[实用新型]一种基于物联网的多参数水文自动测报装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的多参数水文自动测报装置，尤其涉及一种针对多参数水文数据的实时采集，数据实时无线传输的自动测报装置。 

背景技术

我国从上世纪80年代就开始了水文自动测报系统的建设，过去的水文自动测报系统只能建成单个的自动测报网，网内的水文自动测报装置也不能太多，遥测点多了除会造成信息传送困难外，还会给建网和管理带来困难。随着我国物联网产业的发展，小体积大功率太阳能蓄电池的使用，建设大型的水文自动测报系统成为可能，实现了超大范围的水文信息共享。本发明采用一种基于物联网的多参数水文自动测报装置，超低功耗以及小体积大功率的太阳能蓄电池的使用，完美解决了装置在野外的供电问题。装置实时处理多种传感器数据采样，并通过无线网络进行远程通讯。实现水文自动测报装置的远程管理和水文数据信息共享。 

发明内容

面对水文遥测系统的现状，本发明实现了水文遥测站点的无人值守，自动测量并主动上送。针对国内水文遥测站点的现状，大部分站点处于野外，采用太阳能蓄电池加铅酸免维护蓄电池给装置供电，因此装置在大部分时间处于超低功耗的待机休眠模式以节约电能。本发明针对目前水文数据整理的需求，具备了多种传感器的接入能力，包括风速、风向、温度、湿度、压力、水质等参数，同时支持水文行业SDI-12协议的传感器接入。装置能够实时响应站点的雨量传感器信号并通过无线网络上送。按照预设的采样间隔装置定时从待机休眠模式中唤醒进行数据采样，并判断是否达到预设的起报值，满足条件后通过无线网络远程传输数据同时等待管理中心的下行操作命令。 

本实用新型所说的基于物联网的多参数水文自动测报装置，包括微处理器模块、AD采集模块、RTC实时时钟模块、FRAM定值存储模块、电源模块、开关量输入模块、继电器型开关量输出模块、SDI-12传感器接口模块、无线通讯模块，其中： 

微处理器模块：负责装置开关量信号的输入采集以及输出控制，并执行相应的逻辑；负责蓄电池的当前电压、风速、风向、温度、湿度和水质模拟量信号的采样计算，并判断是否产生告警信号；负责所有采集数据的数据存储；负责与SDI-12接口的传感器以及无线模块的数据通讯;

AD采集模块：用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号装换成数字信号后，传输给微处理器模块；

RTC实时时钟模块：提供装置所需的系统时钟，通过I2C总线与微处理器连接；

FRAM定值存储模块：用于装置定值数据的存储，具备掉电存储的功能，通过I2C总线与微处理器模块连接；

电源模块：用于产生装置工作所需的系统电源；

开关量输入模块：用于采集外部提供的开关量输入信号，具备光电隔离功能，由微处理器模块的IO端口负责采集；

继电器型开关量输出模块：由微处理器模块的IO端口控制，产生装置的继电器型开关量输出信号；

SDI-12传感器接口模块：由微处理器模块的全双工UART口经过电平转换后连接符合SDI-12协议的外部传感器；

无线通讯模块：通过GPRS或CDMA1X无线网络，将装置的实时传感器采集数据以及蓄电池工作电压告警、传感器采集数据越线告警传输给远程管理中心。

针对多参数水文遥测系统的工作模式，基于物联网的多参数水文自动测报装置安装于野外，采用太阳能加蓄电池的供电模式。装置平时处于待机休眠的超低功耗模式，可以通过人工按键、雨量信号触发、定时信号触发来唤醒装置。雨量传感器信号、浮子式水位传感器信号通过电缆连接到装置的开关量输入模块；蓄电池的当前电压、风速、风向、温度、湿度、水质等模拟量信号通过电缆连接到装置的AD采集模块部分； GPRS或CDMA1X无线通讯模块通过通讯电缆连接到装置的无线通讯模块部分；SDI-12水位传感器通过屏蔽双绞线连接到装置的SDI-12传感器接口模块。装置初始上电后需要配置相应的运行参数，保存在FRAM定值存储模块中，配置完毕后装置进入循环工作模式。 

附图说明

图1为基于物联网的多参数水文自动测报装置的电气功能性框图。 

图2为基于物联网的多参数水文自动测报装置的ARM微处理的电气原理图。 

图3为基于物联网的多参数水文自动测报装置的AD采集模块的电气原理图。 

图4为基于物联网的多参数水文自动测报装置的RTC实时时钟模块的电气原理图。 

图5为基于物联网的多参数水文自动测报装置的FRAM定值存储模块的电气原理图。