CN208255448U - 一种雨水监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种雨水监测装置，包括：监测本体；雨水感应膜，雨水感应膜拱起设置在监测本体上，雨水感应膜与监测本体之间形成间隙；加速度传感器，加速度传感器设置在雨水感应膜的下侧且与监测本体相连接；电容检测芯片，电容检测芯片安装在监测本体内；极板，极板设置在监测本体内且与电容检测芯片相连接，极板位于雨水感应膜的下方；监测本体内设有：控制模块、通信模块和电源，电源与控制模块相连接。本实用新型提供的雨水监测装置具有体积小、功耗低，无活动部件，清除积尘和异物的影响和优点；另外，雨水监测装置具有电容检测和振动检测两种雨水监测方式，对较小或较大的雨水都能监测，从而能实时准确的对降雨量进行监测。

Description

一种雨水监测装置

技术领域

本实用新型涉及雨水监测设备技术领域，尤其涉及一种雨水监测装置。

背景技术

目前，国内外常见的雨水监测装置有虹吸式雨量计和翻斗式雨量筒两种，但虹吸式雨量计通过量筒收集雨量，需要配备自动放水机构和液位计量设备，可靠性及性价比不高；而翻斗式雨量筒用量斗的机械翻转次数来计量雨量，相应速度慢，精度低，体积大；基于以上不足，现有的虹吸式雨量计和翻斗式雨量筒均不能很好地监测雨水。

实用新型内容

因此，鉴于上述问题，本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种体积小、功耗低，无活动部件，清除积尘和异物的影响，且能实时动态的对降雨量进行监测的雨水监测装置。

本实用新型解决上述技术问题技术的技术方案如下：本实用新型提供的一种雨水监测装置包括：监测本体；

雨水感应膜，所述雨水感应膜拱起设置在所述监测本体上，所述雨水感应膜与所述监测本体之间形成间隙；

加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述雨水感应膜的下侧且与所述监测本体相连接；

电容检测芯片，所述电容检测芯片安装在所述监测本体内；

极板，所述极板设置在所述监测本体内且与电容检测芯片相连接，所述极板位于所述雨水感应膜的下方。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的雨水监测装置设有雨水感应膜，雨水感应膜与监测本体之间形成间隙，监测本体内还设有加速度传感器，当较大的雨滴滴落在雨水感应膜上，雨水感应膜产生振动，加速度传感器测量出雨水感应膜的振动情况来判断雨量大小，振动情况可由微处理器控制加速度器进行监测读取或直接连接显示器进行显示。

另外，监测本体内设有电容检测芯片，电容检测芯片安装在监测本体内，雨水感应膜作为一极板，雨水落在电容雨水感应膜上，引起电容检测芯片内的极板和雨水感应膜外部电磁场的改变，使相应测量到的输出电容值产生变化；当雨量较小时，雨滴落在金属薄片表面引起的薄片振动太小导致加速度传感器无法有效的测量雨水感应膜的振动情况，而此时的小雨大量附着于雨水感应膜表面，会导致电容值的增加，此时通过测量雨量引起的电容读数值大小来判断小雨情况以及小雨的大小。

因此，本实用新型提供的雨水监测装置具有体积小、功耗低，无活动部件，清除积尘和异物的影响等优点；另外，雨水监测装置具有电容检测和振动检测两种雨水监测方式，对较小或较大的雨水都能监测，从而能实时准确的对降雨量进行监测。

另外，在上述实施例中的导雨水监测装置的基础上，本实用新型还可以做如下改进，还可以具有如下附加技术特征。

进一步，本实施例的监测本体内还设有：

控制模块和通信模块，所述控制模块和通信模块安装在所述监测本体内，所述通信模块、所述加速度传感器、所述电容检测芯片均与所述控制模块相连接；

电源，所述电源与所述控制模块相连接。通过设有控制模块和通信模块，有利于对雨水进行监测以及传输监测信息。

进一步，所述雨水感应膜为绝缘的金属薄膜；便于导电，且结构简单。

进一步，所述雨水感应膜呈向远离所述监测本体方向凸起的球面结构，所述雨水感应膜的边沿连接在所述监测本体的上侧面；增大接收雨水的面积，有利于监测雨水情况。

进一步，所述控制模块包括微处理器、电容检测模块、实时时钟模块和储存模块，所述电容检测模块、所述实时时钟模块和储存模块均与所述微处理器相连接；电容值的变化情况由微处理器控制电容检测模块进行监测读取，另外，通过实时时钟模块，可标记每次采集数据的时间，而储存模块用于储存向服务器传送失败的雨量情况，等待下次与服务器通信时传输。

