水位数据采集（精选十篇）
水位数据采集 篇1
传统的水位量测有2种方式,一种是安装水尺,人工目测读数,这种方法耗时耗力,特别是在环境恶劣情况下,会对量测人员的安全构成威胁;另一种方式是利用传感器自动采集表征水位的模拟量,然后转换成水位数据。水位传感器主要有浮子机械(光电)编码式、压力式、雷达式、超声波式等传感器,这些传感器各有优点,但缺点也非常明显,例如浮子机械(光电)编码式可靠、便宜,适合各种情况使用,但是,需要建造测井房,造价高;压力式传感器受水质变化的影响,要经常检查并调整率定系数;超声波水位传感器置于明渠之上,外界干挠多,常带来所测水位漂移的现象。
本文在试验研究的基础上,利用CCD摄像机获取水尺视频,然后从视频流中实时提取水尺图像,通过边缘检测、灰度拉伸、二值化等一系列处理后,获得目标特征图像——刻度线,再运用Hough变换,识别出刻度线条数,从而计算出水位值。这个过程除了利用摄像机获取视频外,主要通过软件实现,因此精度高、环境要求低,具有应用前景。
1 含有水尺的图像信息获取及预处理
从水尺图像中获取水位数据,首先需要经过视频流截取、彩色图像到灰度图像的转换、刻度区提取、刻度图像二值化、去噪及刻度线细化等一系列预处理。
1.1 视频流的截取
一般摄像机拍摄到的视频流都是AVI(Audio Video Interleaved)格式。利用微软MSDN(Microsoft Developer Network)提供的AVI处理函数,可以从视频流中截取图像。为了避免非常态干扰,保证测量精度,1次可以提取多帧图像,处理后,取其平均值作为某一时刻的水位测量值。
1.2 图像的灰度转换
如果用彩色摄像机获取视频,应先将彩色图像转换成灰度图像以方便后续的处理。以256色的彩色图像为例,灰度转换可利用以下公式[1]:
式中:R,G,B对应的是红,绿,蓝3种颜色的亮度值。
灰度化的结果如图1所示。
2.3 水尺图像的提取
对图像的逻辑操作主要以像素为对象,对2幅或多幅图像进行“与”和“或”操作。例如,1个任意的二进制数与全1的二进制数进行“与”操作,结果保留原来的二进制数;如果与全0的二进制数进行“与”操作,结果为全0。同样,1个任意的二进制数与全1的二进制数进行“或”操作,结果为全1;如果与全0的二进制数进行“或”操作,则结果保留原来的二进制数。“与”和“或”操作通常作为模版,通过操作可以从1幅图像中提取出子图像。在“与”和“或”图像模版中,二进制码1表示白色,0表示黑色[2]。
因拍摄水尺的摄像机固定不动,故水尺在每帧图像中的位置不变。依据这个特定情况,就可以建立1个要提取区域的图像模版,大小正好包含刻度区域,如图2 a所示。
2.4 图像的对比度拉伸
灰度转换后得到的图像只有白或黑2种灰度,因此,水面与刻度的灰度是一样的。为了提取刻度区域,去除水面区域,必须扩大两者的灰度级差。可利用公式来扩大[3]:
式中:(x,x1)为包含水面与刻度线灰度值的1个灰度区间,通过x1和x2值的设定,扩大水面与刻度线的灰度级差,如图2 b所示。
2.5 图像的二值化处理
二值化的目的是去除非目标图像,包括水面、背景等。对于1帧特定的图像,可以通过多次阈值试验分析后得出1个合适阈值。由于摄像机捕获的水尺图像受光照的影响,无法给定1个常量阈值对图像进行二值化,不过,可以利用全局门限处理得到1个较为合适的阈值。设门限T是最大与最小灰度的中间值,利用这个门限去除背景部分,留下对象本身,就可以通过对图像的分割,实现去留。具体做法是:灰度级≤T的像素均标记为黑色(0),灰度级>T的像素均标记为白色(255)。
门限T的计算步骤如下:
1)选择1个T的初始值;
2)用T分割图像,生成2组像素,由所有灰度值>T的像素组成区域G1,所有灰度值≤T的像素组成区域G2;
3)对区域G1和G2中的所有像素计算平均灰度值µ1和µ2;
4)计算新的门限值,
5)重复步骤2到4,直到逐次迭代所得的T值之差小于事先定义的参数。
经过二值化处理后就可以得到只有刻度线的图像,如图2 c所示。
2.6 图像腐蚀
水面及背景去除后,还可能留有一些与刻度线灰度值相当的干扰点,因此,还要进一步通过腐蚀去除这些干扰点,谓之去噪。因为水尺刻度线均为水平线,所以沿水平方向腐蚀即可。
腐蚀的过程如下:对二值图像中所有的黑点进行遍历,如果当前黑点的左右2个点都为黑色,那么保持不变;否则把当前黑点变为白点。
2次腐蚀的结果如图3 a和3 b所示。
2.7 图像的“细化”
图像所表征的核心意义是去除了“杂质”和次要因素后的图像“骨架”。“骨架”的获得过程通常称为图像“细化”。通过对“骨架”几何及拓扑性质的识别,可以获取其表征对象的信息。
在“细化”图像的过程中应满足以下2个条件:1)图像要按比例缩放;2)图像的连通性质应保持不变。
“细化”算法:设1幅图像中的1个3×3区域,共9个像素点,用P1,…,P9标记,其中P1位于中心,P2在P1的正上方,P3,…,P9依次沿P2的逆时针方向排列。
如果P1=1(即黑点),同时满足以下4个条件,则删除P1(P1=0):
1)2≤NZ(P1)≤6;
2)Z0(P1)=1;
3)P2·P4·P8=0或者Z0(P1)≠1
4)P2·P4·P6=0或者Z0(P4)≠1;
式中:NZ(P1)表示以P1为中心的8个点的和;Z0(P1)表示以P1为中心的8个点,从正上方的点开始,按逆时针方向顺序进行排列,相邻2个点出现0,1(白,黑)的总次数。
对图像中的每个点重复上述步骤,直到所有的点都不可删除为止。水尺刻度细化的结果如图3 c所示。
3 基于Hough变换的水位量测
3.1 Hough变换
Hough变换[4]的基本思想是利用点、线的对偶性,将笛卡儿坐标空间的直线变换为极坐标空间中的点。图4 a中的直线是笛卡儿坐标系中的1条直线,如果用ρ代表直线距原点的法线距离,用θ表示法线与x轴的夹角,则经过Hough变换后可用如下参数方程表示该直线:ρ=x cosθ+ysinθ。
该直线在极坐标系中就是图4 b所示的点(ρ,θ)。笛卡儿坐标系中通过公共点的1簇直线(图4 c),映射到极坐标系中则是1个点集,这些点集构成1条曲线,正好是正弦曲线(图4 d)。
在笛卡儿坐标系中共直线的点(如图4 e中的(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),3点共线)映射到极坐标系中就是共点的1簇曲线(图4 f)。在图4 f中还可以看到这3条曲线有2个交点,这2个交点所对应的横坐标值即法向角的度数相差180°,对应到笛卡儿坐标系中就是同一条直线。如果令直线的法向角的取值范围为:0≤θ<π,其交点就只有1个。显然,Hough变换在不同的线和点之间建立了对应关系。
3.2 水位量测算法
由分析可知,Hough变换就是将(x,y)平面中的所有直线变换成(ρ,θ)平面的1簇曲线。统计变换域(ρ,θ)中这1簇曲线经过最多次的点,该点对应的就是1条直线。图5为2条直线y=3,y=5,θ细分为1°时的变换域(ρ,θ)的曲线图。
图5中,θ=π/2附近有2个点对应的直线累加值最高(该值就是其在(x,y)平面中所对应直线上的像素点的个数)。因此,可以认定,这2个点对应(x,y)平面中的的2条直线。在实际应用中,根据水尺中刻度线的长度,定义其像素点个数作为判定条件,以简化算法。例如,定义(ρ,θ)域中的点对应的直线累加值大于50时,认为该点对应2条刻度线。但是,试验发现由于曲线间的互相干扰及参数ρ,θ值对直线检测性能的影响,变换域(ρ,θ)中的一些点,尤其是累加值最高处的其他点对应的累加值也很高,也会被误认为对应1条直线,这样很容易造成同一条直线被重复计算。
