CN207570630U - 基于lora的窨井水位监测终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于LORA的窨井水位监测终端，包括主壳体，主壳体上安装有上盖，主壳体下部安装有同轴线缆插座，同轴线缆插座用于连接LORA频段天线，主壳体下方安装有超声波传感器和压力传感器延伸杆，压力传感器延伸杆下方安装有压力传感器，压力传感器与压力传感器延伸杆之间通过O型圈五密封，主壳体内部装设有内置电池、电路板，内置电池通过导线和接插件与电路板连接，电路板插装在主壳体内壁上的插槽中，电路板上设有LORA通讯板，主壳体安装在窨井井壁上；本实用新型能够降低窨井水位监测终端的功耗，增加设备的续航能力，降低了设备的生产使用成本，且使得无线性能有所增强，在井下信号更好，天线的安装方式更加灵活。

Description

基于LORA的窨井水位监测终端

[技术领域]

本实用新型涉及窨井水位监测技术领域，具体地说是一种基于LORA的窨井水位监测终端。

[背景技术]

传统的窨井水位监测终端大多采用2G/4G网络实现数据远传到服务器的功能，由于设备主要应用于排水行业，用作窨井水位监测，大多安装在井下，采用GPRS方式，具有如下问题：2G/4G通信模块功耗较高，导致设备使用寿命较短；设备部署时需要将天线需要伸出到路面，易损坏；信号覆盖不足，在不方便伸出天线的部署位置信号质量较差；随着运营商技术跟新换代，2G网络面临淘汰；4G网络速率高，但窨井水位监测终端的数据量相对较小；4G模块成本及运营商资费导致了设备生产及使用成本的上升。此外，在有的物联网项目中，当地搭建了LORA网络网关/基站，业主在项目中也应用了这些网关/基站，而传统的窨井水位监测终端由于通讯模块不支持LORA通讯，使得设备不能使用当地的LORA网络网关/基站，数据无法正常发送至业主的服务器。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于LORA的窨井水位监测终端，不仅使得设备的无线性能有所增强，在井下信号更好，而且天线的安装方式更加灵活，另外能够降低窨井水位监测终端的功耗，增加设备的续航能力，降低了设备的生产使用成本，解决了传统窨井水位监测终端存在的使用寿命较短、设备生产使用成本高的问题。

为实现上述目的设计一种基于LORA的窨井水位监测终端，包括主壳体8，所述主壳体8上安装有上盖1，所述上盖1与主壳体8之间通过O型圈一4密封连接，所述主壳体8下部安装有同轴线缆插座12，所述同轴线缆插座12用于连接LORA频段天线，所述同轴线缆插座12与主壳体8之间通过螺母9固定，所述主壳体8下方安装有超声波传感器14和压力传感器延伸杆15，所述超声波传感器14与主壳体8之间通过0型圈三13密封，所述压力传感器延伸杆15与主壳体8之间的接缝处安装有O型圈二11，所述压力传感器延伸杆15下方安装有压力传感器16，所述压力传感器16与压力传感器延伸杆15之间通过O型圈五17密封，所述主壳体8内部装设有内置电池5、电路板6，所述压力传感器16、超声波传感器14分别连接电路板6，所述内置电池5通过导线和接插件与电路板6连接，所述电路板6插装在主壳体8内壁上的插槽中，并通过销钉7与主壳体8固定连接，所述电路板6上设有与LORA频段天线相连接的LORA通讯板，所述主壳体8安装在窨井井壁上。

进一步地，所述电路板6由处理器核心板、主板、LORA通讯板组成，所述处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板，所述处理器核心板的输入端通过线路分别连接超声波传感器14、压力传感器16、内置电池5。

进一步地，所述处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH芯片、SRAM内存芯片，所述LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口及模块电源电路，所述LORA天线接口通过连接线与同轴线缆插座12连接，所述主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、超声波传感器接口、电源接口，所述超声波传感器接口通过连接线与超声波传感器14连接，所述压力传感器接口通过连接线与压力传感器16连接。

