栗克国，李志飞，刘瑞恒

（1.交通运输部天津水运工程科学研究院，天津300456；2.天津水运工程勘察设计院，天津300456）

水位测量是模型试验和工程应用中最重要的一项工作，在河道、航道、港池、水槽等模型试验中，实时精确的水位数据的模型试验需要的基本参数，也是模型试验过程控制的重要依据之一。传统的模型水位测量仪器，如探针水位仪、跟踪式水位仪、电容式水位仪、压力式水位仪、浮子式水位仪、超声水位仪等一般都不能同时满足实时、精确及高可靠性要求[1]。应用于原型观测的水位测量设备，如雷达水位仪、气泡水位仪等，不仅尺寸体积较大难以应用在模型试验，而且测量精度亦难以满足模型试验需要。

随着技术进步，水位仪作为水位测量工具，越来越向着高精度、高可靠性、智能化、无线化方向发展。

NB-IOT 技术是物联网技术的一种，其专注于低功耗广覆盖、是一种可在世界范围内广泛使用并推广的新技术。具有功耗小、连接点多、覆盖面积广、传输速率低、消耗成本低、易于优化架构等特点，在车联网、智慧水利、智能家居等领域应用中崭露头角[2-3]。

结合模型试验水位测量需求及现有设备特点，本文设计了基于STM32 及NB-IOT 的超声跟踪式水位仪，通过滚珠丝杠带动超声传感器的结构，将滚珠丝杠和超声传感器联合使用，在保证短距超声传感器采集精度的基础上，使用滚珠丝杠扩展总体测量量程，实现高精度较大量程的模型试验水位自动测量。通过引入NB-IOT 模块，实现了水位数据的无线传输和多台设备的无线组网。……