因此,必须对Hough变换做实用性改进。具体做法是先找到变换域(ρ,θ)中1个满足条件的点(例如,其对应的直线累加值大于50),然后将该点及其附近点对应的累加值清零,以避免重复计算。
算法思想:首先找出变换域(ρ,θ)中对应直线累加值最大的点,该点就对应于(x,y)域中最长的1条直线,在原图像中将该直线删除。对剩下的直线再进行Hough变化,继续寻找变换域(ρ,θ)中对应直线累加值最大的点,再将该点对应于(x,y)域中的直线删除。依此过程,直至变换域(ρ,θ)中的点对应的直线累加值都小于设定值(如50)时,就认为已经没有要识别的刻度线了,这时统计出被删除的直线条数,即可获取水位值。
算法描述如下:
1)从原图像的(x,y)平面中找出1个黑点;
2)对通过(1)找到的黑点的直线利用Hough变换在(ρ,θ)平面绘制正弦曲线,每绘制1条正弦曲线,累加器加1;
3)在(ρ,θ)平面中寻找累加器最大值(如50)对应的点,如果找到,则该点就对应(x,y)平面的1条直线(刻度线),假设用n表示刻度线的条数,这时n+1,否则执行(5);
4)将找出的直线从原图像中删除,然后回到(1);
5)计算n的值,将该值乘以刻度单位即得出水面以上水尺的长度,水尺总长度(已知)与水面以上水尺长度的差即要量测的水位数据。
4 结语
本文研究的从水尺图像中获取水位数据的方法,也可以用来获取闸位数据,并且精度高(只受摄像机分辨率的影响),费用低,不需要太多的辅助设施。当然,这种水位获取方式在实用化过程中还有一些问题需要妥善处理。例如,现场可能会因雨、雾、阴天、夜晚等情况,导致光照不足,获取的水尺图像清晰度低,难以识别,这时,必须在现场安装照明设施以提高图像的清晰度。本文对刻度线的识别算法只适合水尺表面有轻度污染的情况,对严重污染还需要研究专门的识别方法或辅以人工清理。另外,针对实际应用中对水位数据采集实时性的不同要求,还存在个现场数字转换还是远程数字转换的问题。现场数字转换因现场不可能配置高性能的计算机,所以需要研究更高效的算法;远程数字转换对算法效率要求较低,但要远程传输视频或图像,因此需要配置高速、宽带的通信链路。
参考文献
[1]何斌,马文予,王运坚,等.Visual C++数字图像处理[M].北京:人民邮电出版社,2004:4-7.
[2]冈萨雷斯.数字图像处理[M].2版.北京:电子工业出版社,2005:18-20.
[3]马涛,余春暄.数字图像处理在指针式指示表读数识别中的应用[J].微计算机信息,2004,20(7):50-51.
水位数据采集 篇2
结合对塔里木河下游不同断面地下水位变化和植物生理生态特性的分析测试,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨和柽柳在不同地下水位条件下的生理响应和适应性,探讨了塔里木河下游干旱环境下胡杨、柽柳的合理生态水位问题.研究结果表明,胡杨和柽柳叶片的可溶性糖、游离脯氨酸、内源植物激素脱落酸以及细胞分裂素浓度等与地下水位埋深有着密切的关系.随地下水位埋深加大和植物受到的生理胁迫加强,植物叶片的细胞分裂素浓度逐渐减少,而可溶性糖、游离脯氨酸和脱落酸含量增加,在距河道最远处(500 m)达到最高值;比较胡杨、柽柳对不同断面地下水位变化的响应可见,在地下水位埋深较浅的亚合浦马汗断面,胡杨、柽柳的`各项生理指标变化较小,而在地下水位埋深较大的依干不及麻断面,随地下水位埋深加大,可溶性糖和内源植物激素脱落酸含量呈线性关系增加,其中游离脯氨酸含量在距河道300 m处出现异常积累,反映了植物生理受到强烈胁迫;同时还发现,在一定强度的水分胁迫下,柽柳的生理过程较胡杨强烈,对地下水位埋深变化更为敏感,胡杨的抗旱性较之为强;结合样地调查结果,推测塔里木河下游胡杨、柽柳的合理生态水位埋深在4 m以内,9 m以下为胡杨和柽柳死亡的临界地下水位.
作 者：陈亚宁 王强 李卫红 阮晓 陈亚鹏 张丽华 作者单位：陈亚宁,李卫红,陈亚鹏,张丽华(中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐,830011)
王强,阮晓(浙江大学宁波理工学院,宁波,315100)
水位数据采集 篇3
1、湖北省黄石市水文水资源勘测局 湖北黄石 435000；
2、武汉市水文水资源勘测局 湖北武汉 430070；
3、荆州市水文水资源勘测局 湖北荆州 434000；
4、咸宁市水文水资源勘测局 湖北咸宁 437000
摘要：水位信息化数据采用5分钟的采样间隔，在数学中属于离散量，用其模拟水位变化过程这一连续量。水位资料整编要将水位数据进行整编，推算出逐日平均水位，但是对目前的主流整编程序来说，单站每年水位信息化超过10万组的数据量仍过于庞大。因此，对水位数据进行处理，使其既能满足资料整编的要求，又能反映该站水情变化的特性。水位信息化数据的处理是为了适应信息化发展对水文资料整编的需要，研究当前已有处理系统情况，分析水位信息化数据的特点，在此基础上研究设计了水位数据处理的三种基本算法，基于此算法开发出具有人机交互功能的处理系统软件，取得了良好的效果。
关键词：水位信息化；数据处理；算法；滑动平均精简；K值递推精简；数据处理系统
1 引言
水文数据是国家基础性公益科学数据资源的重要组成部分，是国民经济建设、防汛抗旱减灾、水资源可持续利用与管理、水环境与水生态保护等领域的科研、规划的基础数据。水文资料是研究江河、河口、海湾水流运动运动规律的基础资料，对某一水域进行综合规划研究、需要系统地整理、分析这些资料，以便对所研究的区域有整体、深入、形象的认识和了解。水文信息是整个水利信息中数字化程度最高的信息。随着信息技术的飞速发展，对水文信息的采集、加工处理、决策与信息服务的方式都产生重要影响和变革。计算机技术渗透到水利行业，为实现从传统水文向现代水文的转变提供了有效途径。
水文资料整编系统是建立在满足GIS设计要求的水文信息数据库基础上，实现水文信息的采集、存储、分析、查询、管理、输出，为水文分析管理提供准确的数据，同时也为其他有关部门决策、生产及研究提供可靠依据。
水位资料是水文资料中最基础最重要的组成部分，水位资料整编成果是《水文年鉴》刊印最基础最重要的资料项目之一。
当前信息化水位资料采样间隔均为5分钟，一个观测断面全年完整的水位数据为105120组，一个市级水文机构多个水位观测站的信息化水位数据量十分庞大，对于省级来说更是天文数字。目前，水文资料整编系统并不能处理如此大量的水位数据。
因此，将大量水位信息化数据缩减并能准确反映水位变化过程，满足推求逐日平均水位的要求，应用于资料整编需要一个接口，探讨水位资料整编中水位信息化数据处理算法及应用问题由此产生。
在信息化发展的初期，针对数据的处理也产生了一部分处理软件，根据对其的研究，发现普遍存在以下几个方面的问题：
（1）算法單一，无法完全适用于各类测站的水位特性，对波浪影响的站点的数据处理结果存在较为严重的锯齿现象。
（2）算法不合理，为了数据量满足整编要求，对水位变化过程的控制较粗糙，导致日平均水位的推算超过规范允许误差。
（3）处理方式封闭，用户无法通过交互功能实现数据处理的可视化，对处理的结果心中没数，需要通过第三方软件进行查验。
（4）不能在信息化数据和整编程序之间进行无缝衔接，需要人工干预的地方过多，不能有效起到衔接功能。
（5）对数据源的要求过于苛刻，在开展数据处理之前，用户需要进行大量的人工处理工作，导致一些可能的人为错误发生。
2 基本算法及原理
2.1波浪处理
