CN210742538U - 一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪 - Google Patents

一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪 Download PDF

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刘国权
廖淑华
刘易权
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Abstract

本实用新型公开了一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、雨量采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口电路、雨量传感器、声光报警器、RS485接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组,采集仪具有功能丰富、集成度高、功耗低、环境适应性强等特点,适合野外长期监测使用,后期维护简单、方便,降低了建设及运行成本。

Description

一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪
技术领域
本实用新型涉及一种无线雨量采集仪技术领域,具体是一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪。
背景技术
无线雨量采集仪是实现雨量传感器的数据采集和无线数据传输的一种仪器。采集仪按照指定的周期,统计雨量数据,然后将雨量数据通过NB、GPRS、4G或其他无线通信网络发送到服务器。
雨量传感器有翻斗式、容栅式等,常用为翻斗式雨量传感器。雨量传感器的输出信号,一般为通断信号或脉冲信号,一个信号代表一个分辨率的降雨量。采集仪对雨量信号进行计数,信号个数乘以传感器的分辨率,就是当前时段的降雨量。
现有技术中的无线雨量采集仪功能单一,仅完成数据采集功能;功耗较高,不适合野外交流供电条件时长期使用;没有定位功能,无法自动获取设备安装位置;集成度低,需要外接供电系统或通信设备;防护等级低,环境适应性差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、雨量采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口电路、雨量传感器、声光报警器、RS485接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组,所述防水外壳内设有充放电控制板和雨量采集仪主板,防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头,所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口,所述第二防水接头连接雨量传感器、声光报警器和RS485接口,所述RS485接口电路外接485信号,所述RS232接口电路外接232信号,所述雨量信号计数电路外接雨量传感器,所述电源及控制电路与电源相连接,所述低功耗处理器与RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板相连接,所述通信及定位板外接天线和UART。
作为本实用新型进一步的方案:雨量采集仪主板由RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板和低功耗处理器组成,能够对其他各部分电路进行单独控制,采集仪就可根据当前工作需要,开启或关闭相关部分电路的电源,同时,采集仪在不工作时,自动进入休眠状态,在需要工作时,通过实时时钟唤醒进行工作,通过硬件电路及嵌入式软件的控制,最大程度的减小采集仪的功耗,满足野外长期使用的需求。
作为本实用新型进一步的方案:充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路和锂电池组成,采用模块化设计、集成度高,能够根据需要灵活的更换通信方式、供电方式,内置的充放电控制板,太阳能供电时,无需再外接太阳能充放电控制器,通过更换太阳能板、交流电源适配器、一次性锂亚电池,实现多种的供电方式。
作为本实用新型再进一步的方案:通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成,内置的通信及定位板,可灵活更换为NB、GPRS、4G通信方式,还可扩展LoRa或Zigbee等其他无线通信方式。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:1、本采集仪提供丰富的功能,满足日趋智能化监测的需求:自动数据采集及传输功能:自动周期性的采集传感器数据和上传到监测服务器;离线数据存储及重传功能:内置FLASH及SD卡,设备通信失败时可存储离线监测数据,并在通信恢复时,自动重新传输到服务器;远程工作状态监测功能:可远程监测设备当前的工作电压、工作温度、通信信号强度,同时内置了北斗/GPS/GLONASS多模定位模块,可监控设备当前位置;本地声光报警功能:可接入声光报警器,当监测数据异常时发出报警信息;本地及远程管理功能:通过串口或软件平台可本地或远程配置采集仪的各项工作参数。
2、本采集仪低功耗低:采集仪采低功耗处理器,具备自动功耗管理功能,自动控制内部电路的供电,可自动休眠或唤醒,以最小功耗运行本仪器。同时,采集仪支持太阳能、一次性锂亚电池、交流电源适配器,非常适合野外没有供电条件时,长期工作。
3、本采集仪内置北斗/GPS/GLONASS定位模组,可自动获取设备当前位置,便于维护及管理。
4、本采集仪集成度高:采集仪内置了太阳能充放电控制功能、锂电池,内置了NB或GPRS、4G通信模组,无需再集成外部供电或通信设备。
5、采集仪采用IP67防护等级的防水外壳、防水天线、防水接头,达到防水、防尘、防电磁干扰效果,环境适应性强。
附图说明
图1为一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪的结构示意图。
图2为一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪中雨量采集仪的结构示意图。
图3为一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪中充放电控制板的结构示意图。
图4为一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪中通信及定位板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1~4,本实用新型实施例中,一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、雨量采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口电路、雨量传感器、声光报警器、RS485接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组,所述防水外壳内设有充放电控制板和雨量采集仪主板,充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路和锂电池组成,采用模块化设计、集成度高,能够根据需要灵活的更换通信方式、供电方式,内置的充放电控制板,太阳能供电时,无需再外接太阳能充放电控制器,通过更换太阳能板、交流电源适配器、一次性锂亚电池,实现多种的供电方式,扩展设备的供电方式,通过充放电控制板,实现太阳能的充放电控制,让设备在野外能长期不间断的工作,并提供锂电池的过充、过放、过温、过流保护,防止锂电池损坏,雨量采集仪主板由RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板和低功耗处理器组成,能够对其他各部分电路进行单独控制