摘 要：本項目將高精度的浮子式驗潮儀與智慧展示平臺相結(jié)合，旨在進(jìn)行水文信息檢測和數(shù)據(jù)展示。項目團(tuán)隊依靠自研的三種核心硬件技術(shù)來精準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)，隨后把數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。接著，運用自研算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算優(yōu)化，從而得出該水域的各項水文信息，并在自主搭建的智慧展示平臺上予以展示。本項目能夠提供液位檢測、數(shù)據(jù)分析、災(zāi)害預(yù)警等一體化解決方案。

關(guān)鍵詞： 浮子式驗潮儀；水利監(jiān)測；液位檢測；災(zāi)害預(yù)警

1 作品介紹

浮子式驗潮儀作為水位監(jiān)測和海洋災(zāi)害預(yù)警的關(guān)鍵產(chǎn)品，在眾多行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。隨著各行業(yè)需求的增長，驗潮儀的市場需求也不斷擴(kuò)大。本項目團(tuán)隊自研了一種浮子式驗潮儀，該產(chǎn)品采用了“蓄電池＋太陽能”或電源供電的形式，數(shù)據(jù)采集器由團(tuán)隊自主研發(fā)。設(shè)備本身的數(shù)據(jù)采集器能夠采集艙內(nèi)液位、吃水深度、壓力、溫度等數(shù)據(jù)，擴(kuò)展設(shè)備的數(shù)據(jù)采集器在收集數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)傳輸至機(jī)身，再通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)將已采集到的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器。產(chǎn)品配置了262 144組編碼（16圈，每圈16 384個編碼）的機(jī)械式真多圈絕對值編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和記憶，并通過與云平臺結(jié)合使用浮子技術(shù)、設(shè)備、介質(zhì)及監(jiān)測設(shè)備，將采集的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端，經(jīng)本產(chǎn)品MLRS系統(tǒng)的特殊算法計算后得出該水域的各項數(shù)據(jù)，經(jīng)分類后在平臺上展示數(shù)據(jù)，并提供液位監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析等一體化解決方案。

2 技術(shù)原理

（1）磁性浮子技術(shù)：基于浮力與靜磁場相互作用原理。在驗潮儀設(shè)計里，帶有磁體的浮球是核心感應(yīng)部件，其在被測介質(zhì)中的位置會隨液位升降而動態(tài)變化：液位上升時，浮球受浮力作用上??；液位下降時則相反。浮球內(nèi)的磁體與傳感器（磁簧開關(guān)）緊密配合，當(dāng)浮球位置改變，磁體與磁簧開關(guān)相對位置發(fā)生變化時，會使串聯(lián)入電路的元件（如定值電阻）數(shù)量改變，進(jìn)而引發(fā)儀表電路系統(tǒng)電學(xué)量改變。這種以電學(xué)量變化反映液位的方式，經(jīng)國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計量中心嚴(yán)格檢定，達(dá)到二級精確度，且具備電子式零點校準(zhǔn)功能，有效保障了測量精度與準(zhǔn)確性。

（2）機(jī)械式真多圈絕對值編碼器：在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，采用配置了262 144組編碼的機(jī)械式真多圈絕對值編碼器。此編碼器在數(shù)據(jù)采集和記憶方面表現(xiàn)卓越，多圈編碼設(shè)計可精確記錄浮球的位置變化，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性與準(zhǔn)確性。同時，因其獨特的機(jī)械結(jié)構(gòu)和編碼原理，它不受停電、環(huán)境干擾等因素影響，極大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可靠性與穩(wěn)定性，從而為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析奠定堅實基礎(chǔ)。

（3）軟件技術(shù)上，多維數(shù)據(jù)分析輔助決策系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其中多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合利用多傳感器信息，整合不同來源、模式、媒質(zhì)、時間和形式的海洋數(shù)據(jù)，基于深度學(xué)習(xí)方法融合原位觀測、衛(wèi)星數(shù)據(jù)等，減少垂直方向雜散信號，并通過特定架構(gòu)和插值處理生成融合數(shù)據(jù)集，為研究和生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。

3 項目創(chuàng)新點

（1）更高的穩(wěn)定性：采用團(tuán)隊自主研發(fā)的機(jī)械式真多圈絕對值編碼器，其獨特的機(jī)械結(jié)構(gòu)和編碼機(jī)制可實現(xiàn)掉電記憶功能，即使在斷電情況下，它也能自動保存當(dāng)前狀態(tài)，無需手動恢復(fù)。這一創(chuàng)新大幅提高了數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，保障了設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下可靠運行。

（2）更強(qiáng)的抗干擾性：產(chǎn)品搭載了嵌入式自動矯正技術(shù)，其內(nèi)部算法能夠在外界因素波動劇烈的情況下，自動對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正。這一技術(shù)有效提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性，讓設(shè)備在惡劣環(huán)境中依然能夠保持穩(wěn)定的性能。

（3）更高的精度：團(tuán)隊通過雙輪盤精度調(diào)整技術(shù)將分辨率從5 mm提升至1 mm，實現(xiàn)了對機(jī)械因細(xì)微變動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偏差的校正。這一創(chuàng)新顯著提升了產(chǎn)品的測量精度，滿足了更高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)需求。

（4） 技術(shù)創(chuàng)新融合：產(chǎn)品首次融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及空間模態(tài)分析算法技術(shù)。通過這種創(chuàng)新融合，產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理和分析方面智能化水平更高，數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性得到極大提升。

（5）智慧展示平臺：團(tuán)隊自主開發(fā)的數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果智慧展示平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)利用的最大化。