《水位观测标准》4.10.2规定，为了消除和控制误差，对波浪的观测应取峰顶峰谷的平均值。可知，水位的瞬时观测值与真值存在波浪影响误差，由水位的连续性可知，某一时刻的水位与上一时段和下一时段有着密切的联系。因此，某一时刻的水位真值可以表示为以下方程：
（1）
——时刻的水位真值，m；
——时刻的瞬时水位，m；
——时刻的瞬时水位的权重
在实际5分钟的采样间隔中，采用n=2，即i时刻的水位与前后各10分钟共20分钟的水位数据相关，i-2、i-1、i、i+1、i+2时刻的水位权重分别设置1、2、4、2、1，则公式可简化为。
（2）
波浪处理在数据处理中十分必要，其目的相当于通过点群中心模拟水位过程线，对波浪进行过滤。通过公式中参数的调整，可以试算出最佳滤波参数，进而应用于受测站特性影响的不同的波浪。波浪处理只是对测站的波浪幅度进行了缩小，将波浪对水位真值的影响降低，为数据精简提供准备，滤波后的数据在原有数据的基础上进行平滑，符合水位变化的连续性原理。
2.2数据精简
波浪处理并不能精简数据，仍不能解决数据量偏大的问题。对数据的精简处理应符合《水位观测标准》4.1.3的规定：“水位的观测应能测到完整的水位变化过程，满足日平均水位的计算，各项特征值的统计、水文资料整编和水情拍报的要求。在峰顶、峰谷、水位过程转折处应布设测次…。”
2.2.1滑动平均精简
滑动平均的基本原理仍是采用水位的连续性原理，假定5分钟采样间隔为定值。如图1：
图1滑动平均精简算法示意图
（3）
（4）
——时刻计算的水位平均值，m；
——-1时刻波浪处理后的水位真值，m
——时刻水位真值与计算的水位平均值误差的绝对值，m
实际应用中，给定的阈值，超过此阈值的将保留，不超过此阈值范围的水位点据将过滤。滑动平均算法虽然能起到过滤多余的水位点据，但当设置的阈值偏大时，会将水位变化过程的峰顶、峰谷也进行了精简，这不符合相关规定；当设置的阈值偏小时，能控制水位变化过程的峰顶和峰谷，但在实际应用中，点据仍然较为密集，控制在整编程序能接受的数据量范围仍十分困难。
图2 K值递推精简算法示意图
2.2.2 K值递推精简
设K为两点之间连线的斜率，其计算表达式：
（5）
将以上公式进行变换得：
（6）
采用K值和下一时间点代入公式（6），推算的水位与真值差值为，则有：
= （7）
根据图2所示，将与点根据（5）公式计算出K值，并作为K值初始值；然后根据（6）公式推算出，给出误差阈值，如0.02m，当推算值与真值在此范围内时，则可舍弃，继续根据n公式计算，当误差超过阈值时，则认为不可舍弃，必须摘录，重新采用与计算K值，推算T5、T6时刻的Z值，依次类推…，摘录点据将必然包含上图中的Z3、Z5和Z7。
通过以上算法，既可解决峰顶和峰顶的漏摘问题，又能完美表现水位的变化过程，同时数据量控制在整编程序能够接受的合理范围内。
为了对以上过程的更深入理解，给出VB计算程序代码：
i = 0 ‘计数器
j = 2 ‘计数器
‘将第一个时间赋值给T0
‘将第一个水位赋值给Z0
k0 =（Z1 –Z0）/（T1-T0）
Do Until i + j >num num为数据总数
Zj（i + j）=（T（i+j）- T0）* k0 + Z0
If Zj（i + j）-Z（i + j）<= 0.02 Then
j = j + 1
Else
k0 =（Z（i + j）– Z（i + j - 1）/（T（i + j）– T（i + j - 1））
T0 = T（i + j - 1）
Z0 = Z（i + j - 1）
‘摘录T（i + j - 1），Z（i+ j - 1）
i = i + j
j = 1
End If
Loop
3、应用实例展示
3.1波浪处理实例
为了验证波浪处理效果，采用樊口（大闸下）站2013年的水位数据进行展示。樊口（大闸下）站水位观测断面设在距离大闸下游130m处，在其下游约1km处与长江相连，水位在大闸开闸期和长江洪水期受波浪影响显著，波峰波谷变幅在0.05～0.40m之间。经过波浪处理后的效果如图3，可以明显看到，处理的水位过程线通过点群中心，波浪幅度在0.05cm以内。
图3 受波浪影响的水位脉动处理后的效果
3.2平滑精简处理实例
為了验证平滑处理效果，采用龙港站水位数据进行展示。图4为龙港站2013年一次洪峰的水位过程线。经过平滑精简处理后，全年数据量已大幅度减少到1879组，查看其它位置后发现数据存在漏摘洪峰和峰谷现象。
图4龙港站水位过程滑动平均精简效果
3.3 K值递推精简实例
仍然采用龙港2013年的资料为例，如龙港站2013年另一次洪峰的水位过程线，通过K值递推精简后的数据效果，如图5。
图5 K值递推精简处理后的效果
4、数据处理系统简介
4.1数据源
水文信息化将大量的原始数据，通过采集、传输后最终存储在数据库服务器中。因此，数据库服务器存储的水文数据便是数据处理系统的数据源。
要实现对数据的处理，首先是获取数据。可以通过两种方式，一是在服务器中采用查询系统，以文件存储的方式获得；二是通过局域网远程连接数据库获得。
4.1.1从文件中导入数据
在某些地区水文数据库未接入局域网或经常断网，要获取数据可通过在数据库中查询后以文件的方式得到。因此，处理系统应具有从文件导入数据功能。
4.1.2从数据库中导入数据
信息化采集的最终数据均存储在数据库中，从数据库中直接获取数据十分便捷和高效，可以避开重复和繁琐的人工数据下载工作。如图6：
图6 从数据库中导入数据
4.2数据处理
数据处理是系统的最主要部分，将原始水位数据点绘为过程线，通过波浪处理、平滑处理和K值递推平滑精简算法，一步步处理成用户满意的数据结果。处理过程都可以数据处理界面直观判断，当出现不满意的效果时，可以通过调整不同的参数，直到达到理想的处理效果。
数据处理效果的好坏是由三种算法相互协调配合完成的，其中波浪处理是基础。图7是数据处理界面。
4.3数据存储和输出
在处理程序窗口中，处理完成的数据即时显示在表格中，当用户处理的数据达到满意的效果后，点击保存按钮，数据将保存在系统中。通过数据输出功能，程序将连接本地的整编数据库，并将数据传入，打开整编程序后，可以直接进行水位整编计算。
5 结论
根据水位观测标准和长江委《南方片资料整编程序》的要求，水位信息化数据必须经过处理后方能开展整编工作。对信息化水位的处理必须遵循两个原则，一是摘录的水位必须控制水位变化的转折点，能够完整反映水位的变化过程，二是必须满足资料整编程序对数据量的上限规定。
图7 数据处理界面
通过探讨水位信息化数据处理的波浪处理、数据平滑精简处理和K值递推精简处理的算法，可以得出如下结论：
（1）波浪处理是进行精简处理的基础，为数据精简提供更为接近真值的水位数据。
（2）数据平滑处理算法在参数阈值设置较小时，能完整地描述水位的变化过程，数据量仍然偏大，参数阈值设置较大时，存在漏摘峰顶和峰谷现象；要实现两者均满意的效果较为困难。
（3）K值递推精简处理算法更为合理，在波浪处理的基础上能够达到精简数据和控制水位变化过程的目的。
（4）以上三种处理同时使用，处理效果更合理，效果更理想，完全能够适应各类水位站水位数据特性，从而达到要求。
（5）通过可视化编程，实现水位信息化数据从获取、处理和输出全过程的自动化，大量提高数据处理的效率
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准《水位观测标准》GBJ 138-90
[2]中华人民共和国水利行业标准《水文资料整编规范》SL247-2012，Code for hydrologic data processing.