进一步，所述通信模块为无线通信模块；实现无线通信，有利于简化雨水监测装置的结构。

进一步，本实施例的雨水监测装置还包括基座，所述基座连接设置在所述监测本体的下端，所述基座上连接在固定部件；有利于将雨水监测装置固定设置来监测雨水。

进一步，所述固定部件包括锁紧套和连接板，所述连接板的一端连接在所述锁紧套上，另一端与所述基座连接；通过锁紧套来将雨水监测装置固定在其它支撑物上，便于设置雨水监测装置来监测雨水情况。

所述锁紧套为有一处断口的圆环结构，其断口处的外侧壁上设有一对平行的凸块，所述凸块上均对应开设有螺栓通孔；两个平行的凸块通过螺栓穿过螺栓通孔进行连接；便于通过螺栓连接将雨水监测装置固定在其它支撑物上。

进一步，所述固定部件上设有太阳能板，所述太阳能板通过导线与所述电源相连接；通过太阳能板向雨水监测装置提供电能，环保。

进一步，所述太阳能板设有两块，两块所述太阳能板通过连杆连接固定在所述基座的侧壁上；有利于更好地利用太阳能板向雨水监测装置提供电能。

附图说明

图1为本实用新型的雨水监测装置的整体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的右视图；

图4为本实用新型的雨水监测装置的处理电路结构示意图。

其中，附图中的标记分别为：

1、监测本体，2、基座，3、连接部件，4、太阳能板，5、固定部件，6、螺栓，10、雨水感应膜，11、加速度传感器，40、连杆，50、锁紧套，51、连接板，501、凸块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例：

如图1至4所示，本实施例提供的一种雨水监测装置包括：监测本体1，监测本体1用于监测雨水；雨水感应膜10，雨水感应膜10拱起设置在监测本体1上，雨水感应膜10与监测本体1之间形成间隙；加速度传感器11，加速度传感器11设置在雨水感应膜10的下侧，当较大的雨滴滴落在雨水感应膜10上，雨水感应膜10产生振动，加速度传感器11测量出雨水感应膜10的振动情况来判断雨量大小；电容检测芯片，电容检测芯片安装在监测本体1内；极板，极板设置在监测本体内且与电容检测芯片相连接，极板位于雨水感应膜10的下方；具体的，本实施例的极板设置在电容检测芯片内，电容检测芯片内的极板接地，雨水感应膜10相当于电容的另一极板，雨水落在电容雨水感应膜10上，引起电容检测芯片内的极板和雨水感应膜10外部电磁场的改变，使相应测量到的输出电容值产生变化。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，本实施例的监测本体内还设有：控制模块和通信模块，控制模块和通信模块安装在监测本体1内，通信模块、加速度传感器11、电容检测芯片均与控制模块相连接；电源，电源与控制模块相连接。

具体的，本实施例中的监测本体内还设有电源稳压检测模块，电源稳压检测模块用于让提供给处理电路的电压值稳定。电源输入模块主要是锂电池及太阳能供电，优先选择太阳能供电、当太阳能供电不足时，使用电池供电；本实施例的采用的电池为锂电池；太阳能板还可以为电池充电。

本实施例选用的加速度传感器摒弃传统的振动开关而采用高灵敏度的三轴加速度传感器实现。此加速度传感器采用美国意法半导体核心器件LIS3D，具有功耗低、灵敏度高的特点。最低工作电流可达5uA,采样频率可达1400Hz,加速度监测灵敏度可达0.01g。

