CN107528776A - 一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关 - Google Patents

一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关 Download PDF

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张庆煌
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Abstract

一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，通过设置电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块，所述微控制器模块分别与所述电源模块、所述有线网络模块、所述微控制器模块、所述可控电源输出模块、所述PWM调光输出模块、所述RS485接口模块、所述漏水检测电路模块连接。具有接口多、功能强大、连接方便的特点。

Description

一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关。
背景技术
随着社会对于海洋资源的不断探索，出现了多种不同型号以及接口的连接设备，但是由于现有的网关功能比较少，只能通过不断增加其他的网关接口才能实现进一步的功能拓展。而网关设置在海洋环境中，当遇到漏水等现象时不能及时的进行反馈，给后期的维修检测造成了不必要的工作量。
因此，针对现有技术不足，提供一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，具有接口多，连接方便，成本较低，并具有PWM调光输出、漏水检测功能。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，设置有电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块，所述微控制器模块分别与所述电源模块、所述有线网络模块、所述微控制器模块、所述可控电源输出模块、所述PWM调光输出模块、所述RS485接口模块、所述漏水检测电路模块连接。
优选的，上述漏水检测电路模块设置于所述网关的外壳内。
优选的，上述漏水检测电路模块设置有漏水检测传感器和漏水处理单元，漏水检测传感器与所述漏水处理单元电连接，所述漏水检测传感器设置为漏水检测线1、漏水检测线2，且漏水检测线1、漏水检测线2的端部互不接触。
优选的，上述漏水处理单元设置电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U4；
比较器U4的2脚与电阻R1的一端连接，比较器U4的8脚与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接且接电源VCC，比较器U4的1脚与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接，比较器U4的3脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端连接，比较器U4的4脚与电阻R3的另一端、漏水检测线2的一端接地连接，电阻R4的另一端与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接，电阻R5的另一端与所述微控制器模块连接。
优选的，上述微控制器模块设置有芯片U1，
所述有线网络模块设置为超级网口，一端通过网线接有线网络，另一端与微控制器模块的主控芯片U1连接；
所述超级网口设置为芯片U3，芯片U3的8脚与芯片U1的8脚连接，芯片U3的9脚与芯片U1的9脚连接，芯片U3的4脚与芯片U1的10脚连接。
优选的，上述PWM调光输出模块设置有电阻R6，接口PWM；
电阻R6的一端与芯片U1的13脚连接，电阻R6的另一端与接口PWM连接。
优选的，上述RS485接口模块设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、稳压二极管TVS1、稳压二极管TVS2、稳压二极管TVS3、接口P1、接口P2；
熔断器F1的一端与U2的6脚连接，熔断器F1的另一端与稳压二极管TVS1的一端、接口P1的一端、稳压二极管TVS3的一端连接，稳压二极管TVS1的另一端接地连接，熔断器F2的一端与芯片U2的7脚连接，熔断器F2的另一端与稳压二极管TVS3的另一端、稳压二极管TVS2的一端、接口P2的一端连接，稳压二极管TVS2的另一端接地连接。
优选的，上述可控电源输出模块设置有电机控制模块；
所述电机控制模块设置有电阻R7、电阻R8、三极管Q1；电阻R7的一端与芯片U1的12脚连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端、三极管Q1的栅极连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的源极接地连接，所述三极管Q1的漏极与电机M的一端连接，电机M的另一端连接12V电源。
优选的，芯片U1型号为STM32F030。
优选的，上述电源模块为宽电压输入5-36V的电压，输出3.3V、12V、24V电压。
本发明通过设置有电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块，所述微控制器模块分别与所述电源模块、所述有线网络模块、所述微控制器模块、所述可控电源输出模块、所述PWM调光输出模块、所述RS485接口模块、所述漏水检测电路模块连接,将不同格式的协议接口能够进行统一输出，极大的方便了连接成本，并通过在网关中设置PWM调光输出模块等其他连接模块使得网关的功能更加强大，通过设置漏水检测电路模块，进一步的保证了网关的安全可靠性。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关的系统框图。
