CN220603883U - 一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其由RS485串口、MCU、DTU、存储器、状态监控模块、时钟模块、人机接口和电源模块组成。本SSRTU在保留传统RTU核心功能的基础上，为野外机动部署提供小型化、便捷性一键式安装配置，适应复杂地形简易支架和车载、船载使用。本实用新型可用于对气象水文以及其他环境要素采集传输要求少维护或免维护的场合，有效解决了常规野外环境要素遥测系统的易安装、低功耗和自适应问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水文气象智能遥测终端。
背景技术
水文水源遥测终端机（RTU）需要在野外无市电环境下工作，对于突发自然灾害或面向任务的应急机动环境监测，则需要解决小型便携、快速部署、运维简单等问题。目前降低功耗一般采取选用低功耗器件或简化整机功能等办法，选取低功耗器件虽然能较大幅度的降低功耗指标，但对有些功能器件而言其，降低功耗的幅度是有限的，尤其是担负主处理任务的CPU。虽然简化整机功能也可以降低功耗，但这将牺牲整机功能和性能，为此必须重新考虑产品设计。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端（Small Smart Remote Terminal Units: SSRTU），在低功耗下保留野外应急监测需要的最小功能集。
技术方案：一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，包括电源模块、基于微控制单元的主板，连接所述微控制单元的RS485串口电路、数据传输单元、存储器、时钟模块、人机接口；所述RS485串口电路用于连接外部传感器；所述数据传输单元通过插座形式与所述主板连接；所述存储器采用FLASH芯片，并板载TF卡扩展接口；所述时钟模块用于提供自动校时功能；所述人机接口为连接所述主板的USB转RS232芯片；所述电源模块用于供电。
进一步的，还包括连接所述微控制单元的状态监控模块，所述状态监控模块用于检测所述电源模块的输入电压，所述微控制单元的核心工作电压以及环境温湿度。
进一步的，所述RS485串口电路采用SN65HVD72D芯片，用于将所述主板上的TTL接口转换成RS485接口。
进一步的，所述数据传输单元采用4G通信模块或NB-IOT通信模块，或以太网通信模块。
进一步的，所述时钟模块采用支持随机自报功能、定时自报功能以及查询应答功能的RX-8025SA芯片。
进一步的，所述微控制单元采用STM32L152芯片。
进一步的，所述状态监控模块中包括用于环境温湿度检测的SHT20芯片以及用于电压采样的ADS1110芯片。
有益效果：本实用新型的着眼点是保证机动场合环境监测数据采集的需求，减少过多的冗余备份功能，如去掉扩展接口、RS232接口、柜门接口、液晶屏接口等；增加状态监控功能，选择小型化的通信模块，并将通信模块集成在水文气象小型智能遥测终端中，通过插座形式与主板连接，可灵活替换各种DTU；在MCU等器件的选型上，更加注重小尺寸和低功耗指标。经过小型化改造的SSRTU整机外壳尺寸更加小巧，方便携带和机动巡检，不仅扩大了传统RTU的产品系列，也充分引入了智能化技术，能对敏感要素和状态有更好的提示。
附图说明
图1是本实用新型水文气象小型智能遥测终端的结构示意图。
实施方式
下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
如图1所示，一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，包括电源模块、基于微控制单元的主板，连接所述微控制单元的RS485串口电路、数据传输单元、存储器、时钟模块、人机接口以及状态监控模块。
其中，微控制单元（MCU）：选用STM32L152芯片，采用单芯片方案，集成度更高、成本和功耗更低。
RS485串口电路用于连接外部传感器。RS485串口电路采用SN65HVD72D芯片，用于将主板上的TTL接口转换成RS485接口，便于与外部传感器通信。
数据传输单元（DTU）通过插座形式与主板连接，可灵活替换各种DTU，如选用有人物联网的WH-LTE-7S1（4G通信模块）或WH-NB75-BA（NB-IOT通信模块），也可支持GPRS、卫星（或北斗）、以太网、PPP、TCP/IP等通信协议，只要更换DTU即可。
存储器采用W25Q128JVSIQ型号的FLASH芯片，并板载TF卡扩展接口；存储容量不小于8G，至少能存储10个传感器，1分钟采集频度，保存10年的数据量。
状态监控模块用于检测电源模块的输入电压，微控制单元的核心工作电压以及环境温湿度。状态监控模块中包括用于环境温湿度检测的SHT20芯片以及用于电压采样的ADS1110芯片。
时钟模块用于提供自动校时功能。时钟模块采用支持随机自报功能、定时自报功能以及查询应答功能的RX-8025SA芯片，该芯片具备自动校时功能，可接收中心站校时命令并智能处理是否执行，避免影响RTU正常工作。
人机接口为连接主板的USB转RS232芯片，将USB接口转成232接口，通信采用57600bps。优先采用CH340C芯片，用于接入电脑，配置RTU初始化参数和数据采集周期、通信方式等。
电源模块用于供电，电源模块能够将5~28V直流输入转换为3.3V、3.8V、12V输出。
本实用新型的主体载体为一块基于微控制单元的主板，将传感器接入方式精简为一个RS485，外部传感器的数据信号通过RS485串口电路接入，选用具有TTL接口转换功能的芯片，适应大部分主流水文、气象等环境要素传感器；采用可插拔的集成式DTU，简化作业操作与维护；采用性价比高的MCU芯片，支持嵌入式程序的自主开发，在采集野外监测数据的同时，具备本终端关键工作参数的状态采集功能，可有效提高上报数据的质量。在MCU的控制下，执行程序定义的保存数据、状态检查、按协议格式封装数据并发送等操作。DTU通过插座形式与主板连接，可灵活替换各种通信方式。
通过上述设计和选型，本遥测终端的待机功耗≤0.5mA，工作功耗≤10mA，整体尺寸不超过103*83*33mm。在实际数据采集业务的指导下，编写嵌入式程序，包括传感器驱动、协议数据封装、状态监控与处置、采集周期控制等主要部分。现场工作人员可通过人机接口完成参数配置，如传感器编号、485地址、采集频度、告警门限、是否上报和自动补报等。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，包括电源模块、基于微控制单元的主板，连接所述微控制单元的RS485串口电路、数据传输单元、存储器、时钟模块、人机接口；所述RS485串口电路用于连接外部传感器；所述数据传输单元通过插座形式与所述主板连接；所述存储器采用FLASH芯片，并板载TF卡扩展接口；所述时钟模块用于提供自动校时功能；所述人机接口为连接所述主板的USB转RS232芯片；所述电源模块用于供电。
2.根据权利要求1所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，还包括连接所述微控制单元的状态监控模块，所述状态监控模块用于检测所述电源模块的输入电压，所述微控制单元的核心工作电压以及环境温湿度。
3.根据权利要求1所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，所述RS485串口电路采用SN65HVD72D芯片，用于将所述主板上的TTL接口转换成RS485接口。
4.根据权利要求1所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，所述数据传输单元采用4G通信模块或NB-IOT通信模块，或以太网通信模块。
5.根据权利要求1所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，所述时钟模块采用支持随机自报功能、定时自报功能以及查询应答功能的RX-8025SA芯片。
6.根据权利要求1-5任一所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，所述微控制单元采用STM32L152芯片。
7.根据权利要求2所述的便捷部署的水文气象小型智能遥测终端，其特征在于，所述状态监控模块中包括用于环境温湿度检测的SHT20芯片以及用于电压采样的ADS1110芯片。
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