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斯坦福大学的Ruland教授所证实，他使用的视距为10.98m，在过度调焦25cm后，他也得出了与Woschitz博士相类似的结果。
5 使用数字水准仪的若干建议
（1）机内温度与环境温度平衡。数字水准仪采取了高精度的自动读数方式，与同等级的光学水准仪相比，其光机性度大大降低。
（2）为消除补偿器的剩余误差，应采用正确的观测顺序。
（3）避免使用特殊视距进行水准测量。
（4）保持条码尺清洁。
（5）进行水准测量时，严格照准条码分划线的中心位置。
（6）正确对条码尺调焦，使图像传感器接收到清晰的图像。
（7）避免遮挡望远镜视场内的条码。
（8）避免使用条码尺底部和顶部进行测量。
（9）条码尺应有足够的亮度。
（10）定期更新数据处理软件。
（11）定期检定仪器。
（12）精心保护条码尺。
（13）对测量结果施加必要的改正。数字水准仪的测量结果Hm还需要加上测量系统的尺度改正R和条码尺因瓦带的温度系数α改正后，才能够获得最后结果Hc，其改正公式为：
Hc=Hm·[1+R+α·（T-T0）]（2）
式中：Hc——改正后的水准测量结果；
Hm——数字水准仪的测量结果；
R——数字水准仪测量系统的尺度改正系数，应注意与传统因瓦水准尺所定义的米真长改正数相区别；
α——条码尺因瓦带的温度系数；
T——水准测量时因瓦带的温度；
T0——参考温度，T0=20℃
6 结语
综上所述，数字水准仪是利用电子工程学原理自动进行观测，并自动记录每一个观测值，进行一般的平差计算的新一代仪器。为了得到精确的测量值，在使用数字水准仪时需要注意某些细节。
参考文献：
[1]梁振华；尹建涛；谢宏全.数字水准仪i角的误差检校方法与误差分析[J].煤矿安全.2013（07）
[2]龚真春；李伟峰；薛宠.数字水准仪测量精度分析及其在工程中的应用[J].测绘与空间.2012（02）
[3]杨璐璐；；成月佳；；王剑.数字水准仪补偿误差的检定与分析[J].江苏省测绘学会2011年学术年会论文集.2011（11）
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变化情况，一旦出现不利变化要及时采取措施，防范风险，主张和维护自己的合法权益。
（三）租赁资产的风险管理与控制
金融租赁是以物为载体的融资行为，租赁物购买价格虚高，出现质量问题，在运输、安装和使用过程中造成的减损甚至灭失风险等都会影响承租人偿还租金的履约能力，对金融租赁合同的正常履行带来不利影响，因此金融租赁公司应当与专业厂商建立合作关系，减少不必要的中间环节，了解市场价格行情及专业设备的选型、工艺匹配的合理性。对租赁资产投保运输、盗抢等险种，在合同条款中，增加对租赁资产造成破坏、灭失风险的处罚条款和保障措施，对租赁资产进行现场管理和定期现场检查，避免资产的转移和藏匿。
五、小结
现代的金融租赁是一种将推销与融资结合起来；将融资与贸易结合起来；将策划与开发结合起来：将投资与管理结合起来；将人才与物资结合起来：将灵活与创新结合起来的一种综合性服务贸易。中国金融租赁业已经实现了较快发展，在社会融资总量中所占比例越来越大。随着全社会更加巨大的投资需求，金融租赁业务遇到了前所未有的机遇期。只要防范好各方面风险，采取有效的控制措施，相信在不远的将来，银行系金融租赁公司的金融租赁之路将会走的更远。
参考文献：
[1]（英）T.M.克拉克.租赁.罗真端，李增德，汤修珍译.物资出版社，1983，23-25
[2]李命志等译.国际租赁完全指南.北京大学出版社，2007.