图2是本实用本发明一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1。
如图1-2所示，一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，设置有电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块。
微控制器模块分别与电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块连接。
电源模块为宽电压输入5-36V的电压，输出3.3V、12V、24V电压。经过DC-DC降压模块产生3.3V电压供各内部电路工作；利用DC-DC升降压模块产生12V供传感器和自清洁电机工作、理由DC-DC升降压模块产生24V电压供传感器工作。
漏水检测电路模块设置在网关的外壳上，用以存在漏水时及时进行监测报警。
漏水检测电路模块设置有漏水检测传感器和漏水处理单元，漏水检测传感器与所述漏水处理单元电连接。漏水检测传感器设置为漏水检测线1、漏水检测线2，且漏水检测线1、漏水检测线2的端部互不接触。漏水检测传感器为双螺旋结构的一组双绞漏水检测线，且线芯牢牢嵌入线轴中；线为快干线缆，可借助水的虹膜吸附作用，微量的水份即可就可以被吸附接触到检测芯，反应灵敏；同时由于线缆的快干特性，擦干净水份很快就可以恢复正常，从而保证了网关在海洋湿润环境中的安全有效运行。
漏水处理单元设置电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U4。比较器U4的2脚与电阻R1的一端连接，比较器U4的8脚与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接且接电源VCC，比较器U4的1脚与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接，比较器U4的3脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端连接，比较器U4的4脚与电阻R3的另一端、漏水检测线2的一端接地连接，电阻R4的另一端与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接，电阻R5的另一端与所述微控制器模块连接。
微控制器为设备的核心，实现功能包括：
a)可配置的线性校准数据，在水质参数变化不大的范围内，可通过该线性校准数据进行简单的在线校准，而无需专业的实验室校准；
b)可配置不同的传感器通信速率、常见的已知协议类型等，最多同时接16个不同的水质传感器；
c)根据配置，切换不同的通信速度，读取不同的传感器数据，并叠加线性校准数据，存储到专用地址以发送到物联网平台；
d)控制传感器清洁电机按照预设的情况启动和停止，从而实现传感器的电极表面清洁；
e)控制LED灯的开关和亮度变化控制，从而保证水下视频采集；
f)监测漏水情况并上报物联网服务器。
微控制器模块设置有芯片U1，U1型号可以选择STM32F030，也可以选择其他型号的芯片。
有线网络模块设置为超级网口，一端通过网线接有线网络，另一端与微控制器模块的主控芯片U1连接。
具体的，超级网口设置为芯片U3，芯片U3的8脚与芯片U1的8脚连接，芯片U3的9脚与芯片U1的9脚连接，芯片U3的4脚与芯片U1的10脚连接。
PWM调光输出模块设置有电阻R6和接口PWM。PWM调光输出模块通过控制PWM的输出与停止，控制LED灯的亮灭，通过调节PWM占空比的大小，控制LED灯的亮度变化，从而为水下电子仓连接的水下视频采集器提供合乎要求的补光。
电阻R6的一端与芯片U1的13脚连接，电阻R6的另一端作为接口PWM。
具体的，RS485接口模块设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、稳压二极管TVS1、稳压二极管TVS2、稳压二极管TVS3、接口P1、接口P2。
熔断器F1的一端与U2的6脚连接，熔断器F1的另一端与稳压二极管TVS1的一端、接口P1的一端、稳压二极管TVS3的一端连接，稳压二极管TVS1的另一端接地连接，熔断器F2的一端与芯片U2的7脚连接，熔断器F2的另一端与稳压二极管TVS3的另一端、稳压二极管TVS2的一端、接口P2的一端连接，稳压二极管TVS2的另一端接地连接。
该可控电源输出模块还设置有电机控制模块。通过功率MOS管或继电器接传感器自清洁电机，通过12V电源的输出控制，控制电机的启动与停止，从而精确控制对传感器表面进行自动清洁。
电机控制模块设置有电阻R7、电阻R8、三极管Q1；电阻R7的一端与芯片U1的12脚连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端、三极管Q1的栅极连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的源极接地连接，所述三极管Q1的漏极与电机M的一端连接，电机M的另一端连接12V电源。
电源模块为宽电压输入5-36V的电压，输出3.3V、12V、24V电压。
