本技術屬于水位測量，具體涉及一種一體式雷達水位計。

背景技術：

1、水位是指水體的深度，水位測量在水利工程行業(yè)中具有廣泛的應用范圍，可在防洪排澇、河湖治理、港口建設、水資源調度管理、水電工程、河道采砂、水庫管理等場合中發(fā)揮重要作用。

2、由于水位監(jiān)測的重要性，水位測量裝置已經(jīng)過多年的發(fā)展。目前市面上常見的水位測量裝置有壓力式水位計、氣泡水位計、浮子水位計、超聲波水位計、雷達水位計等，從使用方式來看，可以將它們分為“接觸式水位計”和“非接觸式水位計”。壓力式水位計、氣泡水位計、浮子水位計屬于接觸式水位計，也就是需要浸入或部分浸入水中才能使用的水位計，這類傳感器的工作原理簡單，制造和安裝成本往往比較小，但是接觸式水位計的局限性在于水位測量裝置工作時很大程度會受到水體環(huán)境的影響，比如壓力式水位計、氣泡水位計的探頭、氣孔等結構受到泥沙或雜物堵塞時，對測量精度會產(chǎn)生很大影響，同時也會減少使用壽命；又比如浮子式水位計，不僅需要測井，而且僅能適應水流平緩、岸坡穩(wěn)定的低含沙河段，使用場景非常局限。相對的，非接觸式設備則幾乎沒有這方面的問題，雖然需要額外的安裝成本，但應用范圍更廣、使用壽命更長、后續(xù)維護方便，耐用性、可靠性更加穩(wěn)定優(yōu)秀，因此如今在水位監(jiān)測場合得到了廣泛應用。

3、非接觸式水位計最典型的裝置就是超聲波水位計和雷達水位計。二者的原理相似，都是利用支架使設備凌空于水面安裝，通過天線向下發(fā)射較窄的脈沖波，穿過附著物直達水面后，再被反射回來，反射回的脈沖被天線系統(tǒng)再次接收，天線系統(tǒng)通過精確計算來回的時間差，最終測算出水位值。因為工作原理實際上是測量傳感器到水面的距離，因此對懸浮物、漂浮物、沉積物等水體環(huán)境幾乎沒有要求。不同的是，超聲波水位計發(fā)送的是超聲波、而雷達水位計則是發(fā)送雷達波。超聲波屬于聲波，而雷達屬于電磁波，這是二者最大的區(qū)別。超聲波的穿透能力和方向性比電磁波強很多，但超聲波是機械波，要靠震動來發(fā)出，需要借助傳播媒介傳播，因此會受到溫度、蒸汽含量、水面泡沫、壓力、空氣中的霧氣、粉塵等環(huán)境因素影響。但電磁波不需要借助傳播媒介就可以測量，對介質、溫度、壓力等的適用范圍很寬，能夠應用于各種測量現(xiàn)場，尤其是在高頻雷達出現(xiàn)后雷達水位計的精度等性能就更加提升了，因此雷達水位計在使用上來說更加穩(wěn)定，應用范圍也更廣。

4、雷達水位計的工作原理造成了它需要懸空且垂直于水面進行測量。在目前的工業(yè)實際測量應用中，雷達水位計需要在水體旁邊的地面上用立柱、固定在立柱上的橫桿、固定在橫桿上的抱箍等部件進行安裝。為了水位計可以正常投入使用，立柱上至少還需同時安裝：

5、（1）供電系統(tǒng)，常見的水位計供電方式是市電供電和太陽能供電。其中市電供電需要向國家電網(wǎng)申請電線，并將立柱上的水位計與電線相連；太陽能供電需要在立柱或附近同時安裝太陽能發(fā)電板，并使用電線連接至水位計。

6、（2）遙測終端，用以采集測量數(shù)據(jù)、運算和處理數(shù)據(jù)并向服務器等上級設備傳輸水位數(shù)值。

7、（3）天線、電池等其它輔助模塊。

8、立柱上的所有設備通過線纜連接，水位計除了要連接太陽能板，還要通過串口拉線連接到遙測終端、服務器等設備，線路連接較為復雜，因為物理接口和接縫的存在，設備內部受外部環(huán)境影響大。在暴雨等惡劣天氣時，有接口、連線、接縫進水進而使單個甚至多個設備漏電短路的風險。對于這種隱患，現(xiàn)在普遍采取的應對措施是將安裝立柱和橫桿都做成空心的，然后將所有接線都隱藏于柱內，并在接頭處包扎好防水膠布，安裝成本巨大，對材料、人工、金錢的要求都很高，且仍然不算可靠，還增加了后續(xù)運維的難度。

