CN108662995A - 一种积雪深度变化实时监测数据传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种积雪深度变化实时监测数据传输装置,包括壳体以及立杆,壳体包括放置箱和盖板,放置箱内设置有高能锂电池、微处理器以及电量监测模块,微处理器电连接有GPS模块、蓝牙模块以及LoRa射频收发模块;盖板上连接有门板,门板的端部设置有电磁锁;立杆上设置有指纹解锁装置,立杆的中部固定有太阳能板组件,太阳能板组件的电能输出端与高能锂电池相连,立杆的另一端设置有测距传感器,测距传感器电连接有通过导线与微处理器电连接的主控开关,主控开关通过信号线电连接微处理器;本发明具有智能化、节省能源、续航时间长、密封效果好、耐腐蚀能力强、数据传输距离远、管理方便的优点。
Description
技术领域
本发明属于雪情监测用设备技术领域,具体涉及一种积雪深度变化实时监测数据传输装置。
背景技术
在我国北方,冬季的降雪比较频繁,有些地区甚至会出现长时间的持续性降雪,尤其是我国的北方的牧区,长时间的持续性降雪或者暴雪的积雪深度很深,对牲畜的养殖带来严重的威胁。
为了能及时做出有效的雪灾应急应对措施,需要对固定片区进行降雪监测,通过监测装置对监测区域内积雪深度的变化情况来实时了解该监测区域内的降雪速度情况,一旦有区域暴雪或者降雪量大或者降雪速度快的趋势,政府部门的相关人员能够第一时间做好抢险救援工作。
然而,目前的积雪深度变化监测装置有以下局限性:1、监测装置的监测半径小,且数据传输距离近,需要设置的监测装置数量较多,造成数据采集分析时间长,而影响后续的救援工作;2、北方地理环境比较特殊,多为丘陵高地,而且风力较高,一旦出现降雪天气,一个监测点很难代表一个区域内的降雪情况,使得传统的降雪监测数据不够准确;3、传统的监测装置为更换式的蓄电池供电或者市政直供电,由于北方地域广阔,如果蓄电池电量用尽,对远距离的蓄电池的更换工作将变得繁杂,而且市政直供电的方式拉扯的专用电线的距离也很长,使得监测装置的施工安装工作变得复杂繁重。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种智能化、节省能源、续航时间长、密封效果好、耐腐蚀能力强、数据传输距离远、管理方便的积雪深度变化实时监测数据传输装置。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种积雪深度变化实时监测数据传输装置,包括壳体以及立杆,所述壳体包括埋设在地下的放置箱以及设置在放置箱上端的盖板,放置箱内设置有高能锂电池、微处理器以及电量监测模块,所述微处理器电连接有GPS模块、蓝牙模块以及LoRa射频收发模块;所述盖板上通过合页连接有门板,所述门板的端部设置有电磁锁;所述立杆固定在盖板的中部,立杆上靠近盖板的一端设置有与微处理器电连接的指纹解锁装置,立杆的中部固定有太阳能板组件,所述太阳能板组件的电能输出端与高能锂电池相连,立杆的另一端设置有与微处理器通过信号线单向连接的测距传感器,所述测距传感器电连接有通过导线与微处理器电连接的主控开关,所述主控开关通过信号线电连接微处理器。
进一步,所述放置箱、盖板以及立杆均为玻璃钢材质,其中盖板通过粘结剂固定在放置箱的上端。
进一步,所述粘结剂为聚酰胺树脂与环氧树脂混合而成。
进一步,所述门板与盖板接触的端面设置有用于提高密封性能的密封条。
进一步,所述指纹解锁装置包括指纹中央处理器,所述指纹中央处理器电连接有指纹识别传感器、指纹存储器以及指纹控制电路板,所述指纹中央处理器与电磁锁通过信号线相连,并且指纹控制电路版以及电磁锁通过导线电连接微处理器。
进一步,所述测距传感器为超声波测距传感器。
进一步,所述电量监测模块通过信号线与高能锂电池电连接。
进一步,所述电量监测模块通过信号线与微控制器电连接。
进一步,所述LoRa射频收发模块通过LoRa射频网络连接有LoRa网关。
进一步,所述LoRa网关通过RS485总线连接有交换机,所述交换机通过光纤网络连接有终端机。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明采用LoRa射频收发模块与LoRa网关实现监测数据和控制信息的远距离实时快速传输,能够实现一个LoRa网关同时连接多个LoRa射频收发模块,对多个监测点的监测数据实时接收,并通过交换机反馈至终端机进行存储分析;
2、本发明的壳体采用玻璃钢材质,使得壳体具有良好的耐腐蚀性能,且具有较高的机械强度和绝缘隔热性能,使得埋设在地下的壳体的使用寿命更长;
3、本发明中的用电元器件通过高能锂电池提供电源,而高能锂电池的电量通过太阳能组件进行转换储存,并且通过电量监测模块对高能锂电池的电量进行实时监测,以便及时对高能锂电池进行充电,而且能有效防止太阳能组件对高能锂电池充电式充入的电量过高而损坏高能锂电;
4、本发明通过测距传感器对地面积雪厚度的变化情况进行实时监测,并且测距传感器为常闭式传感器,只有在需要监测雪情的情况下才会通过微处理器打开主控开关对测距传感器进行开启,从而有效避免数据的传输频率过高而影响设备的使用效果和寿命;
