精仪智检

摘 要：本项目将高精度的浮子式验潮仪与智慧展示平台相结合，旨在进行水文信息检测和数据展示。项目团队依靠自研的三种核心硬件技术来精准采集数据，随后把数据传输至服务器端。接着，运用自研算法对数据进行计算优化，从而得出该水域的各项水文信息，并在自主搭建的智慧展示平台上予以展示。本项目能够提供液位检测、数据分析、灾害预警等一体化解决方案。

关键词： 浮子式验潮仪；水利监测；液位检测；灾害预警

1 作品介绍

浮子式验潮仪作为水位监测和海洋灾害预警的关键产品，在众多行业有着广泛应用。随着各行业需求的增长，验潮仪的市场需求也不断扩大。本项目团队自研了一种浮子式验潮仪，该产品采用了“蓄电池＋太阳能”或电源供电的形式，数据采集器由团队自主研发。设备本身的数据采集器能够采集舱内液位、吃水深度、压力、温度等数据，扩展设备的数据采集器在收集数据后，先将数据传输至机身，再通过远程通信技术将已采集到的数据传输至服务器。产品配置了262 144组编码（16圈，每圈16 384个编码）的机械式真多圈绝对值编码器进行数据采集和记忆，并通过与云平台结合使用浮子技术、设备、介质及监测设备，将采集的数据传输至服务器端，经本产品MLRS系统的特殊算法计算后得出该水域的各项数据，经分类后在平台上展示数据，并提供液位监测、数据分析等一体化解决方案。

2 技术原理

（1）磁性浮子技术：基于浮力与静磁场相互作用原理。在验潮仪设计里，带有磁体的浮球是核心感应部件，其在被测介质中的位置会随液位升降而动态变化：液位上升时，浮球受浮力作用上浮；液位下降时则相反。浮球内的磁体与传感器（磁簧开关）紧密配合，当浮球位置改变，磁体与磁簧开关相对位置发生变化时，会使串联入电路的元件（如定值电阻）数量改变，进而引发仪表电路系统电学量改变。这种以电学量变化反映液位的方式，经国家海洋标准计量中心严格检定，达到二级精确度，且具备电子式零点校准功能，有效保障了测量精度与准确性。

（2）机械式真多圈绝对值编码器：在数据采集环节，采用配置了262 144组编码的机械式真多圈绝对值编码器。此编码器在数据采集和记忆方面表现卓越，多圈编码设计可精确记录浮球的位置变化，确保数据的连续性与准确性。同时，因其独特的机械结构和编码原理，它不受停电、环境干扰等因素影响，极大增强了数据的可靠性与稳定性，从而为后续的数据处理和分析奠定坚实基础。

（3）软件技术上，多维数据分析辅助决策系统发挥着关键作用。其中多源异构数据融合利用多传感器信息，整合不同来源、模式、媒质、时间和形式的海洋数据，基于深度学习方法融合原位观测、卫星数据等，减少垂直方向杂散信号，并通过特定架构和插值处理生成融合数据集，为研究和生产提供数据支撑。

3 项目创新点

（1）更高的稳定性：采用团队自主研发的机械式真多圈绝对值编码器，其独特的机械结构和编码机制可实现掉电记忆功能，即使在断电情况下，它也能自动保存当前状态，无需手动恢复。这一创新大幅提高了数据稳定性，保障了设备在复杂环境下可靠运行。

（2）更强的抗干扰性：产品搭载了嵌入式自动矫正技术，其内部算法能够在外界因素波动剧烈的情况下，自动对测量数据进行矫正。这一技术有效提高了数据传输的抗干扰性，让设备在恶劣环境中依然能够保持稳定的性能。

（3）更高的精度：团队通过双轮盘精度调整技术将分辨率从5 mm提升至1 mm，实现了对机械因细微变动产生的数据偏差的校正。这一创新显著提升了产品的测量精度，满足了更高标准的生产需求。

（4） 技术创新融合：产品首次融合多源异构数据融合技术、长短期记忆神经网络技术、循环神经网络技术以及空间模态分析算法技术。通过这种创新融合，产品在数据处理和分析方面智能化水平更高，数据处理效率和准确性得到极大提升。

（5）智慧展示平台：团队自主开发的数据监测结果智慧展示平台，实现了数据利用的最大化。