作者简介：
张弨，女，天津财经大学在职研究生在读，现任职于中国农业银行天津和平支行。
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扎固定，每道加箍处设绑扎点，纵筋底部应齐平；钢筋笼入沉放过程中不宜反复向下冲撞和扭动；下部注浆导管应沉放到底，严禁悬吊；每次注浆施工前应及时通报监理工程师旁站，在监理工程师允许注浆时方可施工；经常检查巡视待注浆桩导管留口的保护情况；后注浆施工操作应严格按后注浆施工工艺要求实施，遇特殊情况及时上报并如实记录。
质量检验：旋挖钻孔灌注桩施工所用原材料（水泥、砂石、钢筋等）的质量要求必须符合现行国家标准的规定；钢筋笼制作所用的钢筋规格、焊条规格、焊接质量、主筋及箍筋的制作偏差等均应符合设计及有关规范的规定；成孔前应进行桩位复核，桩位的放样允许偏差10mm；成孔深度必須达到设计要求，孔深允许偏差为+30mm；桩身砼强度应符合设计要求，施工过程中按有关要求留取试件，由具有相应资质的检测试验单位出具试验报告。
施工监测、桩位移的检测：地表开裂状态的检测；附近建筑物和重要管线设施的变形测量和裂缝观察。质量验收：成孔后，由建设单位、监理单位和施工单位共同按设计要求进行工程质量验收，认定合格后，予以签字，验收时施工单位应做好相关资料。
9 结论
综上所述，旋挖机在砂土地质条件下可以针对复杂的地质结构进行灵活的成孔工艺，这样就可以保证成孔的速度和安全，在本工程中应用中获得了较好的成果，与其他工艺相互配合保证了基础施工的质量。另外，要保证灌注桩的施工质量，钢筋笼外笼护筒技术是首选的办法，选择先进的设备，合格的施工人员，各部门高度协调全面配合，做到精益求精，才能保证结构工程质量。
参考文献：
[1]王万文.钻孔机旋挖取土成孔法施工工艺研究J].交通标准化.2012（05）
水位数据采集 篇4
在水文行业, 绘制水位过程图线是一项基本工作, 而传统的绘制方法是由绘图人员手工作业在米格图纸上点绘而成, 绘图过程繁琐且易出错, 绘图质量和效率取决于绘图人员技术的高低和熟练程度。利用Auto CAD, 雨润3000遥测数据, Excel相结合绘制水位过程线代替传统绘制方法, 可以提高绘图精度和绘图效率, 下面介绍用以上三者相结合绘制老石砍水库坝上水位过程线的方法, 供大家参考。
1 雨润3000遥测数据的处理
老石砍水库坝上水位的原始数据用U桥及优盘直接从雨润3000遥测设备上读取, 原始数据是HYD文件, 通过电脑的“遥测资料整编”程序将HYD文件解码成TXT文件 (图1) , 解码后的TXT文件每日的零时零分只有日期组和水位组, 而没有时间组, 现通过Excel表的筛选与复制功能批量添加零时的时间组数据, 具体步骤如下:打开一张空白Excel表格, 用“导入外部数据”功能将TXT文件数据导入Excel表格, 选择“分隔符号”, 点“下一步”后, 仅在“空格”前的框内打上“√”, 其他位置均空白, 然后点击“完成”再点击“确定” (图2) , 将C列数据筛选“空白”, 然后将B列数据复制到C列, 再将B列数据改为“0:00:00”, 最后将A列数据与B列数据相加并设置单元格格式为“yyyy-m-dh:mm”作为日期时间组, 将C列数据作为水位组, 并将以上两组数据整理后见 (图3) 。
2 CAD米格图纸的制作
打开Auto CAD软件, 设置“日期”、“小时”、“水位小数”、“水位整米数”、“12小时线”、“水位线”、“文字”7个图层, 图层线型用默认线型, “日期”、“水位整米数”、“12小时线”3个图层的线宽设为0.15毫米, 其余设为0.09毫米, 各图层颜色自定义。用1:1比例, 参照人工绘制水位过程线所用的米格图纸 (1格12mm×10mm, 横向32格, 代表时间, 每两格代表一日, 共16日;纵向25格, 代表水位) 绘制好米格图纸作为样板, 供以后绘制水位过程线时使用, 用“原点UCS”命令将米格图纸左下角起点设为原点 (图4) 。
3 水位过程线的绘制
选择 (图3) 中A、B两列数据, 复制至C、D两列进行选择性粘贴, 并选择“数值格式”, C列日期时间组数据即为我们绘图的X坐标, 而D列水位组数据则为绘图的Y坐标, 按照X与Y坐标便可在CAD的米格图纸中绘制水位过程线图, 但还需要进行简单的数据处理。
X坐标的处理:将1月1日的零时作为X坐标的原点坐标 (即步骤2中所设的原点坐标) , 那么日期时间组数据应统一减去1月1日零时的坐标数值 (即C列数据减去40756, 然后放到E列) , 观察发现E列数据中相邻两日的零时数据相差1, 而在步骤2中绘制的CAD米格图纸中, 相邻两日零时的坐标值相差2.4, 因此, E列数据需调整比例, 即E列数据应统一乘以2.4, 总结起来就是在E1栏中输入“= (C1-40756) ×2.4”, 然后下拉至整列。
Y坐标的处理:由于一张米格图纸只能绘制半个月的水位过程线, 观察所画月份前半个月的水位数据, 最小整米数为23m, 因此将23.00m作为Y坐标的原点坐标 (即步骤2中所设的原点坐标) , 那么水位组数据应统一减去23.00 (即D列数据减去23.00, 然后放到F列) , 老石砍水库在手工绘制水位过程线图过程中, 米格图纸上水位坐标1cm代表实际水位0.2m (该比例可以根据具体使用情况自行调整) , 为达到这一比例, F列数据应统一除以0.2, 总结起来就是在F1栏中输入“= (D1-23) ×5”, 然后下拉至整列。
完成以上两个步骤后, 最后将X与Y坐标 (即日期时间组数据与水位组数据) 合成CAD中的绘图数据格式, 即在G1栏中输入“=E1&”, “&F1”, 然后下拉至整列, 形成可以在CAD中绘线的日期时间与水位坐标数据 (图5) 。
最后绘制水位过程线:选择G列数据进行复制, 打开步骤2中绘制的CAD米格图纸, 选择“水位线”图层, 左键单击控键栏中的“多段线”图标后, 再移动光标至下面的命令栏, 在“指定起点”四个字后进行左键单击, 然后右键单击, 选择粘贴, 然后再右键单击, 就完成了前半个月水位过程线的绘制, 同理绘制好下半个月的水位过程线后, 整个月的水位过程线便绘制完成。绘制好的水位过程线是CAD电子文件, 若想要打印输出, 在打印输出中选择“A3图纸输出”便可输出与手工绘制差不多大小的水位过程线图纸供资料整编使用。
4 总结与评价
在整个绘图过程中, 关键在于雨润3000遥测数据的处理, 一是每日零时的筛选, 二是日期时间组数据和水位组数据与CAD米格图纸坐标比例的调整 (X坐标比例不变, Y坐标比例需根据具体使用情况自行调整) 。
雨润3000的水位遥测数据每5分钟一个数据, 这样结合AutoCAD, Excel绘制出的水位过程线可以大大提高绘图的精度与效率, 而且便于保存, 以老石砍水库实践为例, 只需一个工作日便可完成全年坝上水位过程线图纸的绘制, 且不易出错。
总的来说该方法简单, 省时, 易于掌握, 绘制的水位过程线坐标精度高, 方便保存、打印, 实现了水文绘图工作无纸化办公, 提高了工作效率。
摘要：为解决水文资料整编中人工绘制水位过程线繁琐且易出错的弊端, 本文结合老石砍水库实践, 介绍了AutoCAD, 雨润3000遥测数据, Excel三者结合绘制水位过程线方法, 该方法简单, 省时, 易于掌握, 绘制的水位过程线坐标精度高, 方便保存、打印, 实现了水文绘图工作无纸化办公, 提高了工作效率。
水塔水位控制器 篇5
关键词:降压整流电路 控制电路 继电器 保护电路 控制
1 设计思路
根据设计要求,电路由降压整流电路、555触发电路(NE555)、继电器控制电路等组成。其中降压整流电路为整个控制电路提供直流电压,触发电路NE555根据其触发特性对水塔水位进行控制。
2.1.1 控制电路
由NE555,继电器构成主要控制电路。NE555为8脚时基集成电路,各脚主要功能:
1地GND?摇2触发?摇3輸出?摇4复位?摇5控制电压?摇6门限(阈值)7放电?摇8电源电压Vcc
2.2.2 继电器
继电器是一种线圈的小电流控制触电的大电流的装置。
2.3 保护电路选用
该部分电路选用热继电器,接触器。
2.3.1 热继电器
