CN220271585U - 一种雨量传感器工作状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其包括单片机、以及与单片机电连接的状态检测模块、通信模块和供电模块；所述状态检测模块包括与单片机电连接的降雨检测模块、堵塞检测模块、翻斗动作检测模块、以及干簧管检测模块。本实用新型能实现对双翻斗式雨量传感器状态的在线监测，方便检修人员及时、便捷的掌握双翻斗式雨量传感器的工作状态。

Description

一种雨量传感器工作状态在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及雨量传感器领域，特别是指一种雨量传感器工作状态在线监测系统。

背景技术

降雨量观测是气象观测的重要组成部分，为天气预报、气候分析、气象科学研究以及社会生产生活提供重要的基础数据资料。双翻斗式雨量传感器则是目前最常见且相对稳定可靠的降雨量观测设备，用于测量传感器安装位置所在地的降雨量。

现有的双翻斗式雨量传感器的由于自身的机械电子结构以及户外工作环境的特点，随着使用时间的增加而容易出现故障。如果不能及时发现和维护双翻斗式雨量传感器，将会影响降雨量数据的采集，造成观测数据不可用。目前一般都是通过检修人员定期对双翻斗式雨量传感器进行巡检，这就造成有些双翻斗式雨量传感器的故障无法及时发现，同时部分双翻斗式雨量传感器通常是安装在野外使用，人工巡检的时间和成本也较高。

有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其能实现对双翻斗式雨量传感器状态的在线监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其能实现对双翻斗式雨量传感器状态的在线监测。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其用于检测双翻斗式雨量传感器的状态，所述双翻斗式雨量传感器包括筒体、底座、承雨漏斗、接水漏斗、上翻斗组件、汇集漏斗、计量翻斗组件和计数翻斗组件；所述筒体固定在底座上，所述承雨漏斗、接水漏斗、上翻斗组件、汇集漏斗、计量翻斗组件和计数翻斗组件自上而下依次安装于筒体中，上翻斗组件具有可翻转的上翻斗，计量翻斗组件具有可翻转的计量翻斗，计数翻斗组件具有可翻转且带有磁铁的的计数翻斗、以及随计数翻斗的翻转而产生相应开关信号的干簧管；所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统包括单片机、以及与单片机电连接的状态检测模块、通信模块和供电模块；所述状态检测模块包括降雨检测模块、堵塞检测模块、翻斗动作检测模块、以及干簧管检测模块；降雨检测模块包括至少一个安装于承雨漏斗内的承雨漏斗水浸传感器，承雨漏斗水浸传感器的感应面朝上设置且承雨漏斗水浸传感器与单片机电连接；堵塞检测模块包括至少一个安装于承雨漏斗内的承雨漏斗液位传感器、至少一个安装于接水漏斗外壁的接水漏斗水浸传感器、以及至少一个安装于汇集漏斗外壁的汇集漏斗水浸传感器，承雨漏斗液位传感器、接水漏斗水浸传感器和汇集漏斗水浸传感器与单片机电连接；翻斗动作检测模块包括安装于上翻斗侧方的第一光电开关、安装于计量翻斗侧方的第二光电开关、以及安装于计数翻斗侧方的第三光电开关，第一光电开关、第二光电开关和第三光电开关与单片机电连接；干簧管检测模块与计数翻斗组件的干簧管和单片机分别电连接。

所述降雨检测模块还包括至少一个安装于双翻斗式雨量传感器外围的外围水浸传感器。

所述第一光电开关、第二光电开关均和第三光电开关采用对射式光电开关或反射式光电开关。

所述干簧管检测模块包括三极管、限流电阻、上拉电阻和隔离光耦，三极管的发射极连接第一电源，三极管的基极连接干簧管接线座的1脚，三极管的集电极通过限流电阻连接隔离光耦的输入正极，隔离光耦的输入负极连接干簧管接线座的2脚，隔离光耦的输出正极连接单片机，隔离光耦的输出正极还通过上拉电阻连接第二电源，隔离光耦的输出负极连接第二地。

