АВТОНОМНЫЙ УРОВНЕМЕР ВОДЫ: СБОРКА И ИСПЫТАНИЯ НА РЕКЕ ОРЕДЕЖ

Аннотация

Мониторинг уровня воды в водоемах имеет важное значение для прогнозирования наводнений, управления водными ресурсами и обеспечения безопасности побережья. Традиционные методы измерения требуют регулярного технического обслуживания, что ограничивает их использование в отдаленных районах. Существующие альтернативные подходы часто сложны в эксплуатации и дороги. Поэтому срочно необходима разработка доступного, автономного и надежного уровнемера. Целью исследования является разработка и полевые испытания автономной системы измерения уровня воды, обоснование решений по выбору компонентов, калибровке, адаптации к полевым условиям и обработке полученных данных. Для достижения этой цели были выполнены следующие задачи: 1) разработка конструкции устройства, минимизирующей стоимость компонентов по сравнению с существующими аналогами; 2) обеспечение автономной работы за счет комбинированного источника питания; 3) реализация передачи данных по СМС для мониторинга в реальном времени; 4) проведение полевых испытаний устройства. Реализованная система основана на гидростатическом методе измерения уровня жидкости. Конструкция собрана на перфорированной металлической опоре, поддерживающей три функциональных блока и измерительный датчик. В нижнем блоке размещен батарейный отсек с литий-титановыми батареями, в среднем блоке – коммуникационный модуль SIM800C для передачи данных, а в верхнем блоке – выходное отверстие атмосферной трубки для компенсации давления. Для защиты от повреждений один сегмент кабеля проложен через герметичную полипропиленовую трубку. Калибровка проводилась путем сравнения показаний измерительного датчика с показаниями калибровочного датчика и размеченной гидрометрической рейки. Преобразование уровня выполнялось с использованием теоретических и эмпирических коэффициентов с учетом максимального выходного напряжения датчика и падения напряжения в системе. Система также оснащена датчиком температуры воздуха. Полученные данные передаются каждые три часа двумя способами: по СМС и в базу данных MySQL. После перерасчета информация отправляется на веб-сайт и отображается в виде графиков, что позволяет удобно осуществлять удаленный мониторинг. В результате этой работы был разработан и испытан в полевых условиях на р. Оредеж автономный гидростатический уровнемер. Предложенная конструкция продемонстрировала работоспособность с комбинированным источником питания, надежную передачу данных по СМС и возможность интеграции с веб-интерфейсом.