论文摘要
科学技术的发展离不开实验这一重要环节，水利科学和治河工程更是如此。由于水利工程的自然条件非常复杂，完全依靠理论计算存在一定困难，必须用实践方法验证。因此，通常在完成某一水利工程的初步设计之后，要求按一定比例进行模型实验，根据数据对理论计算予以验证，对各种设计方案进行比较和修正，以确定最佳方案。在模型实验中经常需要测定水位，此外，在流量控制等方面也需要测定水位进行供水系统的闭环控制，因此水位测量极为重要。针对目前的模型实验中水位检测系统存在的精度差、测速慢、测点范围小，实时同步性差等普遍问题，本文提出了基于分布式的微机多点液位检测系统。文章介绍了目前国内外使用的水位传感器，以及存在的一些问题，对课题的基本情况进行了概述，并提出了分布式的系统设计构思，使得水位检测系统的设计相对于以往的集线式，更多了一种选择，并且分布式设计更能适应当今水位检测项目中日益增长的需求。该系统的基本构想是：由数台单片机构成底层网络，按被测点的分布情况设置单片机，每台单片机控制1台水位传感器，负责采集原始水位数据。用一台PC机作为现场主控制机，应用计算机技术实现现场PC机与各单片机的通信与控制。现场PC机根据实验要求，可对各单片机发布命令，例如测试周期，测量次数，时间同步等。现场PC机通过与单片机的通信将接收到的原始水位数据发入数据库，然后进行分析、运算和处理。另外，现场PC机与局域网相连，因此实验现场的原始数据将以实时的形式在网上出现，为研究、设计提供参考，为决策服务。该系统采用目前较为流行的探测式水位传感器，由步进电机驱动，当步进电机接收到一个脉冲信号时，就会向设定方向转动一个固定角度（即步距角）。通过齿轮和线盘，将步距角转换成测杆的直线位移。系统通过计算机对步进电机转动的控制，从而达到控制测杆上、下移动的目的。当测杆上的测针接触到水面时，传感器就会向计算机发送触水信号，计算机此时使电机停止工作，记下当前值，完成一次水位测量过程。整个水位测量系统被设计成一个由微机与单片机组成的上位机与下位机的分布式控制系统，下位机深入到水位测量现场，采集水位数据，最后将状态信息与处理结果数据传至上位PC机。这时就涉及到PC机与下位机的通信的设计问题。一般的PC机串口采用的都是RS232标准，本水位测量系统使用的是RS485接口，因此使用的是Model-9002-B有源转换器，所需供给的+5V电源由计算机的USB口提供。该分布式微机多点水位检测系统性能较好，测点易于扩展，测点的实时同步性高，并且不受水质、水温、极化等影响。在大量充分调查、研究之后，我们在坚持经济、实用、可靠、先进等原则的前提下，保持原有仪器的长处部分，研发出一种基于分布式网络结构的多点水位检测系统，具有很重要的现实意义和推广价值。