热继电器是由流入热元件的电流产生热量,使有不同膨胀系数的双金属片发生形变,当形变达到一定距离时,就推动连杆动作,使控制电路断开,从而使接触器失电,主电路断开,实现电路的过载保护。
2.3.2 交流接触器
当接触器电磁线圈不通电时,弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压)时,电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心,带动主触点闭合,接通电路,辅助接点随之动作。
3.1 设计原理图
说明:D1-D6:IN4002?摇 R1-R3:470Ω?摇
U1:1000uF?摇U2:0.01uF?摇RW1-RW3:100KΩ
J是热继电器 ?摇J1是JRX-13F-1小功率小型继电器
3.2 工作原理
3.2.1 电源部分
电源电路为水位控制器电路的基础部分。接通电源后,经变压整流,在负载R上得到直流电压V。
3.2.2 控制部分
控制电路为水塔水位控制器电路的主体部分,降压整流电路为此部分电路提供稳定直流电压后,NE555开始工作。当水塔内的水位探极A、B、C低于水位线时,为高电位。调节RW1-RW3,使A点和B点的电位最大接近于2/3Vcc与1/3Vcc。当B、C高于塔内的水位线时,即已低于反向阈值电压V-,NE555②脚为“地”电位,使NE555发生置位,③脚输出的高电平使发光二极管工作并且使继电器J1吸合,触点J1闭合,接触器C吸合,触点C1闭合,抽水电机从而因得电而运转,进行抽水;当水位上升至探极B点,而又未到A点时,它们的分压值在1/3Vcc与2/3Vcc之间,状态不变。当水位继续上升至A点时,A点电位接近电源电压Vcc,超过了正向阈值电压V+,相应NE555复位,输出的低电平使J1释放,触点J1断开,接触器C释放,触点C1断开,抽水机断电停转,从而对水位实现自动控制。
3.2.3 保护部分
保护电路为水塔水位控制器电路不可缺少的一部分,当继电器J1吸合后,热继电器J通电,电流使线圈发热,金属片发生形变吸合。交流接触器亦随之通电,产生电磁力,电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心,带动主触点闭合,此时电路接通,驱动抽水机转动,一旦功率大于额定功率,继电器J线圈发热,使金属片形变到一定的程度时,金属片自动弹开,电路断开。随之接触器C电磁力消失,触电断开。起保护抽水机作用。
3.3 电路特点
水位数据采集 篇6
受人类活动的持续影响, 水文站网密度严重不足, 南阳巡测中心所辖的新野、方城、社旗、镇平、卧龙和宛城区目前设置在200~3000km2以内有防洪任务的16条中小河流上的5条河流上设有5处水文站, 控制率仅25%, 中小河流水文站网密度严重不足, 存在大量水文信息监测空白区。中小河流的水文资料系列代表性逐渐降低, 难以满足无资料地区水资源开发利用的需要。中小河流水文监测系统建设, 有利于改善水文站网不足, 减轻测验人员的劳动强度的目的, 提高中小河流地区洪水预测预报自动化水平, 提高人民群众应对洪水灾害的能力, 减少人员伤亡具有重要意义。同时为区域水资源的管理提供准确可靠的技术依据, 进一步满足水资源管理的工作要求, 在河南省中小河流水文监测系统建设中水文自动测报系统及防汛指挥系统水情分中心的建设为重点, 水位传感和数据远程传输是必不可少的环节, 在水雨情数据采集系统和水文测验设施的改进当中, 大量使用水位传感器, 目前建有观测井的水文站水位观测仪器多使用浮子式水位计。以往建设的水文自动测报系统中水文站水位自计井建设费用较大, 需定期维护, 定期校定, 不适合中小河流山洪预警, YLN-S智能型气泡式水位计通过空气作为气源, 自动活塞气泵, 供气量大, 不易堵塞, 安装方便, 稳定性好, 精度高, 兼容性高, 多种通讯接口, 无须建测井。无需干燥剂和笨重气瓶, 适合本次建设要求。
2 设备的特点、用途及使用范围简介
YLN-S智能型气泡式水位测试计, 主机采用最先进触摸屏控制、参数设置和数据修正的高性价比、高可靠性的高智能化水位传感器产品, 其主要部件从国外进口, 利用高精度的Honeywell压力传感器为主要感测元件, 适用于水位数据的采集与传输。并能实现现场参数修正和设置、通讯选择等特点。该水位计无需建设水位井, 安装方便, 广泛适用于各种地形及气候条件下作为水位传感器使用。
2.1 产品特点
(1) 集成化设计; (2) 较高的精度与可靠性, 全量程误差小于0.1%, 无漂移; (3) 全温度补偿, 抗干扰设计; (4) 零点和满量程自由设置; (5) RS232/RS485/SDI-12通讯自行选择; (6) 最优化的触摸屏控制和参数设置, 使仪表使用更为方便; (7) 定时测量, 测量和采集时间可自由设定; (8) 主机参数自由设定, 并带上位机界面软件; (9) 信息存储量大, 可存储812800条数据信息; (10) 带有超量程报警功能和断电信息存储功能;
2.2 用途及使用范围
YLN-S智能型气泡式水位测试仪广泛用于水文站水位观测点不便建井或建井费用昂贵的地区, 以及中小河流小型水库站。它具有安装、维护方便, 操作、组网灵活, 运行稳定、可靠, 精度高等特点, 广泛用于遥测系统中的水位监测, 并可同上位机直接通讯, 尤其是无井水位测量中最理想的水位监测仪器。
3 设备主要技术指标
供电电源电压DC11.4~12.6V
应用量程范围0~100M可选。
分辨率0.001m。
准确度全量程±0.02%、±0.03%
工作环境温度和湿度-2 0℃~+65℃95%RH。
内存16M, 刷新次数大于10万次 (可扩充)
采集间隔3~60分钟自由设置;静态工作电流小于30m A;平均工作电流小于50m A;应用模式静水位或动态水位;通讯方式RS232或RS485或SDI-12;报警设置全量程内可设定;信息存储时间按812800条数据量自动刷新;气管长度小于100 M (特殊情况可达200M) ;外型尺寸245×190×85 MM重量3.5公斤
4 设备工作原理
YLN-S智能型气泡式水位测试仪是使用常态空气, 并经过空气过滤器过滤, 经气泵、单向阀、气室后分两路分别传向压力传感器和固定水下的测量气管中, 基于在一个密封的气体容器内, 各点压强相等, 如果气水分界处正好在管口, 而气体又不流动, 或基本不流动 (只冒气泡) , 那么水下通气管口处的气压和该点的静水压相等, 又与通气管内的气压相等时, 压力传感器上就可直接感应到出水下通气口的静水压值, 用此压力值减去大气压力值, 即可得到水位高度的净压值, 从而测得出变化的水位值。
5 技术优势
(1) 仪器具有触摸屏中文界面, 一切操作均可在触摸屏上进行便捷式操作。
(2) 可选测量范围为0-80米量程, 进口活塞式自动打气泵, 免去了用氮气钢瓶供气或须定时更换干燥剂, 避免了日常的频繁维护量。
(3) 该仪器能测量不同被测介质, 并根据不同被测介质密度自由进行参数设置, 保证了测量的准确性。
(4) 配备有RS232、RS485、SDI-1 2 等通信协议和4-20m A输出, 可与任何指挥中心平台进行联网通信功能。
(5) 并带上位机软件方便计算机进行参数设置和数据修正。
(6) 采用长期免维护的先进离子空气净化器, 无需象其它品牌产品那样频繁更换干燥过滤器, 否则延误更换就会造成仪器损坏。
(7) 可与多种数据采集器进行组网通信功能。
(8) 仪器内置强大容量存储卡, 可存储数万条测量数据, 相当于每5分钟测量一次, 存储时间长达近八年之久。
结语
YLN-S智能型气泡式水位计避免了建立自记井的高额费用, 可靠性好, 精度高, 安装、使用、维护方便, 可联接各种遥测设备, 适用于中小河流水位站的建设使用。
摘要：介绍了一种有别于传统气泡式水位计的YLN-S智能型气泡水位计的工作原理、设备的特点、用途及使用范围、主要技术指标、设备工作原理及技术优势。该水位计无需建设水位自计井, 安装方便, 适用于各种地形及气候条件下作为水位传感器使用。
关键词：水位计,智能型,气泡水位计
参考文献
[1]王吉星.防汛指挥系统遥测站双通信信道的选用[J].河海大学常州分校学报, 2005 (010.