5、本发明通过指纹解锁装置与电磁锁的相互配合,提高积雪深度变化实时监测数据传输装置管理的便捷性,只有给予授权的管理人员通过指纹识别验证后才能够开启电磁锁打开门板,对放置箱内的元器件进行检修;
总之,本发明具有智能化、节省能源、续航时间长、密封效果好、耐腐蚀能力强、数据传输距离远、管理方便的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的内部结构示意图。
图3为本发明的控制框图。
图4为本发明中指纹解锁装置的结构框图。
图5为本发明的系统框图。
图中:1、壳体,101、放置箱,102、盖板,2、立杆,3、高能锂电池,4、微处理器,5、监测模块,6、GPS模块,7、蓝牙模块,8、LoRa射频收发模块,9、门板,10、电磁锁,11、指纹解锁装置,1101、指纹中央处理器,1102、指纹识别传感器,1103、指纹存储器,1104、指纹控制电路板,12、太阳能板组件,14、测距传感器,15、主控开关,16、LoRa网关,17、交换机,18、终端机。
具体实施方式
面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示,一种积雪深度变化实时监测数据传输装置,包括壳体1以及立杆2,所述壳体1包括埋设在地下的放置箱101以及设置在放置箱101上端的盖板102,放置箱101与盖板102构成封闭的容纳空间,放置箱101内设置有向装置的用电模块提供电能的高能锂电池3、作为装置处理中心的微处理器4以及用于监测高能电池3蓄电量的电量监测模块5,所述微处理器4电连接有用于对装置进行定位的GPS模块6、用于装置与管理员手机之间短距离数据传输的蓝牙模块7以及用于远距离收发数据信息的LoRa射频收发模块8;所述盖板102上通过合页连接有门板9,所述门板9的端部设置有电磁锁10,电磁锁10将门板9与盖板102之间进行有效的锁定;所述立杆2固定在盖板102的中部,立杆2上靠近盖板102的一端设置有与微处理器4电连接的指纹解锁装置11,指纹解锁装置11用于装置的解锁管理,立杆2的中部固定有太阳能板组件12,所述太阳能板组件12的电能输出端与高能锂电池3相连,从而使得太阳能板组件12将太阳能转换为电能储存在高能锂电池3内,立杆2的另一端设置有与微处理器4通过信号线单向连接的测距传感器14,所述测距传感器14电连接有通过导线与微处理器4电连接的主控开关15,所述主控开关15通过信号线电连接微处理器4,从而使得,在春、夏、秋季以及冬季中非降雪天气中测距传感器4处关闭状态,只有即将进入降雪天气时,微处理器4通过接收到的远程控制指令,通过控制主控开关15的接通来开启测距传感器14进行监测积雪深度的变化
本实施例中,所述放置箱101、盖板102以及立杆2均为玻璃钢材质,玻璃钢材质具有良好的耐腐蚀性和较高的机械强度,能够有效延长放置箱101和盖板102的使用寿命,其中盖板102通过粘结剂固定在放置箱101的上端:所述粘结剂为聚酰胺树脂与环氧树脂混合而成,从而使放置箱101与盖板102良好的粘结在一体构成一个良好的封闭空间;所述门板9与盖板102接触的端面设置有用于提高密封性能的密封条,密封条能够起到良好的防水密封效果,有效避免风沙和雨水进入放置箱101内,从而保证放置箱内电气设备的安全性;所述指纹解锁装置11包括指纹中央处理器1101,所述指纹中央处理器1101电连接有指纹识别传感器1102、指纹存储器1103以及指纹控制电路板1104,所述指纹中央处理器1101与电磁锁10通过信号线相连,并且指纹控制电路版1104以及电磁锁10通过导线电连接微处理器4,从而使得,只有在被授权的管理人员通过指纹验证后才会开启电磁锁10,然后开启门板9对放置箱101内的电器元件进行检修维护;所述测距传感器14为超声波测距传感器,超声波测距传感器具有精确的监测效果,能够准确的检测出每个监测点的积雪厚度变化情况;所述电量监测模块5通过信号线与高能锂电池3电连接;所述电量监测模块5通过信号线与微控制器4电连接,从而使得电量监测模块5实时监测高能锂电池3的电量变化,当高能锂电池3的电量低于设定储存电量值时,将开启充电电路,通过太阳能板组件向高能锂电池3进行充电,当高能锂电池3内的储电量达到设定的上限电量时,通过微控制器4将关闭充电电路,高能锂电池3充电结束;所述LoRa射频收发模块8通过LoRa射频网络连接有LoRa网关16,并且每个LoRa网关16对应至少8个监测点的LoRa射频收发模块8,并能够实时与其对应的LoRa射频收发模块8进行数据信息传输;所述LoRa网关16通过RS485总线连接有交换机17,所述交换机17通过光纤网络连接有终端机18,从而使得LoRa网关16接收到的LoRa射频收发模块8的数据实时传输至后台终端机18,使得后台管理人员实时了解积雪深度变化情况,并且后台管理人员能够通过终端机18发出控制指令通过交换机17传输至LoRa网关16后发送至LoRa射频收发模块8,最终被微处理器4接收,微处理器4根据接收到的指令做出相应动作。
