CN209729010U - 化粪池防溢出预警监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种化粪池防溢出预警监测装置，包括传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组、报警提示模组、电池供电模组和壳体，传感器模组定时采集化粪池液位信息，CPU控制模组将采集到的数据分析转化后并和预设值比较后可触发报警提示模组进行就地报警，并通过无线网络模组上传化粪池实时液位数据及溢出报警数据到云服务器供后台分析应用。本实用新型装置采集化粪池现场数据上传后，后台管控平台可结合GIS地理信息实时以大屏电子地图方式直观显示各个位置化粪池的液位、报警状态等数据,并通过手机APP或其他HMI推送报警消息，配合车辆GPS定位系统,及时调度外溢地点周边车辆,前往进行清疏处理。
Description
技术领域
本实用新型属于电子监测技术领域，具体涉及一种化粪池防溢出预警监测装置
背景技术
我国化粪池的设置相当普遍，一般城市化粪池数量均超万个以上，但一般仅有三四百余名清洁工维护，需要人工定期去各个化粪池井口巡查，由于距离远近不同，每人每天检查井口的数量受到限制，并且采用手工记录方式记录各化粪池清掏情况，极容易导致记录不全，记录不清及记录错误等情况发生。由于清掏不及时而导致的化粪池溢出事件屡有报道，严重影响城市形象。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种化粪池防溢出预警监测装置，该装置采用先进的数字化电子技术，物联网及互联网技术，变被动为主动，由电子设备替代人工，实时检测化粪池状态，并将化粪池险情信息第一时间通过手机APP或其他HMI推送报警消息，配合车辆GPS定位系统,及时调度外溢地点周边车辆,前往进行清疏处理。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
一种化粪池防溢出预警监测装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组、报警提示模组和电池供电模组，所述传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组均与电池供电模组连接；所述CPU控制模组通过传感器模组定时采集化粪池液位信息，并将数据分析转化后和预设参考值比较后可触发报警提示模组进行就地报警，然后通过无线网络模组上传化粪池实时液位数据及溢出报警数据到云服务器再到后台管控平台分析应用。所述后台管控平台结合GIS地理信息并以大屏电子地图方式直观显示各个位置化粪池的液位、报警状态等数据,并通过手机APP或其他HMI推送相关的数据消息，同时配合车辆GPS定位系统,及时调度外溢地点周边车辆前往进行清疏处理。
本实用新型所述传感器模组内设有利用飞行时间(TOF)测距的脉冲激光测距模块，所述脉冲激光测距模块包括有940nm光源发射器、高灵敏接收器、时间驱动计数器和IIC通讯口，所述时间驱动计数器对940nm光源发射器发射出的红外光源在空间中传播到高灵敏接收器接受的时间进行计数可测得粪池液位高度，所述时间驱动计数器内设有驱动芯片VL53L1X，所述IIC通信口将粪池液位高度的数据信息定时传给CPU控制模组，所述传感器模组内还预留设有增接甲烷、硫化氢等可燃可爆气体传感器SPI通信口。
本实用新型所述CPU控制模组设有三级报警阈值对化粪池液位进行监测，第一级为常态无须干预，第二级为预警，第三级为紧急报警；所述CPU控制模组将从IIC通讯口接收到化粪池液位数据信息值与CPU控制模组内存中设定值进行比较分析，所述CPU控制模组通过UART窗口将对比分析结果的数据信息发送给无线网络模组；比较分析结果与化粪池液位监测模式的报警阈值相关联，比较分析结果为第三级时CPU控制模组就会触发报警提示模组；所述CPU控制模组还设有控制化粪池排风装置的I/O信号触发开关。所述I/O信号触发开关控制化粪池排风装置进行排风，及时消除安全隐患。
进一步所述，第二级为预警和第三级为紧急报警会通过应用层手机APP、中控机房大屏显示，预警显示黄色：提醒相关人员及时清疏；紧急报警显示红色，意味着情况十分紧急，液面有外溢的危险，需要紧急的调度车辆并清疏，并且在第三级会触发报警提示模组。
