[发明专利]一种基于塑料光纤光时域反射的水位监测装置及监测方法

说明书

本发明涉及一种基于塑料光纤光时域反射的水位监测装置及监测方法，包括固定在待测水体河床中的立杆，还包括塑料光纤水位探测器，其呈螺旋形状缠绕于立杆靠近底部位置处，在立杆靠近顶端的位置安装控制箱，其内布设控制装置，立杆的顶部安装太阳能电池板，其与控制装置相连通并为控制装置提供动力，控制箱的顶部安装GPRS天线，控制装置与GPRS天线、塑料光纤水位探测器分别相连通；本发明可实现远程和自动监测，并对危险状况进行预警的水位监测装置及测量方法。

技术领域

本发明涉及一种基于塑料光纤光时域反射的水位监测装置及监测方法，属于水利行业水位监测领域。

背景技术

水位是反映水体变化的重要标志，是水文测验中最基本的观测量，也是水工建筑物安全监测的重要环境量之一。水位资料是最重要最基本的水文信息资源，其不仅为水利水运、防洪防涝提供重要资料，而且为推算其他水文要素提供间接资料。对水库水位进行实时在线监测，从而及时准确地获取水位的动态变化信息能有效规避险情，提高防洪减灾能力，具有十分重要的现实意义。

现有水位观测一般采用水尺和水位计。水尺是传统的直接观测设备，多为人工观测，易受环境和人为因素影响，精度较低，实时性较差。水位计能实现自动测定和记录水位，目前主要分为浮子式水位计、压力式水位计、超声波式水位计、雷达式水位计等。其中，浮子式水压计利用浮子随水位升降，通过机械传动记录，稳定性好，应用较广，但需设置测井设备，增加土建成本，且对环境适应能力有限；压力式水位计根据静水压力原理，运用压敏元件传感，无需测井，灵敏度高，但受温度等环境因素影响较大，时间长容易出现漏水，且实时性难以保障；超声波水位计应用声波在不同界面反射测定水位，为非接触式测量，性能可靠，运行稳定，但存在测量盲区，并易受风浪影响；雷达式水位计采用雷达波测量水面距离，实际为雷达测距仪，精度较高，但容易受漂浮物等影响，导致测量结果不可靠。此外，以上水位计普遍存在造价昂贵，安装和维护困难等问题，部分带电元件容易受到电磁干扰，甚至遭受雷击损坏。

发明内容

本发明提供一种基于塑料光纤光时域反射的水位监测装置及监测方法，可实现远程和自动监测，并对危险状况进行预警的水位监测装置及测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于塑料光纤光时域反射的水位监测装置，包括固定在待测水体河床中的立杆，还包括塑料光纤水位探测器，探头为宏弯曲结构，呈螺旋形状缠绕于立杆靠近底部位置处，在立杆靠近顶端的位置安装控制箱，其内布设控制装置，立杆的顶部安装太阳能电池板，其与控制装置相连通并为控制装置提供动力，控制箱的顶部安装GPRS天线，控制装置与GPRS天线、塑料光纤水位探测器分别相连通，立杆靠近顶端安装监控摄像头、高音喇叭，控制箱顶部安装水位报警器；

所述控制装置包括中央处理器，其分别与电源模块、数据存储模块、声光报警模块、视频信息采集模块和GPRS通信模块相连通，其中，电源模块通过控制器与太阳能电池板相连通，声光报警模块同时与高音喇叭、水位报警器相连通，GPRS通信模块与GPRS天线相连通，视频信息采集模块与监控摄像头相连通；

光时域反射模块与塑料光纤水位探测器相连通，所述光时域反射模块包括与中央处理器相连通的信号处理器，其与脉冲发生器连接，脉冲发生器与激光二极管连接，激光二极管与光方向耦合器的第一个接口连接，还包括与信号处理器相连通的A/D模数转换器，其与放大器连接，放大器与光电探测器连接，光电探测器与光方向耦合器的第二个接口连接；

所述塑料光纤水位探测器包括塑料光纤和塑料光纤探头，光方向耦合器的第三个接口与塑料光纤连接，塑料光纤与塑料光纤探头连接；

所述塑料光纤水位探测器外围套设保护罩，保护罩的底部安装滤网，滤网采用金属过滤网；