9、目前市面上的雷達水位計與其在工業(yè)中的實際應用方法相當于使用雷達水位計、遙測終端、供電系統(tǒng)等設備建立了一個水位監(jiān)測站，雖然可以保證水位計正常工作，卻非常死板，從采購報驗、施工規(guī)劃、安裝布線、到后續(xù)維護成本都很高。另一方面，在水利工程中，水位監(jiān)測通常會應用在泵站、閘站、河道、水庫、污水處理廠、灌區(qū)等場所，且所監(jiān)測的水位數(shù)值可能會關聯(lián)到泵組、閘門等設備的自動聯(lián)動控制。而現(xiàn)在普遍采用的這種“水位監(jiān)測站”的設計使水位監(jiān)測這一功能的實現(xiàn)在事實上依賴于傳感設備、供電設備、采集設備、傳輸設備等不同設備之間的耦合關系，接入一個大的自動化控制系統(tǒng)中使用時，水位監(jiān)測會成為一塊非常不穩(wěn)定的功能區(qū)域，任何一個設備的故障都可能導致水位監(jiān)測功能無法正常實現(xiàn)，排查故障不方便的同時，還可能影響其它子系統(tǒng)的正常工作。本質原因還是當下的水位傳感器沒能打破傳統(tǒng)傳感器思路的桎梏，傳感器本身功能只包括通過各種物理手段測量信息，在實際應用中需要和其它設備配合使用。市場應響應傳感器智能化的要求作出革新，雷達水位計的發(fā)展方向應降低與其他設備聯(lián)合使用的耦合性與依賴性，在基礎的傳感測量的基礎上加強功能的廣度和深度，提高設備的實際應用性和運行可靠性，保障各種自動化系統(tǒng)中的水位監(jiān)測功能區(qū)可以穩(wěn)定、正常運行。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型主要解決的技術問題是提供一種一體式雷達水位計，設備本身高度集成，無需接線即可完成自供電、自采集、自傳輸、自告警，并將嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件支撐平臺，使得設備整體呈現(xiàn)出一種智能完整的工作模式，無須連接外部設備即可獨立使用，安裝成本極小，可快速投入使用，實現(xiàn)水位監(jiān)測、傳輸、告警等功能于一體的全面的水位監(jiān)測業(yè)務功能，是響應傳感器智能化的創(chuàng)新性實踐；同時，全封閉式的一體化設計使得設備接縫極少，有極高的防水、防潮、防塵、防漏電、抗振動等性能，可以在各種惡劣的水位監(jiān)測環(huán)境使用。

2、為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種一體式雷達水位計，包括殼體、太陽能供電模塊、采集處理通訊模塊及雷達傳感測距模塊，所述殼體呈方形中空結構且頂部設置為開口，所述殼體在開口處設置有頂蓋，所述太陽能供電模塊包括第一pcb板、電源充電管理集成電路、太陽能電池板、充電控制器和蓄電池，所述第一pcb板上集成設置有電源充電管理集成電路和充電控制器，所述頂蓋上設置有太陽能電池板，所述蓄電池設置于殼體內一側，所述蓄電池一側的殼體底部還設置有多個安裝螺絲，所述采集處理通訊模塊包括集成于第二pcb板上的rs485轉換電路、4-20ma轉換電路、nb-iot模塊、lora模塊、采集模塊、核心微處理器以及flash存儲器，所述雷達傳感測距模塊包括集成于第三pcb板上的發(fā)射機、接收機、雷達天線、散熱模塊和信號處理與變送單元，所述第一pcb板、第二pcb板和第三pcb板自上而下平行分布于殼體內另一側并通過多個固定螺絲支撐固定在殼體底部。

3、在本實用新型一個較佳實施例中，所述太陽能電池板、充電控制器和蓄電池電性連接，所述太陽能電池板和蓄電池分別與電源充電管理集成電路電性連接。

4、在本實用新型一個較佳實施例中，所述采集模塊分別與rs485轉換電路、4-20ma轉換電路、nb-iot模塊和lora模塊通信連接，所述采集模塊和核心微處理器對應連接，所述核心微處理器與flash存儲器對應連接。

5、在本實用新型一個較佳實施例中，所述電源充電管理集成電路和信號處理與變送單元分別與核心微處理器連接。

6、在本實用新型一個較佳實施例中，所述第一pcb板一側的殼體側部還設置有航空插頭和通信傳輸天線。

7、在本實用新型一個較佳實施例中，所述蓄電池在第三pcb板一側設置有垂直固定于殼體底部的隔板，所述隔板上設置有穿線孔。

8、本實用新型的有益效果是：本實用新型指出的一種一體式雷達水位計，設備本身高度集成，無需接線即可完成自供電、自采集、自傳輸、自告警，并將嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件支撐平臺，使得設備整體呈現(xiàn)出一種智能完整的工作模式，無須連接外部設備即可獨立使用，安裝成本極小，可快速投入使用，實現(xiàn)水位監(jiān)測、傳輸、告警等功能于一體的全面的水位監(jiān)測業(yè)務功能，是響應傳感器智能化的創(chuàng)新性實踐；同時，全封閉式的一體化設計使得設備接縫極少，有極高的防水、防潮、防塵、防漏電、抗振動等性能，可以在各種惡劣的水位監(jiān)測環(huán)境使用。