本实用新型所述无线网络模组利用窄带物联网(NB-IoT)技术，并通过运营商基站信号接入到云服务器，所述无线网络模通过UDP Scoket实现CPU控制模组的串口数据信息发送到指定的云服务器，所述无线网络模组通过定时向云服务器发送心跳包来保持和云服务器的连接，并在心跳包数据帧中融入了与化粪池液位相关的数据信息。
本实用新型所述报警提示模组内设有由指示灯和蜂鸣器构成的就地报警装置系统，所述就地报警装置系统能同时快速的定位到存在险情的多个粪池或粪池群。第三级紧急报警触发时，报警提示模组进行就地声光报警。
本实用新型所述电池供电模组由电池组、供电保护电路和转换电路组成且依次串联，所述电池组由电池B1和电池B2组成；所述供电保护电路主要由保护电路C32、保护电路C2、电量检测芯片U2和运算放大器U1依次串联而成；所述转换电路采用LDO低压差稳压芯片U21为传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组提供3.3V稳压电源。所述保护电路C2和保护电路C32达到供电电路双重保护的效果。
进一步所述，电池B1和电池B2中间连接有保险丝F1。
进一步所述，保护电路C2和保护电路C32上分别安装有对电池组过流过压进行保护的监测专用保护芯片U3和芯片U6，所述保护电路C2和保护电路C32上分别安装有MOS管控开关U5和U4。
进一步所述，电池组用硅胶灌封而成；所述供电保护电路采用双重过压过流保护的技术符合国标GB3836.1、GB3836.4爆炸性气体环境电池供电的本质安全要求；所述运算放大器U1作为压随器具备电池电量的监测的功能；所述电量检测芯片U2采用BQ27541芯片，具备电池电压、电量监测功能。
进一步所述电池供电模组还能上报电池电压、电量、故障类型供后台及时去现场更换电池或维修故障等。
本实用新型所述传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组内均设有对数据的传输进行可靠性进行管控的数据包，通过给数据包里的每包数据增加一个序号，按这个序号以此顺序接收信息，云服务器收到数据包后发送Req确认信息给装置端，装置端接收Req数据以后才可再发送下一个数据包，如果云服务器端收到的数据包的序号不是期望的编号，则请求重发。此为现有技术，此处不再多余赘述。
本实用新型所述化粪池预警监测装置内还设置了射频天线和SIM卡，平时工作以小流量和监测上报为主，一般不进行下发控制，最大限度的延长休眠时间并降低功耗：当模组上传数据完成后，一定时间内如一直没有新数据，将释放连接进入空闲状态，此后的一定时间无数据交互则进入省电状态，当定时时间到须上报监测数据则离开省电模式进入连接状态，以此三状态循环达到低功耗目的。
本实用新型所述化粪池预警监测装置在首次使用时还需专业串口助手对无线网络模组进行服务器IP地址绑定，端口设定，上报周期设定等，然后通过发送注册包将化粪池信息、SIM卡信息等注册到云服务器上进行绑定，并通过手机APP或其他HMI远程设定三级报警阈值。
本实用新型所述壳体采用抗静电abs材质，符合GB3836.4的要求，并通过表面电阻测试仪测试壳体表面电阻小于1×109Ω，有效避免电荷堆积产生静电引起危险。
采用以上技术，本发明具有以下优点和效果：
(1)采用先进的数字化电子技术，物联网及互联网技术，变被动为主动，由电子设备替代人工，实时检测化粪池状态，并将化粪池险情信息第一时间通过手机APP或其他HMI推送报警消息，配合车辆GPS定位系统,及时调度外溢地点周边车辆,前往进行清疏处理，预防化粪池污水外溢引起的环境污染。
(2)采用窄带物联网通信技术，防止信号屏蔽；超低功耗设计，自备电池可持续工作至少二年以上；
(3)壳体采用抗静电abs材质针对化粪池恶劣环境而设计，具有防水、防腐、防静电特性；
(4)具备液位三级报警功能和低电量监测功能，装置可扩展增接气体传感器，有险情可触发启动排风装置。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中化粪池防溢出预警监测装置的示意图
图2是化粪池防溢出预警监测装置中的CPU控制模组结构图。
图3是化粪池防溢出预警监测装置中的NB-IoT无线网络模组结构图。
图4是化粪池防溢出预警监测装置中的报警提示模组的结构图。
图5是传感器模组中SPI通信口和IIC通讯口的结构图。
