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1  前言
    天津市引灤工程爾王莊管理處（以下簡稱為爾王莊管理處）是引灤入津工程的樞紐所在，通過一座水庫、八座泵站和十七座閘站擔(dān)負(fù)著向天津市區(qū)、天津市開發(fā)區(qū)、塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、大港區(qū)（包括軍糧城電廠、大無縫鋼管廠、大港油田）和武清逸仙園開發(fā)區(qū)供水的任務(wù)。年平均供水量在5.8億立方米左右，二十多年累計供水近120億立方米。隨著工程管理工作的不斷深化，管理處將所轄泵站和閘涵水情測報點聯(lián)網(wǎng)建成了微機監(jiān)測系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，完成了供水優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用。在調(diào)試校核優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)運行計算子程序時發(fā)現(xiàn)，水位計、閘位計的精度嚴(yán)重影響著測量和計算結(jié)果的精度。例如：水庫庫容計算，水位誤差1cm，將使計算出的庫容誤差11萬立方米；輸水暗渠閘門過流計算，在水位差為6m時，閘門起落高度誤差1cm，將使計算出的過流量誤差0.2m³/s，日流量誤差17280m³，這個問題必須引起重視并得到解決。在廣泛分析研究了國內(nèi)水位計、閘位計的技術(shù)資料之后發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)常用的水位計、閘位計測量精度均為±1cm，雖滿足水利部水文測驗技術(shù)規(guī)程的要求，但這樣的精度對引水工程的水量計量等領(lǐng)域是不夠的。解決的辦法就是設(shè)計開發(fā)新一代科技含量高、測量精度高的智能化水位計、閘位計。為此，爾王莊管理處、引灤工程工管處與河北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合，成功研制了SW-2000系列水位計、閘位計，使測量精度提高了一個等級，填補了國內(nèi)高精度水位、閘位測量設(shè)備的空白。
2  SW-2000系列水位計、閘位計的硬件組成

    SW-2000系列水位計、閘位計的軟件功能如圖3所示。
4  SW-2000系列水位計、閘位計的功能特點
?  SW-2000系列水位計、閘位計，具有高集成度、強抗干擾、低功耗；
?  配有RS485/232通信接口，波特率由面板上設(shè)定，輸出參數(shù)有日期、時間、水位（閘位）、上下限狀態(tài)信號與上下限值。通過串口與上位機聯(lián)接實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和遠(yuǎn)程服務(wù)及參數(shù)遠(yuǎn)程在線修改；
?  具有4~20mA AD的模擬量輸出功能；
?  能夠檢測多種形式的信號源，標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)的電壓、電流、電阻、脈沖、編碼數(shù)據(jù)或串口聯(lián)接；
?  具有高程預(yù)設(shè)功能（黃海、大沽、85高程）；
?  具有水位初始值預(yù)設(shè)功能；
?  具有量程設(shè)定功能；
?  可在面板上預(yù)設(shè)4路輸出的上下限（4路輸出均為繼電器開關(guān)量信號），水位計下限為低水位1、低水位2，上限為高水位1、高水位2。閘位計下限為低閘位1、低閘位2，上限為高閘位1、高閘位2；
?  具有數(shù)據(jù)存儲功能，可用筆記本電腦現(xiàn)場提取數(shù)據(jù)；
?  具有實時時鐘及時鐘修改功能。
5  SW-2000系列水位計、閘位計的鑒定結(jié)論
    在將研制成功的SW-2000系列水位計、閘位計應(yīng)用于工程實際之前，天津市計量技術(shù)研究所對該系列的高精度水位、閘位測量設(shè)備進(jìn)行了權(quán)威的鑒定，鑒定結(jié)論如下：
(1)  SW-2000Z 旋轉(zhuǎn)編碼式
    分辨力：0.1cm；量程：0~10m；水（閘）位變化率：不低于40cm/s；準(zhǔn)確度等級：0.2級。
(2)  SW-2000F浮子式
    分辨力：0.1cm；量程：0~10m；水（閘）位變化率：不低于40cm/s；準(zhǔn)確度等級：0.3級。
(3)  SW-2000Y壓力式
    分辨力：0.1cm；量程：0~10m；水（閘）位變化率：不低于40cm/s；準(zhǔn)確度等級：0.5級。
6  SW-2000系列水位計、閘位計的應(yīng)用效果、經(jīng)濟(jì)效益和推廣前景
    SW-2000系列水位計、閘位計榮獲天津水利科技進(jìn)步獎，在可靠性、先進(jìn)性、實用性、經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢，其應(yīng)用效果良好、經(jīng)濟(jì)效益顯著、推廣前景廣闊，簡析如下：
    SW-2000系列水位計、閘位計的先進(jìn)性能、高可靠性和極高的計量精度，可使水利工程管理現(xiàn)代化水平提高一個等級。這一點在大量成功應(yīng)用該系列設(shè)備的引灤泵站和閘站已得到了證實。以爾王莊輸水暗渠輸水量計算為例，將閘位的計量精度由厘米級提高到毫米級，每日減小水量流失為17280m³，每立方米水按照0.4元計算可挽回經(jīng)濟(jì)損失17280×0.4=6912元。
    由于CPU的使用溫度在-45℃與+85℃之間，特別適合水利行業(yè)野外測量的場合，與老式的運放集成電路儀表相比可節(jié)省相應(yīng)的防寒設(shè)施。就以簡易防凍房和必要的取暖設(shè)備計算，每一套簡易房也要近萬元，同時也節(jié)省了每年的取暖費用。
SW-2000水位計、閘位計的所有參數(shù)可通過串口傳送給上位機，比老式水位計、閘位計需加接口電路更方便、更經(jīng)濟(jì)。SW-2000系列儀表，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于運放集成電路儀表，而價格相當(dāng)。
    目前，國內(nèi)大多數(shù)水位計、閘位計為運放集成電路儀表，而且精度都在±1cm，正在逐步更新。另外，由于工程管理的現(xiàn)代化要求和計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，老式的水位、閘位計量儀表已不能滿足需要，因此在水利事業(yè)飛速發(fā)展的今天，SW-2000水位計、閘位計將大有用武之地。
7  結(jié)語
    SW-2000系列儀表是工程管理單位與高等院校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的成果，它吸收了國內(nèi)最新智能化儀表的設(shè)計經(jīng)驗，采用工業(yè)控制單片機，集水（閘）位采集、存儲、顯示及遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)于一體，適用于各種液位、閘門開度的測量、存儲、顯示和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳聯(lián)網(wǎng)，同樣也適用于其他物體位移測量、存儲、顯示和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳聯(lián)網(wǎng)，具有高精度、高可靠、多功能、智能化等特點。