/IP协议簇，支持TCP、UDP、PPP等多种协议。

（3）节电运行功能。设备采用超低功耗电路设计，在大部分时间内处于微功耗的节电状态，使设备能在高效锂电池组供电方式下达到3～5年免维护运行。

（4）灵活多样的传感器扩展接入方式，设备可同时接入浮子式水位计（或压力式、超声波水位计等）以及水质分析设备等。

（5）自检自测功能。可对供电设备（电池组等）的供电情况进行检测；根据采集数据量的不同，设备可自动动态分配自记内存空间值。

（6）灵活的参数设定功能。设备提供上位通过网络、手机短信、本地编程器等多种参数设定功能；自测自报时间间隔可灵活设定。

（7）可靠的数据传输功能。设备同时提供GPRS/CDMA网络连接、GSM短信发送和电话拨打功能，当网络连接不成功时，自动切换到短信发送模式，同时设备支持上位通过电话拨打方式查询数据（设备需工作在非节电模式）。

（8）灵活的数据测报方式。设备提供定时测报、变化量超值测报和应答式测报三种测报方式。

（9）数据动态采集传输功能与水位监测传感设备联动，当数据变化值达到自记阈值（设定值）时，设备将自动采集数据并将数据传输至监控中心，提高了数据监测的动态实时性。

（10）数据存储和补报功能。具有断电记忆功能，根据设定设备提供数据存储和滞留数据（当网络连接不好时的未发送数据）的自动补报功能，保证了数据的连续性和准确性。

（11）设备参数动态配置功能。设备每天会维持在固定时段（该时间可配置）或数据上传后保持一定时间段工作在测控状态，等待中心站下载配置命令。配置命令分为自动配置命令和手动配置命令两种。

2.2.3 浮子式水位计的施工要求

根据浮子式水位计本身的特性出发，该水位计安装对井口要求比较高，包括井径（最好是20cm）、井深（指水面埋深，同时要求井壁必须竖直）等。因水位测量多在野外，因此我们特地制作测量设备的保护装置，将所有测量设备全部置于保护箱内，然后将保护箱置于井口之上，根据井口类型采用不同的方式进行固定。

浮子式水位计的施工图见图2.3。

图2.3 浮子式水位计的施工图

浮子水位计安装规程。固定好保护箱然后依据下面步骤进行操作计算水位及调整编码器。

（1）量出保护筒的支架到水面的距离计作埋深，h。

（2）取得该井保护筒的黄海高程计作，H。

（3）求得水面的黄海高程即水位计，SW=H-h。

（4）通过公式SW-X=基数，求得基数并记好上位程序需要该数据，X的数值根据实际埋深和水位变化情况来定，已最终保证水位变化在测量范围之内，为便于计量基数一般取整数，所以X值可能带有小数位。

（5）裁线，固定浮子的线长L=h+6米，按顺时针方向均匀缠绕在变径轮的大轮上；固定重锤的线长直接取l=4米，按逆时针方向均匀缠绕在变径轮的小轮上；

（6）分别缠好各自的固定线缆，先不固定浮子及配重锤，首先将玛盘、变径轮安装到一体化机壳上并将壳体固定于保护筒内后，栓浮子并放线到水面，然后用手固定玛盘栓上重锤放线到l的一半即可。

（7）接好手操器的线进行对编码器的参数设置，地址、方向、上传时间等具体参照手操器设置说明。

（8）拿起编码器转盘上的线缆旋转玛盘到输出值等于X位置后放好线缆即可。

（9）装好终端，接好编码器和终端的连接线，设置好终端参数并做好详细记录（终端参数可提前设好）。

（10）给终端送电联系中心站进行采数，直到通信正常即可。

采集成功后合盖上锁。