高精度跟踪式水位测量仪的设计与实现张颖江崔成法(湖北工业大学，武汉430068)E-mail：yjjzhang@public．wh．hb．cn接要介绍了高精度跟踪式水位测量仪的工作原理、组成结构及设计实现。该测量仪采用Modbus通信协议，通过RS一485串行总线．可以单独或连网对各测量点的水位进行快速、实时的精确测量。分布在各测量点的水位测量仪(下位机)与PC机(上位机)组成非平衡主从式结构系统，上位机可以实现对多迭140台下位机进行实时监控和数据信息的收集，系统最大通信距离可达1200m．关键词高精度跟踪式水位测量仪微控制器Modbus通信协议串口通信文章编号1002—8331-(2006)05—0101—03文献标识码A中圈分类号TP273：TP39DesignandImplementationoftheHigh-precisionTrackingModeWaterLevelMeasuringInstrumentZhangYin西iangClliChengfa(HubeiUniversityofTechnology，Wuhan430068)Abstract：Thispaperintroducestheprincipleandarchitectureofthehigh—precisiontrackingmodewaterlevelmeasuringinstrument，andmainlyfocusonthedesignandimplementationmetIlods．ThedesignadoptsRS一485serialbusbasedontheModbuscommunicationprotoc01．Itcanworkaloneorwithinanetworktoperformfasttraceable。precise，andreal—timemeasurementforwaterlevel’ofeachmeasuredlocations．Thewaterlevelmeasuringinstruments(slaves)distributedindifferentlocationsandhostorganizethenon—equilibriumhost—slavesystemmode．Inthesystem，hostcanmonitormorethan140slavesinrealtimeandgatherdatainformation．Thelargestcommunicatingdistancethattheinstrumentcanreachis1，200meters．Keywords：high—precisiontrackingmodewaterlevelmeasuringinstrument，MCU，modbusprotocol，serialcommunications1引言在大比例的河道、湖泊模型中，实时、精确的水位数据是模型实验需要的基本参数．也是整个模型过程控制的重要依据之一。传统测量模型水位的方法，如数字式探测水位仪、模拟式跟踪水位仪、电容式水位仪、压力式水位仪、超声波水位仪等一般都不能同时满足实时、精确以及高可靠性等特性要求。研制可快速跟踪水位实时变化、具备自动存储和自动转换功能、可设置基准参数、具有串13通讯能力、既可以联机又可以脱机工作的高精度跟踪式水位测量仪显得尤为重要。2液位测量系统的组成与工作原理水位测量仪是世界银行贷款项目“长江防洪模型量测控制系统”中的基本仪器设备。长江防洪模型项目主要是通过实体模型试验等手段对三峡工程建成后长江中下游干流河道、湖区河网的泥沙运动、洪水演进和防洪调度进行综合研究。其中实体模型实验是项目研究中的最为重要的手段，实体模型范围从枝城至螺山长江干流．全长377．9km．平面比尺1：400．垂直比尺1：100。作为量测与控制系统的一个测控子系统，液位测量系统主要是对实体模型中各个测点(80个)的水位进行实时测量．并根据一定策略对目标值跟踪控制。液位测量系统主要由下位机f水位测量仪)以及上位机(PC机)组成。系统采用非平衡主从方式串行总线的网络结构．上位PC机与下位从机之间采用查询与应答方式利用Modbus协议进行通信．利用该通信机制．上位PC机可以实现对下位机进行实时监控以及数据信息的收集。2．1主要技术参数系统主要技术参数如下：最大测量长度，>400mm分辨率0．01mm测量精度0．1mm重复误差+0．1mm行走速度≥20D_lrn／s最大通讯距离>l000m2．2水位测量仪的组成结构与原理水位测量仪由液位测量机构、单片机控制系统、通信系统以及机身体等组成。其主要组成结构如图l所示。液位测量机构由光栅尺、步进电机、步进电机控制器、探针以及上下限位光电开关等部分组成。光栅尺的传感器部分与装有探针的探杆刚性相连．在步进电机的驱动下做垂直运动。探杆上下运动的位移量由位移信号变送器转换成脉冲量，经控制系统处理可以实现控制步进电机的运转。水位仪开始运行时，探针及其相关机构首先运动到上限位．当触发上限位光电开关基金项目：世行贷款资助项目(编号：CTC2003—15)作者简介：㈣Z(1959一)，男，教授，硕士生导师，研究方向：信息安全。崔成法(1964...
