[摘 要]城市地下水液位监测是一个有着很深价值的研究问题，面对夏季降水的增多，对于城市地下水液位的准确掌握直接影响到市民的安全出行。设计一套精度高，实时性好，可靠性高的地下水液位监测系统很有价值。本文主要讨论了该系统的设计，以及对于液位算法的一些改进。
　　[关键词]超声波；液位监测；多传感器融合
　　中图分类号：S115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0065-01
　　0 前言
　　近年来，在我国南方以及中原地区由于暴雨所导致的问题比比皆是，从个人角度来讲威胁到了我们的财产以正常出行，从公共安全角度来讲，破坏了公共财产甚至造成了损失，除此之外还会带来环境污染。虽然已有学者提出了相关的解决方案，诸如加高容易积水路面的高度，但是仍然不能很好解决问题，此外对于行人和车辆做出警告指示。迄今为止完整的地下水液位监测系统还没有形成。结合以上情况，本文基于上位机、中间机、下位机、设计了城市道路积水多点监测系统，实现了低成本、易维护和高稳定性的道路水位的实时监测及预报技术，并进行了相关实验。本设计选用的超声波液位传感器硬件设备可以方便地安装在城市地下水盖子下方不显眼的地方；而配合GPS的远程定位以及远程传输功能，实时下雨量在何时何地都可以在电脑上轻松追踪、查看并及时预警。超声波传感器的优点在于准确、安全、易于维护方面有不可替代的优势。
　　1 系统简介
　　本系统主要包括三部分，大体来讲就是下位机、中间机、上位机。下位机负责采集信号，中间负责将下位机采集到的信号进行处理，处理之后将信息传递给上位机（图1）。
　　当液面不在设置的报警区间后，会自动进行报警，以LED指示灯亮和蜂鸣器响为报警信号，单片机处理完数据后，将数据通过串行口传送给上位机（图2）。
　　地下水液位监测系统主要是通过传感器监测液面的高度，获取参数。进而对下雨量进行准确评估。必要时进行相关预警。但是单个传感器在数据采集的过程中，会受到环境因素的干扰也会存在相应的测距盲区。导致测量精度不够。对于系统而言则会造成错误决策。为了能够使系统获得准确，全面的信息，进而做出正确的决策。多传感器数据融合的方法则显得尤为关键。此设计中使用超声波传感器与湿度传感器协同合作。
　　2 关键技术
　　异类传感器能够集合多类传感器的特性，从多个维度获得信息，与单传感器相比，多传感器的优势在于抗干扰能力强，采集到的信息准确，监测范围大，故障可能性小，数据可信度高。
　　首先，设备的可靠性和可维护性高，检测覆盖范畴大；其次，降低了设备的冗余度，从而改善了系统的可靠性；最后，多传感器信息融合技术能够减小噪声因素消除不确定因素对分析结果的干扰。与单类型传感器系统相比，融合多类型传感器数据的综合分析主要具有以下优势：系统的生存能力得到极大改善，空间与时间范围得到很大提高，增强了探测结果的可靠性，能够将检测到的数据进行充分利用。
　　多传感器融合技术利用了已有的各类型传感器，传感器排列方式与比单类型传感器相比更为合理和节省。从一定程度上来讲，减少了系统成本，降低了维护难度，提高了可靠性。
　　为了提高液位监测的精度，需要在数据层进行多传感器数据融合。按各传感器信息处理的程度可以分为分布式、集中式和混合式。分布式融合按照“先局部处理，再整体处理”的流程，先进行局部处理即对原始数据进行预处理，通过相应准则做出决策，由融合中心进行最终决策。优点在于化整为零（大系统变成小系统）、融合速度快、运算单元数目多、适合并行处理、可靠性比较高、容错能力比较强。缺点在于融合精度比较差。本设计使用分布式结构融合方式，拓扑结构如图3所示。
　　3 单井液位程序结构流程图（图4）
　　4 结语
　　造成城市地下水液位测量不准确现象的原因很多，情况很复杂，目前这方面研究还比较少，测量方法、精度，等方面有待于继续改进。目前存在的问题就在于各方面基礎设施，机制不健全，缺乏统一的标准，使用多传感器明显比使用单传感器精度高，但是对于多传感器融合技术有待于继续研究。
　　参考文献
　　[1] 雷建龙.便携式液位测量仪的研制[J].传感技术学报，2006，19（4）：1118-1120.
　　[2] 基于ARM的油罐车油位测量系统的设计与研究[D].山东：山东理工大学，2011.
　　[3] 张光鲁.车辆油耗检测系统设计[D].北京：北方工业大学，2009.
　　作者简介
　　张海鸥（1993.02--）女，宁夏中卫市人，研究生学历，信息与通信工程专业。