进一步地，所述处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接。

进一步地，所述压力传感器16为扩散硅压力传感器，所述内置电池5为一次性锂电池。

进一步地，所述上盖1通过螺钉2、嵌件一3固定在主壳体8上，所述螺钉2旋入嵌件一3中，所述嵌件一3安装在主壳体8内壁上，所述螺钉2、嵌件一3对应设置。

进一步地，所述压力传感器16通过螺纹的方式与压力传感器延伸杆15固定。

本实用新型同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，保证了设备的监测范围从井底到整个设备被水淹没后水面溢出井盖的全部量程，能够实时采集窨井液位值并保存在设备中，待发送周期到来时通过LORA通讯板发送至LORA网关/基站，从而不仅降低了窨井水位监测终端的功耗，增加了设备的续航能力，而且由于LORA相较于传统2G/4G网络具有更高的信号接收灵敏度，达到了-148dBm，使得窨井水位监测终端的无线性能有所增强，在井下信号更好，天线的安装方式更加灵活；此外，LORA通讯模块相较于传统的2G/4G模块成本更低，并且由于LORA工作于免费频段，设备与LORA网关/基站之间的通讯不需要通过移动、联通等运营商，不产生相应资费，降低了设备的生产使用成本，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的装配结构示意图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是本实用新型的正面结构示意图；

图4是本实用新型的侧面结构示意图；

图中：1、上盖2、螺钉3、嵌件一4、O型圈一5、内置电池6、电路板7、销钉8、主壳体9、螺母10、嵌件二11、O型圈二12、同轴线缆插座13、0型圈三14、超声波传感器15、压力传感器延伸杆16、压力传感器17、O型圈五。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

本实用新型包括主壳体8，主壳体8上安装有上盖1，上盖1通过螺钉2、嵌件一3固定在主壳体8上，螺钉2旋入嵌件一3中，嵌件一3安装在主壳体8内壁上，螺钉2、嵌件一3对应设置，上盖1与主壳体8之间通过O型圈一4密封连接，主壳体8下部安装有同轴线缆插座12，同轴线缆插座12用于连接LORA频段天线，同轴线缆插座12与主壳体8之间通过螺母9固定，主壳体8下方安装有超声波传感器14和压力传感器延伸杆15，超声波传感器14与主壳体8之间通过0型圈三13密封，压力传感器延伸杆15与主壳体8之间的接缝处安装有O型圈二11，压力传感器延伸杆15下方安装有压力传感器16，压力传感器16通过螺纹的方式与压力传感器延伸杆15固定，压力传感器16与压力传感器延伸杆15之间通过O型圈五17密封，主壳体8内部装设有内置电池5、电路板6，所述压力传感器16、超声波传感器14分别连接电路板6，内置电池5通过导线和接插件与电路板6连接，电路板6插装在主壳体8内壁上的插槽中，并通过销钉7与主壳体8固定连接，电路板6上设有与LORA频段天线相连接的LORA通讯板，主壳体8安装在窨井井壁上。

其中，电路板6由处理器核心板、主板、LORA通讯板组成，处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板，处理器核心板的输入端通过线路分别连接超声波传感器14、压力传感器16、内置电池5，处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH芯片、SRAM内存芯片，LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口及模块电源电路，LORA天线接口通过连接线与同轴线缆插座12连接，主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、超声波传感器接口、电源接口，超声波传感器接口通过连接线与超声波传感器14连接，压力传感器接口通过连接线与压力传感器16连接；处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接，压力传感器16为扩散硅压力传感器，内置电池5为一次性锂电池。

如附图1所示，为采用LORA通讯模块的窨井水位监测终端的结构示意图，由图可知该设备包括主壳体8，和上盖1之间有O型圈一4，壳体8与上盖1通过螺钉2和嵌件一3使用一定的扭力固定，使终端的防护等级达到IP68，主壳体8下部安装有同轴连接插座12，与壳体之间通过螺母9固定，同轴线缆插座12用于在外部接插支持LORA频段的天线，同轴线缆插座在主壳体内部还有一根连接线连接电路板6上的天线接口。超声波传感器14通过螺母固定在主壳体8上，之间通过O型圈三13密封，超声波传感器14在主壳体内部通过一根连接线连接电路板6上的超声波传感器接口。主壳体8正下方有装有压力传感器延伸杆15，与主壳体8通过螺纹固定，接缝处安装有O型圈二11。在压力传感器延伸杆15的下方安装有压力传感器16，通过螺纹的方式与压力传感器延伸杆15固定，之间通过O型圈五17密封，压力传感器16在壳体内部通过连接线与电路板6上的压力传感器接口相连。在主壳体8内部有内置电池5、电路板6、销钉7，其中内置电池5直接通过导线和接插件与电路板6相连，用于给整个设备供电，电路板6插在主壳体8的插槽中，通过销钉7固定。设备安装在窨井井壁上，超声波传感器14与压力传感器16相互配合使得窨井水位监测终端测量范围为设备下方10米到设备上方1米，从而保证了设备的监测范围从井底到整个设备被水淹没后水面溢出井盖的全部量程，实时采集窨井液位值并保存在设备中，待发送周期到来时通过LORA通讯板发送至LORA网关/基站。