具体的，电容检测芯片采用TI公司FDC2214电容数字转换器，其采用创新型抗EMI架构，抗干扰性极强，具有非接触式、低功耗、低成本且高分辨率的特点。

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2所示，雨水感应膜10为绝缘的金属薄膜。本实施例中的雨水感应膜10为经过绝缘处理的金属薄膜，便于导电，且结构简单。另外，雨水感应膜10也可以为其它非金属绝缘膜，通过在非金属绝缘膜上镀上金属膜也可以实现对雨水进行监测。

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2所示，雨水感应膜10呈向远离监测本体1方向凸起的球面结构，雨水感应膜10的边沿连接在监测本体1的上侧面；本实施例将雨水感应膜10设置成球面结构，雨水感应膜10的边沿固定在监测本体1的上侧面，有利于增大接收雨水的面积，便于监测雨水情况。具体的，雨水感应膜10也可以设置成其它结构，例如将其设置成方形结构等。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，控制模块包括微处理器、电容检测模块、实时时钟模块和储存模块，电容检测模块、实时时钟模块、储存模块均与微处理器相连接。具体的，本实施例的电容值的变化情况由微处理器控制电容检测模块进行监测读取，另外，通过实时时钟模块，可标记每次采集数据的时间；本实施例的储存模块用于储存向服务器传送失败的雨量信息，等待下次与服务器通信时传输。

具体的，本实施例中的微处理器选用飞思卡尔Kinetis系列MCU基于ARM CortexM0+内核，拥有卓越的低功耗表现；飞思卡尔Kinetis系列MCU低功耗模式最多可达11种之多，可满足对MCU各种低功耗的配置要求，同时支持多种唤醒方式，使用及其方便。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，通信模块为无线通信模块。具体的，本实施例中的通信模块采用基于LoRa调制方式的SX1278无线芯片，可以实现向现场处理单元的远距离、强穿透的无线组网传输。

具体的，由于无线传输时耗电量较大，为了节约电量，保证雨水监测装置能长久持续的工作，雨水监测装置每10分钟检测一次雨量情况，其余时间传感器处理休眠状态。在检测到下雨时，每隔10分钟向服务器发送一次雨量情况，当检测到大暴雨的时候每隔5分钟向服务器发送一次雨量情况，上位机可以设置上报的时间间隔，以及雨水监测装置检测的时间间隔，以便更好的适用不同用户的需求。当雨水监测装置未检测到雨量时，雨水监测装置只在每天定时的8时、16时、24时向服务器发送一次数据，以确保雨水监测装置未损坏。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，本实施例的雨水监测装置还包括基座2，基座2连接设置在监测本体1的下端，基座2上连接有固定部件5；有利于将雨水监测装置固定设置来监测雨水。

具体的，本实施例的监测本体1与基座2通过连接部件3连接，连接部件3的上端连接在监测本体1的下端，连接部件3的下端连接在基座2的上端，本实施例的连接部件为弹簧。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，固定部件5包括锁紧套50和连接板51，连接板51的一端连接在锁紧套50上，另一端与基座2连接，本实施例中的连接板51与基座2连接的一端折弯，其折弯段固定连接在基座2的外侧壁上；本实施例通过锁紧套50来将雨水监测装置固定在其它支撑物上，便于设置雨水监测装置来监测雨水情况。本实施例中的连接板51远离锁紧套50的端部开设有螺栓通孔，连接板51通过螺栓固定连接在基座下端。

锁紧套50为有一处断口的圆环结构，其断口处的外侧壁上设有一对平行的凸块501，凸块501上均对应开设有螺栓通孔；两个平行的凸块501通过螺栓6穿过螺栓通孔进行连接。具体的，本实施例通过螺栓6连接将雨水监测装置固定在固定杆上。

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2和图3所示，固定部件5上设有太阳能板4，太阳能板4通过导线与电源相连接。本实施例通过太阳能板4通过连杆40固定连接在固定部件5上，太阳能板4向雨水监测装置提供电能，环保。

在本实用新型的一个实施例中，如图1、图2和图3所示，太阳能板4设有两块，两块太阳能板4通过连杆40连接固定在基座2的侧壁上。本实施例为了更好地利用太阳能板4向雨水监测装置提供电能，设置两块太阳能板4。