水位换算数学模型研究 篇7
水下地形测绘作为测绘科学技术的重要组成部分是海道测量、河流、湖泊测量的主要内容[1]。在水下地形图的测绘中, 水下地形点的高程等于水位减去水深, 由于水位是动态变化的, 所以计算每个测点的高程应该用测量该点水深时的水位。但是, 在实际作业中, 在测点上测量水深的时刻一般不会恰恰等于测量该点水位的时刻, 水位换算即是将某点测量的工作水位换算成所需要的同时水位。因此, 水位换算是水域测量中经常进行的一项工作[2]。
1 数学模型
如图1所示, HA、HB和HM分别为某一日期于上游水位站A, 下游水位站B和中间任一水位点M测得的工作水位, HA’、HB’和HM’分别为另一日期上游水位站A, 下游水位站B和中间水位点M的同时水位[3]。
1.1 各点之间的落差之差与各点之间的工作水位差成正比
如图2所示, A点的落差ΔHA=HA-HA', B点的落差ΔHB=HB-HB', M点的落差ΔHM=HM-HM', 过A1点做辅助线A1B', 使A1B'∥AB, 过A1点做辅助线A1B″, 使A1B″∥A2B2, 则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
在式 (1) 中可求算出ΔHM, 则M点的同时水位等于M点的工作水位减去落差, 即HM2=HM1-ΔHM[4]。
1.2 各点之间的工作水位差与各点之间的同时水位差成正比
如图3所示, 过A1点做辅助线A1B', 使A1B'∥AB, 过A2点做辅助线A2B″, 使A2B″∥AB, 则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
在式 (2) 中, 由上下游的工作水位和同时水位, 以及M点的工作水位, 即可求算出M点的同时水位。
1.3 各点之间的工作水差与各点之间的距离成正比
如图4所示, L1和L2分别为上下游水位站距M点的距离, 过A2点做辅助线A2B″, 使A2B″∥AB,
则由相似三角形对应边成比例原理可推导出即
2 案例求证
某河道的河道测量中的某一水位点M在2010年6月29日8时30分的工作水位HM=48.121 m, 要求换算到2010年6月10日12时的同时水位。经查询该水位点M的上游水位站清水河在2010年6月10日12时的水位为48.938m, 清水河水位站在2010年6月29日8时30分的水位为49.232 m。该水位点M的下游水位站红水河在2010年6月10日12时的水位为46.681 m, 红水河水位站在2010年6月29日8时30分的水位为47.043 m[5]。
由式 (1) 得:
由式 (2) 得:
由式 (3) 得:
从地形图上获取L1=4.06 km, L2=3.94 km。
3 结语
水位计算是水域测量中经常用到的一个问题, 不同的数学模型解算的思路不同, 其计算的工作量也有很大差异。本文建立的数学模型1和数学模型2是比较高效的模型, 并且还容易实现计算机的程序化[6]。
摘要：水位换算是水域测量中经常进行的一项工作, 本文通过严密的数学推导, 建立了各点之间的落差之差与各点之间的落差成正比、各点之间的工作水位差与各点之间的同时水位差成正比、各点之间的工作水差与各点之间的距离成正比的数学模型, 并通过实际案例, 分析了这些数学模型的特点和优劣。
关键词：水下测量,落差,工作水位,同时水位
参考文献
[1]刘树东, 田俊峰.水下地形测量技术发展述评[J].水运工程, 2008, (1) :23～27.
[2]周庆冲.西江河道测量若干技术问题的研用[J].海洋测绘, 2008, 28 (5) :53～55.
[3]霍瑞敬, 孙芳等.黄河下游河道观测[M].郑州:黄河水利出版社.2009:47.
[4]李青岳, 陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社, 1998:81～82.
[5]周建郑.工程测量学[M].郑州:黄河水利出版社, 2006:85.
锅炉汽包水位控制浅析 篇8
1 系统设计背景
我们通常认为锅炉是一个比较复杂的控制系统。因为在对锅炉进行控制中, 待控因素较多, 同时还存在很多扰动因素。
2 系统的动态特性
2.1 给水流量扰动下的动态特性
2.2 水蒸汽流量扰动下的动态特性
3 系统控制方案设计
3.1 给水流量控制回路参数整定
3.2 水位控制回路参数整定
参考文献
[1]陈学俊, 陈听宽.锅炉原理[M].北京:机械工业出版社, 199121-44.
水塔水位控制器 篇9
根据设计要求, 电路由降压整流电路、555触发电路 (NE555) 、继电器控制电路等组成。其中降压整流电路为整个控制电路提供直流电压, 触发电路NE555根据其触发特性对水塔水位进行控制。
2.1.1 控制电路
由NE555, 继电器构成主要控制电路。NE555为8脚时基集成电路, 各脚主要功能:
1地GND%2触发%3输出%4复位%5控制电压%6门限 (阈值) 7放电%8电源电压Vcc
2.2.2继电器
继电器是一种线圈的小电流控制触电的大电流的装置。
2.3 保护电路选用
该部分电路选用热继电器, 接触器。
2.3.1 热继电器
热继电器是由流入热元件的电流产生热量, 使有不同膨胀系数的双金属片发生形变, 当形变达到一定距离时, 就推动连杆动作, 使控制电路断开, 从而使接触器失电, 主电路断开, 实现电路的过载保护。
2.3.2 交流接触器
当接触器电磁线圈不通电时, 弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压 (一般为额定电压) 时, 电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心, 带动主触点闭合, 接通电路, 辅助接点随之动作。
3.1 设计原理图
说明:D1-D6:IN4002%R1-R3:470Ω%U1:1000u F%U2:0.01u F%RW1-RW3:100KΩJ是热继电器%J1是JRX-13F-1小功率小型继电器
3.2 工作原理
3.2.1 电源部分
电源电路为水位控制器电路的基础部分。接通电源后, 经变压整流, 在负载R上得到直流电压V。
3.2.2 控制部分
控制电路为水塔水位控制器电路的主体部分, 降压整流电路为此部分电路提供稳定直流电压后, NE555开始工作。当水塔内的水位探极A、B、C低于水位线时, 为高电位。调节RW1-RW3, 使A点和B点的电位最大接近于2/3Vcc与1/3Vcc。当B、C高于塔内的水位线时, 即已低于反向阈值电压V-, NE555 (2) 脚为“地”电位, 使NE555发生置位, (3) 脚输出的高电平使发光二极管工作并且使继电器J1吸合, 触点J1闭合, 接触器C吸合, 触点C1闭合, 抽水电机从而因得电而运转, 进行抽水;当水位上升至探极B点, 而又未到A点时, 它们的分压值在1/3Vcc与2/3Vcc之间, 状态不变。当水位继续上升至A点时, A点电位接近电源电压Vcc, 超过了正向阈值电压V+, 相应NE555复位, 输出的低电平使J1释放, 触点J1断开, 接触器C释放, 触点C1断开, 抽水机断电停转, 从而对水位实现自动控制。