图6是电池供电模组中电池组和供电保护电路的结构图。
图7是电池供电模组中转换电路的结构图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
参见图1-图7：
本实施例的化粪池防溢出预警包括壳体，壳体内设有传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组、报警提示模组和电池供电模组，传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组均与电池供电模组连接；CPU控制模组通过传感器模组定时采集化粪池液位信息，并将数据分析转化后和预设参考值比较后可触发报警提示模组进行就地报警，然后通过无线网络模组上传化粪池实时液位数据及溢出报警数据到云服务器再到后台管控平台分析应用，后台管控平台结合GIS地理信息并以大屏电子地图方式直观显示各个位置化粪池的液位、报警状态等数据,并通过手机APP或其他HMI推送相关的数据消息，同时配合车辆GPS定位系统,及时调度外溢地点周边车辆前往进行清疏处理。
本实施例的传感器模组内设有利用飞行时间(TOF)测距的脉冲激光测距模块，脉冲激光测距模块包括有940nm光源发射器、高灵敏接收器、时间驱动计数器和IIC通讯口，时间驱动计数器对940nm光源发射器发射出的红外光源在空间中传播到高灵敏接收器接受的时间进行计数，可测得粪池液位高度，时间驱动计数器内设有驱动芯片VL53L1X，IIC通信口将粪池液位高度的数据信息定时传给CPU控制模组，传感器模组内还预留设有增接甲烷、硫化氢等可燃可爆气体传感器SPI通信口。
本实施例的CPU控制模组设有三级报警阈值对化粪池液位进行监测，第一级为常态无须干预，第二级为预警，第三级为紧急报警；CPU控制模组将从IIC通讯口接收到化粪池液位数据信息值与CPU控制模组内存中设定值进行比较分析，CPU控制模组通过UART窗口将对比分析结果的数据信息发送给无线网络模组；比较分析结果与化粪池液位监测模式的报警阈值相关联，比较分析结果为第三级时CPU控制模组就会触发报警提示模组；预警和第紧急报警会通过应用层手机APP、中控机房大屏显示，预警显示黄色：提醒相关人员及时清疏；紧急报警显示红色，意味着情况十分紧急，液面有外溢的危险，需要紧急的调度车辆并清疏，并且在第三级会触发报警提示模组；CPU控制模组还设有控制化粪池排风装置的I/O信号触发开关，I/O信号触发开关控制化粪池排风装置进行排风，及时消除安全隐患。
本实施例的无线网络模组利用窄带物联网(NB-IoT)技术，并通过运营商基站信号接入到云服务器，无线网络模通过UDP Scoket实现CPU控制模组的串口数据信息发送到指定的云服务器，无线网络模组通过定时向云服务器发送心跳包来保持和云服务器的连接，并在心跳包数据帧中融入了与化粪池液位相关的数据信息。化粪池预警监测装置首次使用时还需专业串口助手对无线网络模组进行云服务器IP地址绑定，端口设定，上报周期设定等，然后通过发送注册包将化粪池信息、SIM卡信息等注册到云服务器上进行绑定，并通过手机APP或其他HMI远程设定三级报警阈值。
本实施例的报警提示模组内设有由指示灯和蜂鸣器构成的就地报警装置系统，就地报警装置系统能同时快速的定位到存在险情的多个粪池或粪池群，第三级紧急报警触发时，报警提示模组进行就地声光报警。
本实施例的电池供电模组由电池组、供电保护电路和转换电路组成且依次串联，电池组由电池B1和电池B2组成且用硅胶灌封而成，电池B1和电池B2中间连接有保险丝F1；供电保护电路主要由保护电路C32、保护电路C2、电量检测芯片U2和运算放大器U1依次串联而成，运算放大器U1作为压随器具备电池电量的监测的功能；电量检测芯片U2采用BQ27541芯片，具备电池电压、电量监测功能；保护电路C2和保护电路C32上分别安装有对电池组过流过压进行保护的监测专用保护芯片U3和芯片U6，保护电路C2和保护电路C32上分别安装有MOS管控开关U5和U4，可保护电路开机时由于电流过大造成瞬间断电现象，大大降低开关的损耗；保护电路C2和保护电路C32达到供电电路双重保护的效果，供电保护电路采用双重过压过流保护的技术符合国标GB3836.1、GB3836.4爆炸性气体环境电池供电的本质安全要求；转换电路采用LDO低压差稳压芯片U21为传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组提供3.3V稳压电源。