所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还包括与单片机电连接的入侵检测模块，入侵检测模块设置在双翻斗式雨量传感器的外围。

所述入侵检测模块包括与单片机电连接的光幕、微波雷达、热释电传感器和摄像头中的至少一种。

所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还包括与单片机电连接的声光告警模块。

所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还包括与单片机电连接的存储模块。

所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还包括与单片机电连接的位置定位模块。

所述通信模块为lora无线通信模块或蜂窝无线通信模块。

采用上述方案后，本实用新型的单片机通过状态检测模块来监测双翻斗式雨量传感器的工作状态，并且单片机通过通信模块来将双翻斗式雨量传感器的状态发送至后台服务器，这样本实用新型便能实现对双翻斗式雨量传感器工作状态的在线监测，方便检修人员及时、便捷的掌握双翻斗式雨量传感器的工作状态。

附图说明

图1为本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统的结构框图。

图2为本实用新型的双翻斗式雨量传感器与状态检测模块的配合示意图。

图3为本实用新型的干簧管、干簧管检测模块和单片机的连接示意。

标号说明：

双翻斗式雨量传感器A，筒体A1、底座A2、承雨漏斗A3、接水漏斗A4，上翻斗组件A5，上翻斗A51，汇集漏斗A6，计量翻斗组件A7，计量翻斗A71，计数翻斗组件A8，计数翻斗A81，干簧管A82，干簧管接线座A83，干簧管第一分压电阻A84，干簧管第二分压电阻A85，电容A86，

单片机1，

状态检测模块2，

降雨检测模块21，承雨漏斗水浸传感器211，外围水浸传感器212，

堵塞检测模块22，承雨漏斗液位传感器221，接水漏斗水浸传感器222，汇集漏斗水浸传感器223，

翻斗动作检测模块23，第一光电开关231，第二光电开关232，第三光电开关233，

干簧管检测模块24，三极管241，限流电阻242，上拉电阻243，隔离光耦244，

通信模块3，

供电模块4，

入侵检测模块5，光幕51，微波雷达52，热释电传感器53，摄像头54，

声光告警模块6，喇叭61，告警灯62，

存储模块7，

位置定位模块8。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

如图1至图3所示，本实用新型揭示了一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其用于检测双翻斗式雨量传感器A的状态，所述双翻斗式雨量传感器A包括筒体A1、底座A2、承雨漏斗A3、接水漏斗A4、上翻斗组件A5、汇集漏斗A6、计量翻斗组件A7和计数翻斗组件A8；所述筒体A1固定在底座A2上，所述承雨漏斗A3、接水漏斗A4、上翻斗组件A5、汇集漏斗A6、计量翻斗组件A7和计数翻斗组件A8自上而下依次安装于筒体A1中，上翻斗组件A5具有可翻转的上翻斗A51，计量翻斗组件A7具有可翻转的计量翻斗A71，计数翻斗组件A8具有可翻转且带有磁铁的计数翻斗A81、以及随计数翻斗A81的翻转而产生相应开关信号的干簧管A82；关于双翻斗式雨量传感器A的具体结构为现有技术，在此不再赘述。

配合图1至图3所示，在本实用新型的实施例中，本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统包括单片机1、以及与单片机1电连接的状态检测模块2、通信模块3和供电模块4，状态检测模块2可包括降雨检测模块21、堵塞检测模块22、翻斗动作检测模块23、以及干簧管检测模块24，堵塞检测模块22用于进行堵塞检测，翻斗动作检测模块23用于进行翻斗动作检测，干簧管检测模块24用于进行干簧管状态检测；其中，单片机1通过状态检测模块2来监测双翻斗式雨量传感器A的工作状态，并且单片机1通过通信模块3来将双翻斗式雨量传感器A的状态发送至后台服务器，这样本实用新型便能实现对双翻斗式雨量传感器A工作状态的在线监测，方便检修人员及时、便捷的掌握双翻斗式雨量传感器A的工作状态。本实用新型进行工作状态检测是依次进行堵塞检测、翻斗动作检测和干簧管状态检测，当前一项检测结果通过后，进入下一项检测。

