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隧洞糙率原型观测水位自动监测系统研究与设计

王翰  
【摘要】: 在隧洞设计过程中,糙率系数是在满足输水能力前提下关系到工程投资的关键因素之一,因此合理选取糙率系数的意义非同一般。对于大型输水工程,糙率系数的选取都是通过对类似工程的原型观测确定。而隧洞糙率原型观测的主要内容即是流量量测和水位量测。 论文首先论述了课题研究的目的和意义、国内外水位检测发展现状和研究方法。论文简要分析了水位自动监测系统的组成结构、运行流程和信息传输方式,重点介绍了基于超声波液位传感器的水位监测方法。论文着重阐述了该水位监测方法的工作原理、硬件结构(包括监测装置的机械结构和水位采集仪电路)和软件设计(包括水位采集仪控制软件设计和上位机监测软件设计)。 论文还介绍了水位自动监测系统中的数据通信的几种方式,它们可以根据不同场合要求设计。上位机监测软件采用Delphi编程,既有友好的人机界面和数据库程序,实现了对水位采集仪的远程控制,以及对数据的采集、通讯、保存和处理。 现场试验和实验室试验的结果表明,基于论文中所阐述的检测方法的水位自动监测系统运行可靠稳定,实现了对水位数据的实时自动采集与传输,可为相关部门使用和决策提供及时准确的参考。 系统的功能和主要研究成果: 1、研制出基于超声波传感器的CAN总线式隧洞水位采集仪,该采集仪可在恶劣条件下使用,既能将采集到的数据传回上位机,也能在与上位机失去通信的情况下自身保存数据,保证了数据的完整性。 2、以Delphi为软件开发工具编写出上位机水位自动监测软件,该软件可以显示和保存原始电流值,也可以通过参数代入直接显示和保存被测断面的实际水深,保证了数据的准确性。在数据备份方面,该软件可以根据用户需求即时备份,也可以在无人值守的条件下定时备份。 3、解决了上位机与下位机短距离的数据通信,在中长距离条件下,提出了基于GSM短消息的无线数据通信方式和基于GPRS的无线数据通信方式。 4、研究并设计出一套完整的隧洞水位自动监测系统,在甘肃永登引大入秦工程盘道岭隧洞进行试验,采集到了大量的试验数据。


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