3.2.3 保护部分
保护电路为水塔水位控制器电路不可缺少的一部分, 当继电器J1吸合后, 热继电器J通电, 电流使线圈发热, 金属片发生形变吸合。交流接触器亦随之通电, 产生电磁力, 电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心, 带动主触点闭合, 此时电路接通, 驱动抽水机转动, 一旦功率大于额定功率, 继电器J线圈发热, 使金属片形变到一定的程度时, 金属片自动弹开, 电路断开。随之接触器C电磁力消失, 触电断开。起保护抽水机作用。
3.3 电路特点
本电路是采用NE555时基集成电路制作的简易水位自动控制器, 其特点是电路简洁, 工作可靠, 能够基本实现设计要求, 水位低则加水, 水位高则自动停止。电路安全系数较高, 虽实用性欠佳, 没有严格考虑制作成本, 但中职学生易读懂电路的原理, 动手操作易掌握, 成品还可直接用于安装在家庭、工厂、学校等水塔水位的自动上水和关断。
摘要：本实验的水塔水位控制器是由整流电路、555触发电路 (NE555) 、继电器控制电路等组成。中职学生易读懂电路的原理, 动手操作性强, 成品可用于安装在家庭、学校等水塔水位的自动上水和关断。
汽包水位偏差分析及调整方法 篇10
关键词：燃油锅炉；汽包水位；偏差；调整
汽包水位是监视锅炉运行的重要数据，维持正常的汽包水位是保证锅炉安全运行的必要条件。汽包水位过高会影响汽水分离的效果，使饱和蒸汽的湿度增大，含盐量增大。当水位升高到一定程度将造成蒸汽带水，蒸汽品质急剧恶化，盐类将在过热器内壁结垢，传热恶化，严重时导致过热器超温运行，造成管道泄露。
1.沙特项目及水位计简介
沙特拉比格项目锅炉为亚临界参数、自然循环锅炉，前后墙对冲方式燃烧，布置4层燃烧器和1层燃尽风。前后墙燃烧器各24只，燃尽风各6只。锅炉燃料为380CST重油。满负荷运行是汽包额定压力18.6MPa。
拉比格項目在汽包两侧各安装有一个双色水位计和电接点水位计作为辅助监视，在汽包的两侧每侧还各安装有2只单室平衡容器，其中汽包左前侧1个为满水位表，量程是-1144～+359，其余3个水位计作为水位监控的主要手段，参数汽包水位的控制，采用3个值取中间值的方式，量程为-461～+359。正常值：0±50mm， 报警值：±100mm， 跳闸值（MFT）： +200/-365mm。
2.拉比格项目汽包水位出现的问题
沙特项目在投入运行之后汽包水位经常出现偏差，在高负荷时经过一段时间运行两侧水位就会出现偏差而且会越来越大，期间由于汽包水位偏差大不得不降负荷运行，解除水位自动保护，甚至由于汽包水位过高，造成蒸汽带水，过热器前烟道悬吊管内部结垢，导致多次管道泄露事故。
沙特项目汽包水位偏差的主要表现为：
2.1同侧两个平衡容器之间有偏差；
2.2同侧平衡容器与双色及电接点之间有偏差；
2.3左右两侧水位之间经常出现较大偏差；
2.4控制水位和实际水位偏差大。
3.汽包水位偏差原因分析及采取措施。
汽包水位的偏差的原因主要有，一是水位计本身的原因，包括安装误差，冷凝罐变形等；第二是受热面受热不均造成的水位偏差，包括炉膛内燃烧不均，水冷壁存在结焦等。第三是由于汽包内汽水分离出力不均造成水位偏差；第四是炉水品质，如果炉水中的油脂、悬浮物或含盐浓度过高时，蒸汽泡的表面含有杂质而不易被撕破，在汽包水面上产生大量泡沫，使汽包水位急剧升高并产生强烈的波动现象。第五平衡容器水侧取样管内积气，造成水位波动；第六温度，压力补偿等存在偏差。
针对上述可能存在的原因，进行了检查分析，具体如下：
3.1对双色水位计、电接点的安装进行复查
双色水位计、电接点两侧安装误差和与汽包中心线的偏差均在规定范围内。排除安装原因造成水位测量误差。
3.2实际测量平衡容器参比水柱水温，和逻辑中温度补偿值进行比较。
通过对平衡容器参比水柱温度的在不同时段温度的测量，炉左侧水柱温度为41℃左右，炉右侧温度为35℃左右，平均温度为37℃。逻辑补偿里参比水柱温度设置的为60℃，
根据公式
通过计算在参比水柱为60℃时的水位要比实际37℃时的水位低2.5%，即20mm，当然管道内部水温要比37℃高，偏差应该比20mm稍小。
3.3检查平衡容器冷凝罐在长期运行时是否产生变形
经过检查冷凝管经过长期运行后产生变形，1号机产生了10mm的变形，2号炉产生了20mm左右的变形。
根据公式 。
拉比格项目满负荷运行时汽包压力压力为18.6MPa 温度为362摄氏度。对应的饱和水密度大约为：543.51Kg/m? 饱和蒸汽密度大约为133.39 Kg/m? 平衡容器（冷凝罐）参考水柱60℃时密度993.3 Kg/m?，可以算出在当冷凝管产生10mm偏差后，实际的水位变化21mm。
3.4利用停炉期间，对汽包内部装置进行检查。
汽包内部装置检查未发现影响汽水分离及汽包水位的异常因素，但通过汽包内水位遗留在汽包内部上的痕迹发现。①汽包内部水位存在不平，说明两侧水位有偏差的不是水位计测量原因，而是由于炉膛内燃烧不均造成的；②汽包水位存在一段时间高位运行，即实际水位比DCS控制水位高。说明DCS水位计不能确切反应汽包内真实水位，还需要修正，特别是参比水位温度和冷凝罐变形量需要在补偿中做修改。
3.5对炉膛内部水冷壁结焦情况进行检查。未发现炉膛水冷壁上存在结焦，可排除因水冷壁结焦造成吸热量不均引起的水位偏差。
针对检查出的问题，为消除不良因素对汽包水位的影响，采取了如下措施：
（1）将水侧平衡容器割除，用管道代替，避免平衡容器内部气体无法排除其水位精确测量产生影响。在将水侧平衡容器割除后没有任何变送器再出现以前波动剧烈的现象。
（2）对冷凝罐重新进行校正。校正后DCS与双色水位计的偏差油100mm减少到50mm，说明校正是有成效的。但在点炉后发现冷凝罐又出现10mm的偏差，已无法进行校正，决定将变形量修正到逻辑补偿中。
通过测量热态时平衡容器的A＼B值，根据测量数据，将平衡容器汽侧由410mm修正到437mm。水侧不做调整。
（3）重新设置补偿温度。通过在参比水柱上多点多次测量，决定将参比水柱温度设置为40℃和实际情况较为符合，减少DCS水位与实际水位的偏差。
在将温度补偿和汽侧数据修改后，在就地双色水位计液位不变情况下，差压式水位计显示液位提高了30mm，与双色水位计显示液位基本一致。
（4）提高炉水品质和蒸汽品质，将汽水品质标准由99版提高到为08版GBT 12145—2008。进一步降低炉水中的含盐量，避免因炉水含盐量高造成汽包内部产生汽包，形成假水位。
（5）在机组启动前将汽包上满水对平衡容器进行放气和冲洗。
4.总结