,采集仪就可根据当前工作需要,开启或关闭相关部分电路的电源,同时,采集仪在不工作时,自动进入休眠状态,在需要工作时,通过实时时钟唤醒进行工作,通过硬件电路及嵌入式软件的控制,最大程度的减小采集仪的功耗,满足野外长期使用的需求,通过雨量信号计数电路,对输入的通断或脉冲信号进行防抖、去除干扰,然后送入处理器进行信号计数,RS485接口电路,用于扩展接入其他RS485接口的传感器,通过RS232接口电路,对仪器在本地进行各项工作参数的设置,通过电源及控制电路,为各部分电路提供电源和供电控制,最大程度的降低仪器的功耗,满足野外长期使用的需求,通过实时时钟,为系统运行及测量数据提供准确的时间,并通过通信及定位板,利用通信基站或北斗/GPS/GLONASS卫星进行实时时钟的校准,通过串行FLASH,当通信故障时将离线的测量数据存储再串行FLASH中,当通信恢复时,重新传输到服务器,通过SD卡,可以存储10年以上的所有历史测量数据,通过声光报警器控制电路,当测量数据异常时,可以开启本地声光报警,提示周围人群及时避让,通过工作电压/温度检测电路,实现仪器电池电压、工作温度的远程监控,及时掌握设备的工作状态,有利于后期维护工作中进行故障诊断,通过低功耗处理器,对整个系统运行进行管理、控制,对测量数据进行处理,并实现MQTT、CoAP物联网通信协议与服务器进行数据、指令的交互,防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头,通过防水外壳,达到防水、防尘、防电磁干扰效果,提高仪器的稳定性、可靠性以及环境适应性,所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口,所述第二防水接头连接雨量传感器、声光报警器和RS485接口,所述RS485接口电路外接485信号,所述RS232接口电路外接232信号,所述雨量信号计数电路外接雨量传感器,所述电源及控制电路与电源相连接,所述低功耗处理器与RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板相连接,所述通信及定位板外接天线和UART,通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成,内置的通信及定位板,可灵活更换为NB、GPRS、4G通信方式,还可扩展LoRa或Zigbee等其他无线通信方式,通过通信及定位板,提供了多种通信方式,将测量数据传输到服务器,并对信号强度进行监控。同时通过板上的北斗/GPS/GLONASS定位模组,获取仪器当前所在位置,便于仪器的维护及管理。
本实用新型的工作原理是:防水外壳内设有充放电控制板和雨量采集仪主板,充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路和锂电池组成,采用模块化设计、集成度高,能够根据需要灵活的更换通信方式、供电方式,内置的充放电控制板,太阳能供电时,无需再外接太阳能充放电控制器,通过更换太阳能板、交流电源适配器、一次性锂亚电池,实现多种的供电方式,扩展设备的供电方式,通过充放电控制板,实现太阳能的充放电控制,让设备在野外能长期不间断的工作,并提供锂电池的过充、过放、过温、过流保护,防止锂电池损坏,雨量采集仪主板由RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板和低功耗处理器组成,能够对其他各部分电路进行单独控制,采集仪就可根据当前工作需要,开启或关闭相关部分电路的电源,同时,采集仪在不工作时,自动进入休眠状态,在需要工作时,通过实时时钟唤醒进行工作,通过硬件电路及嵌入式软件的控制,最大程度的减小采集仪的功耗,满足野外长期使用的需求,通过雨量信号计数电路,对输入的通断或脉冲信号进行防抖、去除干扰,然后送入处理器进行信号计数,RS485接口电路,用于扩展接入其他RS485接口的传感器,通过RS232接口电路,对仪器在本地进行各项工作参数的设置,通过电源及控制电路,为各部分电路提供电源和供电控制,最大程度的降低仪器的功耗,满足野外长期使用的需求,通过实时时钟,为系统运行及测量数据提供准确的时间,并通过通信及定位板,利用通信基站或北斗/GPS/GLONASS卫星进行实时时钟的校准,通过串行FLASH,当通信故障时将离线的测量数据存储再串行FLASH中,当通信恢复时,重新传输到服务器,通过SD卡,可以存储10年以上的所有历史测量数据,通过声光报警器控制电路,当测量数据异常时,可以开启本地声光报警,提示周围人群及时避让,通过工作电压/温度检测电路,实现仪器电池电压、工作温度的远程监控,及时掌握设备的工作状态,有利于后期维护工作中进行故障诊断,通过低功耗处理器,对整个系统运行进行管理、控制,对测量数据进行处理,并实现MQTT、CoAP物联网通信协议与服务器进行数据、指令的交互,防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头,通过防水外壳,达到防水、防尘、防电磁干扰效果,提高仪器的稳定性、可靠性以及环境适应性,通信及定位板外接天线和UART,通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成,内置的通信及定位板,可灵活更换为NB、GPRS、4G通信方式,还可扩展LoRa或Zigbee等其他无线通信方式,通过通信及定位板,提供了多种通信方式,将测量数据传输到服务器,并对信号强度进行监控。同时通过板上的北斗/GPS/GLONASS定位模组,获取仪器当前所在位置,便于仪器的维护及管理。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,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 (4)

1.一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、雨量采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口电路、雨量传感器、声光报警器、RS485接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组,其特征在于,所述防水外壳内设有充放电控制板和雨量采集仪主板,防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头,所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口,所述第二防水接头连接雨量传感器、声光报警器和RS485接口,所述RS485接口电路外接485信号,所述RS232接口电路外接232信号,所述雨量信号计数电路外接雨量传感器,所述电源及控制电路与电源相连接,所述低功耗处理器与RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板相连接,所述通信及定位板外接天线和UART。
2.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,其特征在于,所述雨量采集仪主板由RS485接口电路、RS232接口电路、雨量信号计数电路、工作电压/温度检测电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路和通信及定位板和低功耗处理器组成。
3.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,其特征在于,所述充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路和锂电池组成。
4.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线雨量采集仪,其特征在于,所述通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成。
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