本实用新型中，电路板是整个采用LORA通讯模块的窨井水位监测终端的核心部件，该电路板由三部分组成，分别是处理器核心板、主板、LORA通讯板，处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH芯片、SRAM内存芯片等；LORA通讯板包含LORA通讯模块、LORA天线接口及模块相关的电源电路，LORA天线与同轴线缆插座12通过接插的方式连接；主板包含了蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、超声波传感器接口、电源接口及其他板块的连接部分等。处理器核心板、LORA通讯板均采用PCB半孔封装，通过焊接的方式与主板连接。这种模块化设计带来的好处是更换方便，降低维护难度。因此，本实用新型在原有的窨井水位监测设备的电路板上将通讯板更换为LORA通讯板，使得设备具备了LORA通讯的功能。

本实用新型属于对传统窨井水位监测终端的改进升级，与传统窨井水位监测终端不同的是，“采用LORA通讯模块的窨井水位检测终端”在远传通信部分采用了窄带物联网LORA技术，LORA全称为Long Range，是一种窄带物联网，作为低功耗广域网(LPWA)中的一种技术，LORA具有以下特点：远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本。它使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/网关(Concentrator/Gateway)能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。

本实用新型属于排水领域，是一种窨井水位监测终端，其主要组件包括：窄带物联网通信模块，如LORA；支持LORA频段的天线；传感器采集模块，超声波测距传感器、扩散硅压力传感器；处理器模块，包括单片机、SRAM、FLASH等；实时时钟模块；蓝牙模块；一次性锂电池等。将以上部分合理、符合技术规范的组合在一起即可实现功能。该“采用LORA通讯模块的窨井水位监测终端”中用支持LORA技术的通信模块取代了原有设备中的2G/4G通信模块，对原有设备的电路进行了改造升级。通信模块选用了上海桑锐电子科技股份有限公司的SRWF-2E80B通信模块，支持中国LoRa应用联盟(CLAA)的通讯规约，通过通信模块的升级使得智能数据远传设备支持了LoRa技术，数据传输从宽带转向窄带。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：包括主壳体(8)，所述主壳体(8)上安装有上盖(1)，所述上盖(1)与主壳体(8)之间通过O型圈一(4)密封连接，所述主壳体(8)下部安装有同轴线缆插座(12)，所述同轴线缆插座(12)用于连接LORA频段天线，所述同轴线缆插座(12)与主壳体(8)之间通过螺母(9)固定，所述主壳体(8)下方安装有超声波传感器(14)和压力传感器延伸杆(15)，所述超声波传感器(14)与主壳体(8)之间通过0型圈三(13)密封，所述压力传感器延伸杆(15)与主壳体(8)之间的接缝处安装有O型圈二(11)，所述压力传感器延伸杆(15)下方安装有压力传感器(16)，所述压力传感器(16)与压力传感器延伸杆(15)之间通过O型圈五(17)密封，所述主壳体(8)内部装设有内置电池(5)、电路板(6)，所述压力传感器(16)、超声波传感器(14)分别连接电路板(6)，所述内置电池(5)通过导线和接插件与电路板(6)连接，所述电路板(6)插装在主壳体(8)内壁上的插槽中，并通过销钉(7)与主壳体(8)固定连接，所述电路板(6)上设有与LORA频段天线相连接的LORA通讯板，所述主壳体(8)安装在窨井井壁上。

2.如权利要求1所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述电路板(6)由处理器核心板、主板、LORA通讯板组成，所述处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板，所述处理器核心板的输入端通过线路分别连接超声波传感器(14)、压力传感器(16)、内置电池(5)。

3.如权利要求2所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH芯片、SRAM内存芯片，所述LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口及模块电源电路，所述LORA天线接口通过连接线与同轴线缆插座(12)连接，所述主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、超声波传感器接口、电源接口，所述超声波传感器接口通过连接线与超声波传感器(14)连接，所述压力传感器接口通过连接线与压力传感器(16)连接。

4.如权利要求3所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接。

5.如权利要求4所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述压力传感器(16)为扩散硅压力传感器，所述内置电池(5)为一次性锂电池。

6.如权利要求5所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述上盖(1)通过螺钉(2)、嵌件一(3)固定在主壳体(8)上，所述螺钉(2)旋入嵌件一(3)中，所述嵌件一(3)安装在主壳体(8)内壁上，所述螺钉(2)、嵌件一(3)对应设置。

7.如权利要求6所述的基于LORA的窨井水位监测终端，其特征在于：所述压力传感器(16)通过螺纹的方式与压力传感器延伸杆(15)固定。