另外，除本实施例公开的技术方案以外，对于本实用新型的加速度传感器11、控制模块、电容检测芯等可参考本技术领域的常规技术方案，而这些常规技术方案也并非本实用新型的重点，本实用新型在此不进行详细陈述。

具体而言，利用本实用新型提供的雨水监测装置进行雨水监测；当雨量较小时，雨滴落在金属薄片表面引起的薄片振动太小导致加速度传感器11无法有效的测量雨水感应膜10的振动情况，而此时的小雨大量附着于雨水感应膜10表面，会导致电容值的增加，此时通过测量雨量引起的电容读数值大小来判断小雨情况以及小雨的大小；随着时间累积，附着于雨水感应膜10表面的雨量越来越多，电容值越来越大。当附着于雨水感应膜10表面的雨达到最大值时，电容值达到最大，随着雨的落下和雨水感应膜10表面水的留走，电容值在最大值附近波动，通过电容值单位时间的增加速度以及金属薄片上雨量饱和后，电容值的波动幅度判定小雨的等级。雨水感应膜10表面雨量饱和前，单位时间电容增加越大，或饱和后电容值波动越大判定为较大的小雨，反之判定为较小的小雨。

当雨量稍大以及很大时，雨滴落在雨水感应膜10上，会引起雨水感应膜10有效的振动，雨水感应膜10下方的加速度传感器11能有效的监测到振动值。雨越大，越密集，滴落在雨水感应膜10表面引起的振动幅度越大，测量得到的加速度值越大，反之测量得到的加速度值越小。

电容值与加速度传感器11测量值与大小的成映射关系，利用标准源对传感器进行标定。标定方法具体为，在同一雨量环境下，用本实施例的雨水监测装置与标准的翻斗式雨量筒同时进行雨量的测量，以标准的翻斗式雨量筒测量数值作为当前测量的电容及加速度传感器11值转化为对应雨量值的依据。

在本实用新型中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种雨水监测装置，其特征在于，包括：

监测本体；

雨水感应膜，所述雨水感应膜拱起设置在所述监测本体上，所述雨水感应膜与所述监测本体之间形成间隙；

加速度传感器，所述加速度传感器设置在所述雨水感应膜的下侧且与所述监测本体相连接；

电容检测芯片，所述电容检测芯片安装在所述监测本体内；

极板，所述极板设置在所述监测本体内且与电容检测芯片相连接，所述极板位于所述雨水感应膜的下方。

2.根据权利要求1所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述监测本体内还设有：

控制模块和通信模块，所述控制模块和通信模块安装在所述监测本体内，所述通信模块、所述加速度传感器、所述电容检测芯片均与所述控制模块相连接；

电源，所述电源与所述控制模块相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述雨水感应膜为绝缘的金属薄膜。

4.根据权利要求3所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述雨水感应膜呈向远离所述监测本体方向凸起的球面结构，所述雨水感应膜的边沿连接在所述监测本体的上侧面。

5.根据权利要求2所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述控制模块包括微处理器、电容检测模块、实时时钟模块和储存模块，所述电容检测模块、所述实时时钟模块和储存模块均与所述微处理器相连接。

6.根据权利要求2所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述通信模块为无线通信模块。

7.根据权利要求2所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

还包括：

基座，所述基座连接设置在所述监测本体的下端，所述基座上连接在固定部件。

8.根据权利要求7所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述固定部件包括锁紧套和连接板，所述连接板的一端连接在所述锁紧套上，另一端与所述基座连接；

所述锁紧套为有一处断口的圆环结构，其断口处的外侧壁上设有一对平行的凸块，所述凸块上均对应开设有螺栓通孔；两个平行的凸块通过螺栓穿过螺栓通孔进行连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述固定部件上设有太阳能板，所述太阳能板通过导线与所述电源相连接。

10.根据权利要求9所述的一种雨水监测装置，其特征在于，

所述太阳能板设有两块，两块所述太阳能板通过连杆连接固定在所述基座的侧壁上。