在本实用新型的实施例中，所述降雨检测模块21包括至少一个安装于承雨漏斗A3内的承雨漏斗水浸传感器211，承雨漏斗水浸传感器211的感应面朝上设置且承雨漏斗水浸传感器211与单片机1电连接；当雨水进入到承雨漏斗A3内时，承雨漏斗水浸传感器211的感应面感应到雨水而发送信号给单片机1，使得单片机1判断有降雨；为避免误判，降雨检测模块21还包括至少一个安装于双翻斗式雨量传感器A外围的外围水浸传感器212；单片机1当承雨漏斗水浸传感器211和外围水浸传感器212同时感应到水时才判断有降雨，这样可以避免非正常的往承雨漏斗A3倒水而使得单片机1误判有降雨。承雨漏斗水浸传感器211和外围水浸传感器212可采用接触式水浸传感器或非接触式水浸传感器。

在本实用新型的实施例中，所述堵塞检测模块22包括至少一个安装于承雨漏斗A3内的承雨漏斗液位传感器221、至少一个安装于接水漏斗A4外壁的接水漏斗水浸传感器222、以及至少一个安装于汇集漏斗A6外壁的汇集漏斗水浸传感器223，承雨漏斗液位传感器221、接水漏斗水浸传感器222和汇集漏斗水浸传感器223与单片机1电连接。当承雨漏斗A3堵塞时，单片机1通过承雨漏斗液位传感器221检测到承雨漏斗A3的水位超过设定阈值时，单片机1判断承雨漏斗A3堵塞；当接水漏斗A4堵塞时，雨水会在接水漏斗A4堆积而最终漫出接水漏斗A4，使得接水漏斗水浸传感器222的感应面感应到雨水，此时接水漏斗水浸传感器222给单片机1发送信号而使得单片机1判断接水漏斗A4堵塞；当汇集漏斗A6堵塞时，雨水会在汇集漏斗A6堆积而最终漫出汇集漏斗A6，使得汇集漏斗水浸传感器223的感应面感应到雨水，此时汇集漏斗水浸传感器223给单片机1发送信号而使得单片机1判断汇集漏斗A6堵塞。汇集漏斗水浸传感器223可采用接触式水浸传感器或非接触式水浸传感器。

在本实用新型的实施例中，所述翻斗动作检测模块23包括安装于上翻斗A51侧方的第一光电开关231、安装于计量翻斗A71侧方的第二光电开关232、以及安装于计数翻斗A81侧方的第三光电开关233，第一光电开关231、第二光电开关232和第三光电开关233与单片机1电连接，第一光电开关231、第二光电开关232和第三光电开关233可采用对射式光电开关或反射式光电开关；第一光电开关231用于检测上翻斗A51是否翻转，上翻斗A51翻转时第一光电开光231产生相应信号给单片机1；第二光电开关232用于检测计量翻斗A71是否翻转，计量翻斗A71翻转时第二光电开光232产生相应信号给单片机1，第三光电开关233用于检测计数翻斗A81是否翻转，计数翻斗A81翻转时第三光电开光233产生相应信号给单片机1。在单片机1通过降雨检测模块21检测到有降雨的期间内，若是单片机1通过第一光电开关231检测到上翻斗A51一直没有翻转则单片机1判断上翻斗A51存在机械故障；同样的，在单片机1通过降雨检测模块21检测到有降雨的期间内，若是单片机1通过第二光电开关232检测到计量翻斗A71一直没有翻转则单片机1判断计量翻斗A71存在机械故障；在单片机1通过降雨检测模块21检测到有降雨的期间内，若是单片机1通过第三光电开关233检测到计数翻斗A81一直没有翻转则单片机1判断计数翻斗A81存在机械故障。

