CN203148470U - 综合水情无线遥测终端装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种综合水情无线遥测终端装置，包括：RTU，与RTU相连的智能雨量计、智能风速风向计、水位测量传感器，与RTU相连的无线通讯单元，与RTU、水位测量传感器、无线通讯单元相连的电源控制板，与电源控制板相连的蓄电池组，经电源防雷器与蓄电池组相连的太阳能电池板和风力发电装置；所述电源控制板包括：CPU，与CPU相连的RTC，与所述CPU相连的继电器；与CPU相连并与水位测量传感器的水位数据输出端相连的接触式编码器。本综合水情无线遥测终端装置结构简单，在同等电池容量及无日照的情况下，比其它遥测终端的工作时间长１倍以上，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种综合水情无线遥测终端装置。
背景技术
水情遥测终端设备（RTU）是用于测量水位、雨量及其它气象参数的设备，一般工作在荒山野外，不具备线供电源的条件，因此基本采用独立供电的工作方式。水情遥测终端设备由单片机、与单片机相连的数据采集模块、数据通信模块、人机交互模块、电源供电模块构成。
当前终端电源大多采用蓄电池供电，并辅以太阳能或风力等电量来源来进行充电管理。而蓄电池的电量是有限的，充电所用的电力来源又受自然条件的约束（如阴雨天，则太阳能无法产生电力），因此对终端进行低功耗设计就显得十分重要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，具有低功耗的综合水情无线遥测终端装置。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种综合水情无线遥测终端装置，包括：水情遥测终端设备，与水情遥测终端设备的水情信号输入端相连的智能雨量计、智能风速风向计、水位测量传感器，与水情遥测终端设备的通信信号输入端相连的无线通讯单元，与水情遥测终端设备、水位测量传感器、无线通讯单元的电源输入端相连的电源控制板，与电源控制板的电源输入端相连的蓄电池组，经电源防雷器与蓄电池组相连的太阳能电池板和风力发电装置；无线通讯单元包括GPS定位模块，以及GSM或3G或4G通讯模块。
所述电源控制板通过SPI总线与水情遥测终端设备连接，处理水情遥测终端设备下达的各类命令，并返回时间等数据信息给水情遥测终端设备以便使用，电源控制板包括：中央处理器（CPU），与中央处理器相连的实时时钟（RTC），与所述中央处理器相连的用于切断或接通水情遥测终端设备、水位测量传感器及无线通讯单元的电源的继电器；与中央处理器相连并与水位测量传感器的水位数据输出端相连的接触式编码器，采用该接触式编码器来检测水位数据，通过将接触式编码器的低４位来达到判定水位变幅是否达到报送的变化量。
所述中央处理器与继电器之间连接有继电器驱动器。
所述蓄电池组为锂电池组。
所述中央处理器为单片机或ARM处理器。
本实用新型相对于现有技术具有积极的效果：本实用新型的综合水情无线遥测终端装置结构简单，通过在原有的硬件上增加一块电源控制板，实现水情遥测终端设备的低功耗运行，在同等电池容量及无日照的情况下，比其它遥测终端的工作时间长１倍以上，具有广阔的市场前景。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
图1为本实用新型的综合水情无线遥测终端装置的结构示意图；
图2为电源控制板的结构示意图。
具体实施方式
见图1，本实施例的综合水情无线遥测终端装置，包括：水情遥测终端设备，与水情遥测终端设备的水情信号输入端相连的智能雨量计、智能风速风向计、水位测量传感器，与水情遥测终端设备的通信信号输入端相连的无线通讯单元，与水情遥测终端设备、水位测量传感器、无线通讯单元的电源输入端相连的电源控制板，与电源控制板的电源输入端相连的蓄电池组，经电源防雷器与蓄电池组相连的太阳能电池板和风力发电装置；无线通讯单元包括用于实现实时定位的GPS定位模块，以及用于实现实时无线通讯的GSM或3G或4G通讯模块。
所述电源控制板包括：中央处理器（CPU），与中央处理器相连的实时时钟（RTC），与所述中央处理器相连的用于切断或接通水情遥测终端设备、水位测量传感器及无线通讯单元的电源的继电器；与中央处理器相连并与水位测量传感器的水位数据输出端相连的接触式编码器，采用该接触式编码器来检测水位数据，通过将接触式编码器的低４位来达到判定水位变幅是否达到报送的变化量。
所述中央处理器与继电器之间连接有继电器驱动器。
所述蓄电池组为锂电池组。
所述无线通讯单元包括GPS定位模块，以及GSM或3G或4G通讯模块。
所述中央处理器选用AT89S52单片机作为控制核心，其带有8k的Flash存储器和256字节PAM，支持全静态操作及空间、掉电两种可选节电模式。
所述电源控制板完成的功能主要有：
