[发明专利]船闸多通道水位测量系统及滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量系统，尤其涉及一种船闸多通道水位测量系统及滤波方法。

背景技术

船闸站水位实时监测是船闸运行管理及船舶安全通航提出的必然要求。船闸调度人员必须时刻关注船闸上、下游及闸室内水位的变化，准确可靠的水位数据使得船舶过闸工序自动化成为可能，从而大大减轻船舶过闸的难度和船闸调度人员的工作强度；同时，船闸站也十分有必要让船民朋友及时掌握随时变化的上、下游水位信息，以便他们主动做出是动身出航还是停航靠岸的选择。然而，目前许多船闸站的水位测量设施陈旧，技术较为落后，自动化程度不够，水位信息准确度不高，有些甚至依靠工作人员观察水标尺刻度，大大影响了船闸运行调度的安全性、经济性与高效性。另外，船闸站大多依靠人工通过广播系统甚至黑板报进行水位消息发布，形式较为单一，人性化程度不高，受众面有限，广大船民想了解船闸实时水位信息较为困难，因此往往错过最佳过闸时机，也给船闸运行调度造成诸多不便。故设计一种面向船闸工程应用的多通道水位实时监测、远程传送及短消息交互系统，对改善和提高船闸的水位自动化监测水平，实现船闸站调度的安全运行以及提高过往船舶的人性化服务质量有重要的现实意义。

中国专利说明书200710068013.2公开了一种无线水位监测系统，以解决现有水位监测系统中，监测的数据无法实时传输，而只能实地取得的问题。但其不足之处在于：1）在空间传播的电磁波，除有用信号外，还存在大量的干扰，如来自其它通信系统的互调、邻频、同频等干扰，还有来自现场的电磁干扰，以及天电等自然现象干扰。而这些干扰往往会造成监测系统无法正常通信；2）该监测系统硬件成本高，各测量点水位数据的收集无法充分保证实时性；3）水位监测与信息发布没有进行有机集成，无法将各点水位信息及时告知用户，限制了系统的应用范围。

陈永刚等人在论文“船闸水位与水位差值激光监测系统的原理与实践”【山东交通科技，2010（1）】介绍了一种应用现代激光测距技术对原有船闸的水位测量系统进行升级改造的方法，但该方法存在以下问题：1）激光测距传感器价格昂贵，使用条件较为苛刻，且反射浮板安装较困难；2）环境温度的变化、测井内长期寄生的昆虫、蜘蛛网等杂物会阻挡激光光束，必须定期消除；3）系统的扩展性较差，不利于多通道水位的实时巡回测量。

现有技术的水位压力传感器实时输出无周期连续变化的电流信号。在复杂的水环境中实际使用时，存在各种形式的干扰源，如船闸站启闭机房内各种动力设备的启动和运行时所产生的大电流冲击、220V电网电压的波动与波形畸变干扰、电磁辐射、长距离传输导致的电流信号衰减、雷电产生的过电压等。以上干扰一旦侵入测量系统输入通道，无疑会造成数据采集误差加大或淹没传感器有用信号成分，严重时甚至会破坏整个测量系统的运行。

为了改善船闸的水位自动化监测水平、实现船闸站调度的安全运行、提高过往船舶的过闸效率及提供人性化服务，设计一种船闸多通道水位测量系统，以解决现有技术水位传感器数据采集易受干扰，采集自动化程度不高、信息发布形式单一、人机交互性不强等问题具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船闸多通道水位测量系统及滤波方法，解决现有技术数据采集易受干扰，采集自动化程度不高、信息发布形式单一、人机交互性不强等技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种船闸多通道水位测量系统，包括上游水位传感器、下游水位传感器、闸室水位传感器、数据采集模块、RS485网络、485/232转换器、远程监控PC机、GSM模块、手机用户，所述数据采集模块包括信号调理电路A、信号调理电路B、信号调理电路C、多路开关、A/D转换电路、单片机、电源管理模块、按键、数码管、TTL/485转换电路，所述上游水位传感器、下游水位传感器、闸室水位传感器分别与信号调理电路A、信号调理电路B、信号调理电路C相连，所述信号调理电路A、信号调理电路B、信号调理电路C与多路开关输入端相连，多路开关输出端与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路、电源管理模块、按键、数码管分别与单片机相连，所述TTL/485转换电路一端与单片机相连，另一端接入RS485网络，所述485/232转换器一端接入RS485网络，另一端接远程监控PC机，所述GSM模块与远程监控PC机相连并通过无线通信网络与手机用户通信。

一种船闸多通道水位测量系统的滤波方法，该方法包括以下步骤：

1）对被测参数进行中值滤波，即对被测参数连续采样多次，将采样值进行排序，选取中间值为本次有效采样值；