本发明通过设置有电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块，所述微控制器模块分别与所述电源模块、所述有线网络模块、所述微控制器模块、所述可控电源输出模块、所述PWM调光输出模块、所述RS485接口模块、所述漏水检测电路模块连接,将不同格式的协议接口能够进行统一输出，极大的方便了连接成本，并通过在网关中设置PWM调光输出模块等其他连接模块使得网关的功能更加强大，通过设置漏水检测电路模块，进一步的保证了网关的安全可靠性。
本实施例的用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，可读取不同的数字传感器数据，并可进行一点线性校准，以及针对水下电子仓的功能扩展，主要应用于长期工作于水下的海洋牧场、人工鱼礁的水下电子仓内物联网水质传感器网关。将水质传感器数据进行读取并传输到物联网平台的网关，同时针对实际应用做了专门的功能扩展，具有漏水监测、传感器清洁控制、视频采集补光开关与亮度调节控制功能。
本实施例的用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，可针对不同协议、不同通信速率、不同通信格式的RS485接口的数字水质传感器进行数据的读取并统一数据格式，并以统一的格式供不同的物联网平台读取和存储，物联网平台可通过简单的工具软件修改平台地址和端口；除传感器连接之后，网关还可以控制电机的转动实现电极的自动清洁、电子仓漏水的自动报警、电子仓补光装置的开关控制和亮度调节控制，具有接口多，功能齐全，操作方便的特点。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：设置有电源模块、有线网络模块、微控制器模块、可控电源输出模块、PWM调光输出模块、RS485接口模块、漏水检测电路模块，所述微控制器模块分别与所述电源模块、所述有线网络模块、所述微控制器模块、所述可控电源输出模块、所述PWM调光输出模块、所述RS485接口模块、所述漏水检测电路模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述漏水检测电路模块设置于所述网关的外壳内。
3.根据权利要求2所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述漏水检测电路模块设置有漏水检测传感器和漏水处理单元，漏水检测传感器与所述漏水处理单元电连接，所述漏水检测传感器设置为漏水检测线1、漏水检测线2，且漏水检测线1、漏水检测线2的端部互不接触。
4.根据权利要求3所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述漏水处理单元设置电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和比较器U4；
比较器U4的2脚与电阻R1的一端连接，比较器U4的8脚与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接且接电源VCC，比较器U4的1脚与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接，比较器U4的3脚与电阻R2的另一端、电阻R3的一端连接，比较器U4的4脚与电阻R3的另一端、漏水检测线2的一端接地连接，电阻R4的另一端与电阻R1的另一端、电阻R2的另一端连接，电阻R5的另一端与所述微控制器模块连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：
所述微控制器模块设置有芯片U1，
所述有线网络模块设置为超级网口，一端通过网线接有线网络，另一端与微控制器模块的主控芯片U1连接；
所述超级网口设置为芯片U3，芯片U3的8脚与芯片U1的8脚连接，芯片U3的9脚与芯片U1的9脚连接，芯片U3的4脚与芯片U1的10脚连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述PWM调光输出模块设置有电阻R6，接口PWM；
电阻R6的一端与芯片U1的13脚连接，电阻R6的另一端与接口PWM连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述RS485接口模块设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、稳压二极管TVS1、稳压二极管TVS2、稳压二极管TVS3、接口P1、接口P2；
熔断器F1的一端与U2的6脚连接，熔断器F1的另一端与稳压二极管TVS1的一端、接口P1的一端、稳压二极管TVS3的一端连接，稳压二极管TVS1的另一端接地连接，熔断器F2的一端与芯片U2的7脚连接，熔断器F2的另一端与稳压二极管TVS3的另一端、稳压二极管TVS2的一端、接口P2的一端连接，稳压二极管TVS2的另一端接地连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述可控电源输出模块设置有电机控制模块；
所述电机控制模块设置有电阻R7、电阻R8、三极管Q1；电阻R7的一端与芯片U1的12脚连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端、三极管Q1的栅极连接，电阻R8的另一端与三极管Q1的源极接地连接，所述三极管Q1的漏极与电机M的一端连接，电机M的另一端连接12V电源。
9.根据权利要求8所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：芯片U1型号为STM32F030。
10.根据权利要求9所述的一种用于水下电子仓的水质传感器物联网网关，其特征在于：所述电源模块为宽电压输入5-36V的电压，输出3.3V、12V、24V电压。
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