在本实用新型的实施例中，所述干簧管检测模块24与计数翻斗组件A8的干簧管A82和单片机1分别电连接，单片机1通过干簧管检测模块24检测干簧管A82的状态；在计数翻斗A81翻转时若是干簧管A82没有产生相应的信号给单片机1，则单片机1判断干簧管A82存在故障。具体的，所述干簧管检测模块24包括三极管241、限流电阻242、上拉电阻243和隔离光耦244，三极管241的发射极连接第一电源VCC，三极管241的基极连接干簧管接线座A83的1脚，三极管241的集电极通过限流电阻242连接隔离光耦244的输入正极，隔离光耦244的输入负极连接干簧管接线座A83的2脚，隔离光耦244的输出正极连接单片机，隔离光耦244的输出正极还通过上拉电阻243连接第二电源VDD，隔离光耦244的输出负极连接第二地。所述干簧管接线座A83的1脚和2脚分别连接干簧管A82的电源端和接地端，干簧管A82的电源端连接干簧管第一分压电阻A84的第一端和干簧管第二分压电阻A85的第一端，干簧管第一分压电阻A84的第二端连接第一电源VCC，干簧管第二分压电阻A85的第二端通过电容A86连接第一地，干簧管A82的接地端也连接第一地。所述干簧管接线座A83用于连接气象站原有的数据采集电路，隔离光耦244可以实现单片机1与干簧管A82的隔离，从而有效保护单片机1和防止干扰气象站原有的数据采集电路。当有降雨发生且承雨漏斗A3、接水漏斗A4、上翻斗A51、汇集漏斗A6、计量翻斗A71、计数翻斗A81和均干簧管A82正常时，隔离光耦241输出脉冲信号给单片机1；而当有降雨发生且承雨漏斗A3、接水漏斗A4、上翻斗A51、汇集漏斗A6、计量翻斗A71和计数翻斗A81均正常时，若隔离光耦241输出给单片机1的电平没有变化，则说明干簧管A82损坏或者干簧管接线座与气象站原有的数据采集电路连接所用的线缆损坏。此外，在降雨过程中，若干簧管检测模块24得出的干簧管闭合次数与翻斗动作检测模块23检测到的计数翻斗A81的翻动次数不同，则可判定干簧管A82存在隐性故障，例如磁力下降会造成降雨量测量值下降（即有时计数翻斗A81翻动了却无法使干簧管A82产生有效的闭合）。

在本实用新型的实施例中，所述通信模块3可为lora无线通信模块或蜂窝无线通信模块，方便整个系统布设在野外环境；所述蜂窝无线通信模块为2G无线通信模块、3G无线通信模块、4G无线通信模块和5G无线通信模块中的一种。

在本实用新型的实施例中，所述供电模块4可为开关电源或者太阳能供电装置；在有市电的环境中，开关电源将市电转换为整个系统所需电源；在没有市电的环境中（如野外环境），太阳能供电装置将太阳能转换为整个系统所需电源。

在本实用新型的实施例中，本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还可包括与单片机1电连接的入侵检测模块5，入侵检测模块5设置在双翻斗式雨量传感器A的侧方，单片机1通过入侵检测模块5检测是否有无关人员或者动物接近双翻斗式雨量传感器A；所述入侵检测模块5可包括与单片机电连接的光幕51、微波雷达52、热释电传感器53和摄像头54中的至少一种。

在本实用新型的实施例中，本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还可包括与单片机1电连接的声光告警模块6，声光告警模块6可包括与单片机1电连接的喇叭61和告警灯62。当单片机1通过入侵检测模块5发现有无关人员或者动物接近双翻斗式雨量传感器A时，单片机1控制声光告警模块6进行声光告警而驱赶无关人员或者动物。当单片机1通过状态检测模块2发现双翻斗式雨量传感器A存在故障时，单片机1也可控制声光告警模块6进行声光告警而提醒检修人员