本实施例的传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组内均设有对数据的传输进行可靠性进行管控的数据包，通过给数据包里的每包数据增加一个序号，按这个序号以此顺序接收信息，云服务器收到数据包后发送Req确认信息给装置端，装置端接收Req数据以后才可再发送下一个数据包，如果云服务器端收到的数据包的序号不是期望的编号，则请求重发。此为现有技术，此处不再多余赘述。该装置内还设置了射频天线和SIM卡，平时工作以小流量和监测上报为主，一般不进行下发控制，最大限度的延长休眠时间并降低功耗：当模组上传数据完成后，一定时间内如一直没有新数据，将释放连接进入空闲状态，此后的一定时间无数据交互则进入省电状态，当定时时间到须上报监测数据则离开省电模式进入连接状态，以此三状态循环达到低功耗目的。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种化粪池防溢出预警监测装置，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组、报警提示模组和电池供电模组，所述传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组均与电池供电模组连接；所述CPU控制模组通过传感器模组定时采集化粪池液位信息，并将数据分析转化后和预设参考值比较后可触发报警提示模组进行就地报警，然后通过无线网络模组上传化粪池实时液位数据及溢出报警数据到云服务器再到后台管控平台分析应用。
2.根据权利要求1所述的化粪池防溢出预警监测装置，其特征在于：所述传感器模组内设有利用飞行时间(TOF)测距的脉冲激光测距模块，所述脉冲激光测距模块包括有940nm光源发射器、高灵敏接收器、时间驱动计数器和IIC通讯口，所述时间驱动计数器对940nm光源发射器发射出的红外光源在空间中传播到高灵敏接收器接受的时间进行计数可测得粪池液位高度，所述时间驱动计数器内设有驱动芯片VL53L1X，所述IIC通信口将粪池液位高度的数据信息定时传给CPU控制模组，所述传感器模组内还预留设有增接甲烷、硫化氢等可燃可爆气体传感器SPI通信口。
3.根据权利要求1所述的化粪池防溢出预警监测装置，其特征在于：所述CPU控制模组设有三级报警阈值对化粪池液位进行监测，第一级为常态无须干预，第二级为预警，第三级为紧急报警；所述CPU控制模组将从IIC通讯口接收到化粪池液位数据信息值与CPU控制模组内存中设定值进行比较分析，所述CPU控制模组通过UART窗口将对比分析结果的数据信息发送给无线网络模组；比较分析结果与化粪池液位监测模式的报警阈值相关联，比较分析结果为第三级时CPU控制模组就会触发报警提示模组；所述CPU控制模组还设有控制化粪池排风装置的I/O信号触发开关。
4.根据权利要求1所述的化粪池防溢出预警监测装置，其特征在于：所述无线网络模组利用窄带物联网(NB-IoT)技术，并通过运营商基站信号接入到云服务器，所述无线网络模通过UDP Scoket实现CPU控制模组的串口数据信息发送到指定的云服务器，所述无线网络模组通过定时向云服务器发送心跳包来保持和云服务器连接，并在心跳包数据帧中融入了化粪池液位数据信息。
5.根据权利要求1所述的化粪池防溢出预警监测装置，其特征在于：所述报警提示模组内设有由指示灯和蜂鸣器构成的就地报警装置系统，所述就地报警装置系统能同时快速的定位到存在险情的多个粪池或粪池群。
6.根据权利要求1所述的化粪池防溢出预警监测装置，其特征在于：所述电池供电模组由电池组、供电保护电路和转换电路组成且依次串联，所述电池组由电池B1和电池B2组成，所述供电保护电路主要由保护电路C32、保护电路C2、电量检测芯片U2和运算放大器U1依次串联而成；所述转换电路采用LDO低压差稳压芯片U21为传感器模组、CPU控制模组、无线网络模组和报警提示模组提供3.3V稳压电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191203 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |