本发明涉及压差式液位传感器领域，尤其涉及一种基于powerbus的压差式静力水准仪及液位修正算法。
背景技术：
1、静力水准仪是一种广泛应用于路基、大坝、桥梁、隧道等工程结构中的监测设备。在实际应用中，在参考点和受测点上分别安装一台静力水准仪，将其放置在一个固定的水平基点上，在测点相对于参考点上升或下降时，各个测点会产生压力变化，从而计算出各个测点相对水平基点的升降变化。随着应用领域的多样化和监测需求的日益增加，对监测设备的量程、精度、尺寸、适应性、防护水平的要求也日益严格。目前已有的静力水准仪种类繁多，经过研究发现，目前已有的静力水准仪具有结构复杂、量程小、损坏率高、长期稳定性差、需要定期的重新标定、维护费用高、信号输出形式固定、受外界环境(如温度)影响大等缺点，另外，部分传感器安装要求较高、测量精度较差、可靠性方面存在缺陷。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种结构简单、使用方便、成本低、精度高、适用范围广、融入液位修正算法且易于维护的压差式静力水准仪。本发明还提供一种能增加测量的精确度的液位修正算法。
2、为此，本发明采用以下技术方案：
3、一种基于powerbus的压差式静力水准仪，包括固定连接的储液腔和电路腔，所述储液腔和所述电路腔之间形成通孔，所述通孔中设置有电路单元，多个所述压差式静力水准仪之间的储液腔和电路腔分别连通，所述电路单元包括mcu模块和与其电性连接的温度传感器模块、基准电源模块、数据储存芯片、powerbus通讯模块和压力传感器；所述电路腔两侧还设置有powerbus通讯接口；
4、所述mcu模块用于接收所述温度传感器模块和所述压力传感器的数据处理后存入所述数据储存芯片；
5、所述基准电源模块用于为所述电路单元中其它部件供电；
6、所述powerbus通讯模块用于通过所述powerbus通讯接口在各压差式静力水准仪之间传递数据；
7、所述电路腔通过与其固定连接的底板与待测平面固定连接。
8、优选的是，所述储液腔顶部还设置有透明的液体观察窗和水平泡槽；
9、所述液体观察窗用于观察所述储液腔内部是否有气泡留存；
10、所述水平泡槽用于通过在其上活动连接的水平泡来判断压差式静力水准仪的安装是否水平。
11、一种基于压差式静力水准仪的液位修正算法，包括以下步骤：
12、s1，采集数据：
13、使用所述温度传感器模块和所述压力传感器采集共n次的液位高度值h(n)和温度值t(n)，n∈[1,n]，n为时间点；
14、s2，滤除液位差值的波动值：
15、计算相邻时间点的液位差h(n)，h(n)＝h(n+1)-h(n),n≤n-1；
16、使用五次多项式拟合所述时间点n和所述相邻时间点的液位差h(n)，如式(1)所示：
17、h(n)＝ih+a1·n+a2n2+a3n3+a4n4+a5n5； (1)
18、其中，ih、a1、a2、a3、a4和a5均为常数项；
19、得到所述ih、a1、a2、a3、a4和a5后带回式(1)，再带入所述时间点n计算得到修正后的相邻时间点液位差h′(n),(n≤n-1)的关系模型；
20、s3，构建液位误差与温度差的关系模型：
21、计算相邻时间点的温度差t(n)，t(n)＝t(n+1)-t(n),n≤n-1；
22、使用五次多项式拟合所述修正后的相邻时间点液位差h′(n)和所述相邻时间点温度差t(n)，如式(2)所示：
23、h′(n)＝it+b1·t(n)+b2t(n)2+b3t(n)3+b4t(n)4+b5t(n)5； (2)
24、其中，it、b1、b2、b3、b4和b5均为常数项；
25、得到it、b1、b2、b3、b4和b5后带回式(2)，并用d代替h′(n)，t代替t(n)，得到液位误差与温度差的关系模型，有式(3)：
26、d＝it+b1·t+b2t2+b3t3+b4t4+b5t5； (3)
27、其中，d表示温度变化造成的液位误差，t表示任意时刻的温度差；
28、s4，进行液位差修正：
29、使用所述温度传感器模块和所述压力传感器获取采集时刻的液位高度值和新的温度值后，计算采集时刻与采集时刻的上一时刻的温度差值并带入式(3)得到所述采集时刻的液位误差；
30、使用所述采集时刻的液位高度值减去所述采集时刻的液位误差得到采集时刻的修正后的液位高度值。
31、优选的是，s1中所述n次的采集数据在一周内采集完成。
32、优选的是，采集液位高度值和温度值时，每一个小时采集一次。
33、优选的是，还包括s5，使用滑动窗口的方式完善模型：
34、使用不断获取的新的液位高度值和温度值继续拟合模型，不断完善s2中的修正后的相邻时间点液位差的关系模型和s3中的液位误差与温度差的关系模型。
35、优选的是，s3中的任意时刻在s1中获取n次数据的时间之后。
36、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
37、1、本发明的压差式静力水准仪的mcu模块中加入了液位修正算法，通过高阶多项式拟合算法减小了由于温度变化引起的测量误差，并能通过滑动窗口的方式自适应地对数据进行拟合修正，提高了测量的精确度。
38、2、本发明的压差式静力水准仪采用powerbus方式进行通讯，将供电线与信号线合二为一，避免了在施工中出现的接线错误。
39、3、本发明的压差式静力水准仪零件数量及复杂程度大幅度简化，结构简单，制造成本低。
40、4、本发明的压差式静力水准仪使用硅压构成的惠更斯电桥感压元件和智能放大器(asic)，实现了压力的采样和转换，测量精度较高。
1.一种基于powerbus的压差式静力水准仪，包括固定连接的储液腔和电路腔，所述储液腔和所述电路腔之间形成通孔，所述通孔中设置有电路单元，多个所述压差式静力水准仪之间的储液腔和电路腔分别连通，其特征在于：所述电路单元包括mcu模块和与其电性连接的温度传感器模块、基准电源模块、数据储存芯片、powerbus通讯模块和压力传感器；所述电路腔两侧还设置有powerbus通讯接口；
2.根据权利要求1所述的压差式静力水准仪，其特征在于：所述储液腔顶部还设置有透明的液体观察窗和水平泡槽；
3.一种基于权利要求1或2所述的压差式静力水准仪的液位修正算法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的液位修正算法，其特征在于：s1中所述n次的采集数据在一周内采集完成。
5.根据权利要求4所述的液位修正算法，其特征在于：采集液位高度值和温度值时，每一个小时采集一次。
6.根据权利要求3所述的液位修正算法，其特征在于：还包括s5，使用滑动窗口的方式完善模型：
7.根据权利要求3所述的液位修正算法，其特征在于：s3中的任意时刻在s1中获取n次数据的时间之后。
