激光水位计在故县水库的应用

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1、激光测距仪在故县水库的应用一、工程概况故县水库位于黄河支流洛河中游峡谷区，故县大坝地处河南省洛宁县境内，距下游的洛阳市160余公里，是以黄河防洪为主，兼顾灌溉、发电、供水等综合利用的大型工程。水库建筑物系由大坝、电站厂房及附设坝体内的泄水孔道组成。故县水库总库容为11.75亿立方米，正常蓄水位为534.8米，设计洪水位为548.55米，极限死水位为495米，根据防洪任务将水库分为近、远期运用，需满足近期（无小浪底水库）7亿m3左右，远期（有小浪底水库）5亿m3左右的防洪库容。由于地质条件复杂，近期运用又分为降低水位、正常水位两个阶段，这样既能保持水库远期、近期防洪、灌

2、溉、供水、发电的综合效益，又能给大坝稳定安全有一个考验时间，因此故县水库水位变幅大且变化频繁。二、实施的必要性故县大坝上游水位井设在坝体内，由于施工期间的失误，导致水位井在垂直方向偏移太多，况且水位井井壁钢板锈蚀严重目前表面特别粗糙，用浮子水位计测水位时，钢丝绳和浮子由于与水位井井壁之间摩擦太大，甚至拌死浮子，因此使监测坝上水位出现困难，直接影响到水库调度工作的正常进行，出现一些不应该有的误差，尤其当水位比较低时，问题更严重。故县水库水位变幅大变化频繁况且水库水位又9是水库调度最重要的水情数据之一，如果没有准确的库水位，水库调度工作将无法开展，为此必须更新改造大坝上游

3、水位的监测方法。三、实施的可行性目前国内水库水位监控的方法主要有：浮子水位计、压力型水位计和超声波水位计，但均具有这样那样的缺点和不足。激光测距仪在日常工程测量中广泛应用，以其精度高、操作简便而得到广泛的应用。所以我们应用这种原理来测量水位在技术上是完全可能的，经过认真分析，认为在水面设置反射板，将能够测得稳定可靠的数据，只要能测得精确水位，其它数据接口转换及控制电路的制作将很容易实现。四、项目实施方案的比较选择及确定由于激光具有很好的方向性且不易发散，所以只要很小的空间就可测得数据。目前故县水库水位井有一定倾斜，所以在这里应用将有特殊的便利条件。经过以上对几种水位测

4、量方法的分析，我们最终决定采用激光测距仪制作的水位计替代浮子水位计，其优越性主要体现在以下几方面：①、测量精度高，在100米测量范围内，误差小于正负3毫米，对于象我们这种高水头大库容和水位变化范围大的水库具有突出重要意义。②、采用激光测距仪作为测量的关键部件，传感器不接触水，不容易受潮，因此可靠性高，长期使用稳定性好。③、可远距离测量水位，免去了复杂的机械传动机构，安装方便；长期运行的稳定性和抗干扰能力大大高于其它液位传感器。④、9安装方便简单，还可以提高多种数据接口，为不同的用户同时通过服务。激光水位计密封好，外壳坚固，可以在高湿，高温和低温环境长期运行。（一）、其

5、性能指标测量范围：0～100米（特殊要求时可达0～300米）分辨率：1mm测量误差：正负3mm（特殊要求时精度可达正负1.5mm）适用环境：有测井的场合测量方式：自动定时测量或连续测量（可现地软件设定）定时测量时间间隔：1～7200秒输出接口标准：（1）6位BCD码（或格雷码）1路（2）RS-4851路（3）4～20mA1路（以上为最大配置，可根据需要部分选择，也可同时选择）现场显示：6位数码管显示器2个，4位数码管显示器一个。可同时显示绝对水位（海拔高程）和相对水位（测量水位即相对于某点高程的水位）继电器输出：3路继电器输出，其中一路为转换接点，两路常开接点接点容量

6、：AC250V3A；DC30V3A通讯距离：（测量单元与通讯控制单元）1.2km通讯方式：RS-4859通讯波特率：200，2400，4800，9600，19200（可现场软件设定）使用工作环境：－300C~+450C使用环境湿度：0～95％工作方式：连续在线(二)、工作原理本系统液位监测的关键部件是由激光测距仪组成，使用时，水位监测单元安装在测井上方，激光测距仪向水面发射一束激光。同时，激光测距仪通过本身的光学系统将发射到水面的光斑采集到传感器中，通过比较发射与返回信号的相位差，精确的计算出激光测距仪与水面之间的距离。（三）、系统结构本产品采用激光测距仪为水位测量的

7、传感元件，系统主要由水位监测单元、通讯控制单元及显示单元等部分组成。各单元之间用RS－485网络连接组成一个完整的水位监测系统，下面分别介绍。①、现地测量单元现地测量单元主要完成水位信号的采集、现地显示、并行输出及通讯功能，通讯接口标准为RS-485，使用AC220V交流电源。使用时，本单元直接安装在测井口的上方，激光测距仪对准测井的中间部位垂直向下，直射水面。平时本单元会按照一定的时间间隔或以连续测量两种工作方式自动进行水位测量（其工作方式的选择可以通过面板上的轻触按键设定），以保证向主机传送的9数据为最新数据。本单元一旦接到通讯控制单元发出采集命