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1  前言
    天津市引灤工程爾王莊管理處（以下簡(jiǎn)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(jì)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(cè)報(bào)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)建成了微機(jī)監(jiān)測(cè)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(yùn)行計(jì)算子程序時(shí)發(fā)現(xiàn)，水位計(jì)、閘位計(jì)的精度嚴(yán)重影響著測(cè)量和計(jì)算結(jié)果的精度。例如：水庫庫容計(jì)算，水位誤差1cm，將使計(jì)算出的庫容誤差11萬立方米；輸水暗渠閘門過流計(jì)算，在水位差為6m時(shí)，閘門起落高度誤差1cm，將使計(jì)算出的過流量誤差0.2m³/s，日流量誤差17280m³，這個(gè)問題必須引起重視并得到解決。在廣泛分析研究了國(guó)內(nèi)水位計(jì)、閘位計(jì)的技術(shù)資料之后發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)常用的水位計(jì)、閘位計(jì)測(cè)量精度均為±1cm，雖滿足水利部水文測(cè)驗(yàn)技術(shù)規(guī)程的要求，但這樣的精度對(duì)引水工程的水量計(jì)量等領(lǐng)域是不夠的。解決的辦法就是設(shè)計(jì)開發(fā)新一代科技含量高、測(cè)量精度高的智能化水位計(jì)、閘位計(jì)。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(jì)、閘位計(jì)，使測(cè)量精度提高了一個(gè)等級(jí)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高精度水位、閘位測(cè)量設(shè)備的空白。
2  SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的硬件組成

    SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的軟件功能如圖3所示。
4  SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的功能特點(diǎn)
?  SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)，具有高集成度、強(qiáng)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(shí)間、水位（閘位）、上下限狀態(tài)信號(hào)與上下限值。通過串口與上位機(jī)聯(lián)接實(shí)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(cè)多種形式的信號(hào)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(hào)），水位計(jì)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(jì)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(chǔ)功能，可用筆記本電腦現(xiàn)場(chǎng)提取數(shù)據(jù)；
?  具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘及時(shí)鐘修改功能。
5  SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的鑒定結(jié)論
    在將研制成功的SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)應(yīng)用于工程實(shí)際之前，天津市計(jì)量技術(shù)研究所對(duì)該系列的高精度水位、閘位測(cè)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(jí)：0.2級(jí)。
(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(jí)：0.3級(jí)。
(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(jí)：0.5級(jí)。
6  SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的應(yīng)用效果、經(jīng)濟(jì)效益和推廣前景
    SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)榮獲天津水利科技進(jìn)步獎(jiǎng)，在可靠性、先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用效果良好、經(jīng)濟(jì)效益顯著、推廣前景廣闊，簡(jiǎn)析如下：
    SW-2000系列水位計(jì)、閘位計(jì)的先進(jìn)性能、高可靠性和極高的計(jì)量精度，可使水利工程管理現(xiàn)代化水平提高一個(gè)等級(jí)。這一點(diǎn)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(shí)。以爾王莊輸水暗渠輸水量計(jì)算為例，將閘位的計(jì)量精度由厘米級(jí)提高到毫米級(jí)，每日減小水量流失為17280m³，每立方米水按照0.4元計(jì)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(cè)量的場(chǎng)合，與老式的運(yùn)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(jiǎn)易防凍房和必要的取暖設(shè)備計(jì)算，每一套簡(jiǎn)易房也要近萬元，同時(shí)也節(jié)省了每年的取暖費(fèi)用。
SW-2000水位計(jì)、閘位計(jì)的所有參數(shù)可通過串口傳送給上位機(jī)，比老式水位計(jì)、閘位計(jì)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(yùn)放集成電路儀表，而價(jià)格相當(dāng)。
    目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)水位計(jì)、閘位計(jì)為運(yùn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，老式的水位、閘位計(jì)量?jī)x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(jì)、閘位計(jì)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(guó)內(nèi)最新智能化儀表的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用工業(yè)控制單片機(jī)，集水（閘）位采集、存儲(chǔ)、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(cè)量、存儲(chǔ)、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(cè)量、存儲(chǔ)、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(diǎn)。