在本实用新型的实施例中，本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还可包括与单片机1电连接的存储模块7，存储模块7可用于存储雨量数据和双翻斗式雨量传感器A的状态数据。

在本实用新型的实施例中，本实用新型的一种雨量传感器工作状态在线监测系统还可包括与单片机1电连接的位置定位模块8，位置定位模块8可安装于双翻斗式雨量传感器A，单片机1通过位置定位模块8获取双翻斗式雨量传感器A所在位置，在单片机1检测到双翻斗式雨量传感器A出现故障时，单片机1可将故障的双翻斗式雨量传感器A所在位置发送后台服务器，方便检修人员知道故障的双翻斗式雨量传感器A所在位置，位置定位模块8可采用GPS定位模块或者北斗定位模块。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (10)

1.一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其用于检测双翻斗式雨量传感器的状态，所述双翻斗式雨量传感器包括筒体、底座、承雨漏斗、接水漏斗、上翻斗组件、汇集漏斗、计量翻斗组件和计数翻斗组件；所述筒体固定在底座上，所述承雨漏斗、接水漏斗、上翻斗组件、汇集漏斗、计量翻斗组件和计数翻斗组件自上而下依次安装于筒体中，上翻斗组件具有可翻转的上翻斗，计量翻斗组件具有可翻转的计量翻斗，计数翻斗组件具有可翻转且带有磁铁的计数翻斗、以及随计数翻斗的翻转而产生相应开关信号的干簧管；其特征在于：

所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统包括单片机、以及与单片机电连接的状态检测模块、通信模块和供电模块；

所述状态检测模块包括降雨检测模块、堵塞检测模块、翻斗动作检测模块、以及干簧管检测模块；

降雨检测模块包括至少一个安装于承雨漏斗内的承雨漏斗水浸传感器，承雨漏斗水浸传感器的感应面朝上设置且承雨漏斗水浸传感器与单片机电连接；

堵塞检测模块包括至少一个安装于承雨漏斗内的承雨漏斗液位传感器、至少一个安装于接水漏斗外壁的接水漏斗水浸传感器、以及至少一个安装于汇集漏斗外壁的汇集漏斗水浸传感器，承雨漏斗液位传感器、接水漏斗水浸传感器和汇集漏斗水浸传感器与单片机电连接；

翻斗动作检测模块包括安装于上翻斗侧方的第一光电开关、安装于计量翻斗侧方的第二光电开关、以及安装于计数翻斗侧方的第三光电开关，第一光电开关、第二光电开关和第三光电开关与单片机电连接；

干簧管检测模块与计数翻斗组件的干簧管和单片机分别电连接。

2.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：所述降雨检测模块还包括至少一个安装于双翻斗式雨量传感器外围的外围水浸传感器。

3.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：所述第一光电开关、第二光电开关均和第三光电开关采用对射式光电开关或反射式光电开关。

4.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：所述干簧管检测模块包括三极管、限流电阻、上拉电阻和隔离光耦，三极管的发射极连接第一电源，三极管的基极连接干簧管接线座的1脚，三极管的集电极通过限流电阻连接隔离光耦的输入正极，隔离光耦的输入负极连接干簧管接线座的2脚，隔离光耦的输出正极连接单片机，隔离光耦的输出正极还通过上拉电阻连接第二电源，隔离光耦的输出负极连接第二地。

5.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：还包括与单片机电连接的入侵检测模块，入侵检测模块设置在双翻斗式雨量传感器的外围。

6.如权利要求5所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：所述入侵检测模块包括与单片机电连接的光幕、微波雷达、热释电传感器和摄像头中的至少一种。

7.如权利要求1或5所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：还包括与单片机电连接的声光告警模块。

8.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：还包括与单片机电连接的存储模块。

9.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：还包括与单片机电连接的位置定位模块。

10.如权利要求1所述的一种雨量传感器工作状态在线监测系统，其特征在于：所述通信模块为lora无线通信模块或蜂窝无线通信模块。