＊通过控制内置的继电器达到切断或接通RTU及相关测量传感器、无线通讯单元的电源；
＊完成太阳能电池电压的采样及AD转换；
＊通过检测水位测量传感器的低４位来达到判定水位变幅是否达到报送的变化量；
＊通过RTC来产生定时时间间隔报送；
＊通过ＳＰＩ总线与RTU进行实时通信，处理RTU下达的各类命令（有些命令是从数据中心通过短信发送来的），并返回时间等数据信息给RTU供使用。
SPI（SerialPeripheralinterface），顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。
电源控制板的电路部分如下：
＊CPU：采用宏晶公司的STC12C2052AD单片机的。该单片机具有内置时钟晶振、MAX810专用复位电路，可支持ISP在线编程，完全的低功耗设计，且内置的2路10位AD转换器可直接用于电池电压的测量；
＊实时时钟RTC采用DIP8封装的CMOS实时时钟芯片PCF8563，该芯片可提供编程时钟输出及一个中断输出，支持使用后备电池方式的双电源供电方式，具备低功耗的休眠状态，通过二线制I2C总线通讯方式，使电路简单可靠；
＊接触式编码器。为完成水位变幅检测，测量系统采用接触式编码器来检测水位数据，通过将此编码器的低４位数据引到电源板，可使在RTU断电的情况下，由电源板上的CPU完成水位变幅的检测工作；
＊继电器。通过继电器驱动器来控制继电器动作，同时将继电器的常开触点作为RTU的供电开关，以完成RTU电源的通断；
＊其它辅助电路。如电源电路（主要由7805构成，完成将电池电压24V降压至5V的作用）、CPU编程引脚等。
基于可靠性和低功耗的考虑，本装置解决了三个细节问题：
（１）低功耗设计：非报送工作时间内，RTU及外围传感器等电路被切断，此时功率消耗主要在电源控制板。因此系统中设置了非工作状态下的休眠状态，由电源控制板中的CPU设置自己和RTC进入休眠工作状态，以极大节约功耗。为防止数据报送时间间隔太长，休眠时间控制在１分钟左右，然后由RTC的时钟报警功能唤醒CPU退出休眠。
（２）RTU自诊断：由于遥测终端是工作在无人的野外，出现故障后，去人维护的时间也有可能以天计，因此需要在终端出现故障后，数据中心也能够知道大致的故障类别。这个需求是通过RTU的自诊断来完成的。软件中通过采集传感器数据、电池电压、通信装置返回值及RTU内部各状态字来断定系统各部分的工作情况，以在出现异常时能够及时通知数据中心的维护人员，做好维护准备。
（３）自动报送模式：系统的定时测报与变幅检测测报的工作基础均基于电源控制板。在电源控制板异常或者电源控制板与RTU间通信异常时，也会导致即使RTU正常也无法进行测报的情况。为了防止出现这种情况，RTU端软件中加入了判断与电源控制板间通信是否异常以及在RTU发送工作完毕信息一段时间后是否确实已断电的
检测，如果出现异常，RTU则会自动进入定时发送工作模式，一般按照预先设定的时间间隔来定时测量并报送，如２小时测量并报送一次。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种综合水情无线遥测终端装置，其特征在于包括：水情遥测终端设备，与水情遥测终端设备的水情信号输入端相连的智能雨量计、智能风速风向计、水位测量传感器，与水情遥测终端设备的通信信号输入端相连的无线通讯单元，与水情遥测终端设备、水位测量传感器、无线通讯单元的电源输入端相连的电源控制板，与电源控制板的电源输入端相连的蓄电池组，经电源防雷器与蓄电池组相连的太阳能电池板和风力发电装置；
所述电源控制板通过SPI总线与水情遥测终端设备相连，所述电源控制板包括：中央处理器，与中央处理器相连的实时时钟，与所述中央处理器相连的用于切断或接通水情遥测终端设备、水位测量传感器及无线通讯单元的电源的继电器；与中央处理器相连并与水位测量传感器的水位数据输出端相连的接触式编码器。
2.根据权利要求1所述的综合水情无线遥测终端装置，其特征在于：所述中央处理器与继电器之间连接有继电器驱动器。
3.根据权利要求1所述的综合水情无线遥测终端装置，其特征在于：所述中央处理器为单片机或ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的综合水情无线遥测终端装置，其特征在于：所述蓄电池组为锂电池组。
5.根据权利要求1所述的综合水情无线遥测终端装置，其特征在于：所述无线通讯单元包括GPS定位模块，以及GSM或3G或4G通讯模块。
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| CN104111637A (zh) * | 2014-03-27 | 2014-10-22 | 北京卓越经纬测控技术有限公司 | 户外数据采控设备 |
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