本发明在使用时,在一个检测区域内设置多个监测点,每个监测点设置一个本发明中的积雪深度变化实时监测数据传输装置,多个监测点的设置方式为,在以一个LoRa网关16为圆心的方圆20公里内选取至少8个监测点,每个监测点设置一个本发明所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,且每个积雪深度变化实时监测数据传输装置对应有各自的地理位置信息编码,其地理位置信息的设定通过GPS模块6得以实现,即每个积雪深度变化实时监测数据传输装置在进行积雪深度变化检测时以其对应唯一的地理位置信息编码向LoRa网关16进行传输,终端机18接收到每个LoRa网关16对应的所有LoRa射频收发模块8发送的测距传感器14监测的距离,经过运算后选取前后测距传感器14监测数据的动态差值的平均值,其具体的计算方法如下:
其中,St为监测的t时刻以一个LoRa网关为中心的监测区域内积雪深度的平均值,Lt为t时刻该LoRa网关对应的所有积雪深度变化实时监测数据传输装置中的测距传感器监测到的积雪深度变化之和,Kt为积雪深度变化实时监测数据传输装置中的测距传感器监测的初始监测距离,Lt为t时刻第i个积雪深度变化实时监测数据传输装置中的测距传感器监测到的距离,n为积雪深度变化实时监测数据传输装置的数量。
本发明在春、夏、秋及冬季中非降雪天气时,测距传感器14为关闭状态,当天气预报发出即将下雪的预报时,后台管理人员通过终端机18发出相应监测区域中的LoRa网关16对应的所有积雪深度变化实时监测数据传输装置中的测距传感器14开启的指令,指令通过交换机交互之后,通过LoRa网关16发送至每个积雪深度变化实时监测数据传输装置的LoRa射频收发模块8,然后微处理器4根据指令控制主控开关15来开启测距传感器14来对每个监测点的积雪深度进行间断的监测,最终监测数据经过后台终端机18的计算后,得出监测区域内积雪深度的变化情况。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种积雪深度变化实时监测数据传输装置,包括壳体(1)以及立杆(2),其特征在于:所述壳体(1)包括埋设在地下的放置箱(101)以及设置在放置箱(101)上端的盖板(102),放置箱(101)内设置有高能锂电池(3)、微处理器(4)以及电量监测模块(5),所述微处理器(4)电连接有GPS模块(6)、蓝牙模块(7)以及LoRa射频收发模块(8);所述盖板(102)上通过合页连接有门板(9),所述门板(9)的端部设置有电磁锁(10);所述立杆(2)固定在盖板(102)的中部,立杆(2)上靠近盖板(102)的一端设置有与微处理器(4)电连接的指纹解锁装置(11),立杆(2)的中部固定有太阳能板组件(12),所述太阳能板组件(12)的电能输出端与高能锂电池(3)相连,立杆(2)的另一端设置有与微处理器(4)通过信号线单向连接的测距传感器(14),所述测距传感器(14)电连接有通过导线与微处理器(4)电连接的主控开关(15),所述主控开关(15)通过信号线电连接微处理器(4)。
2.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述放置箱(101)、盖板(102)以及立杆(2)均为玻璃钢材质,其中盖板(102)通过粘结剂固定在放置箱(101)的上端。
3.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述粘结剂为聚酰胺树脂与环氧树脂混合而成。
4.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述门板(9)与盖板(102)接触的端面设置有用于提高密封性能的密封条。
5.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述指纹解锁装置(11)包括指纹中央处理器(1101),所述指纹中央处理器(1101)电连接有指纹识别传感器(1102)、指纹存储器(1103)以及指纹控制电路板(1104),所述指纹中央处理器(1101)与电磁锁(10)通过信号线相连,并且指纹控制电路版(1104)以及电磁锁(10)通过导线电连接微处理器(4)。
6.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述测距传感器(14)为超声波测距传感器。
7.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述电量监测模块(5)通过信号线与高能锂电池(3)电连接。
8.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述电量监测模块(5)通过信号线与微控制器(4)电连接。
9.如权利要求1所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述LoRa射频收发模块(8)通过LoRa射频网络连接有LoRa网关(16)。
10.如权利要求9所述的积雪深度变化实时监测数据传输装置,其特征在于:所述LoRa网关(16)通过RS485总线连接有交换机(17),所述交换机(17)通过光纤网络连接有终端机(18)。
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