[实用新型]一种新型的基于NB‑IoT的无线水位变送器

说明书

技术领域

本实用新型涉及水位与压力检测装置及窄带物联网等技术领域，特别是一种新型的基于NB-IoT的无线水位变送器。

背景技术

在污水处理、环保检测、供排水、制药、水产养殖等领域，经常会用到水位或液位变送器，这类检测方法一般是利用流体静力学原理测量液位，传统的传感器或变送器一般采用有线连接，将测量的结果通过电信号或者有线串口通讯的方法对外连接。

常见的水位传感器是通过传感器输出4～20mA/0～10mA的电流标准信号，或者是1～5V/0～5V的电压标准信号，后端再连接采集器进行标准信号采集处理，获取对应的压力或水位参数，此种通过DA输出方式在工业领域最为常见，有时还有通过频率输出来反馈对应的压力值。

传统水位传感器也有通过RS485/RS232或者SDI-12等有线通讯方式进行传输传感器采集的压力参数，一般需要配置采集器构成一个水位变送器整体，或者直接通过有线连接至系统中。

上述通过DA输出标准信号或者通过有线串口通讯方式的水位传感器或变送器，都存在需要导线连接且需要采集单元配合使用的问题；在电源供应及功耗上也有缺陷，通常需要外接稳定电源及转换电路或者通讯隔离电路，比如是采用SDI-12通讯方式，需要提供稳定的12VDC。

已有的水位变送器也有通过短距离组网进行无线传输的方式，或者采用RF射频通讯方式，此类无线水位变送器一般通讯距离较近，需要额外布置通讯路由节点或中继节点，有时还需要配合数据集中器或者通讯网关使用，此类水位变送器的有效通讯距离以及系统整体的造价是一个很明显的技术缺陷或技术方案缺陷。而少量采用GPRS通讯的水位变送器，由于功耗问题，一般需要外接电源供电，而且由于GPRS通讯的不稳定，有时会因为连接被断开而导致实时的监测数据丢失或者延迟送达，由于劣势明显，这种方式在水位变送器上应用还比较少见。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用电池即可长时间供电、无需额外配备采集器且能够基于NB-IoT远程通讯的低功耗的无线水位变送器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种新型的基于NB-IoT的无线水位变送器，利用液体静压力测量水位，包括有测压敏感元件单元、中央处理单元、电池模块、温度敏感单元，以及与所述中央处理单元连接的无线通讯模组、A/D转换模块、电源管理模块。

进一步地，所述测压敏感元件单元与滤波整流模块电连接，用于将水体静压转换为电信号。

进一步地，所述滤波整流模块与差分放大电路电连接，经过信号放大处理后与所述A/D转换模块电连接。

进一步地，所述电池模块与所述电源管理模块连接，分别为所述无线通讯模组、中央处理单元、A/D转换模块、差分放大电路、滤波整流模块供电。

进一步地，所述无线通讯模组是一种低功耗的窄带物联网通讯模组，所述窄带物联网通讯模组还包括有NB-IOT模块，以及eSIM卡，所述无线通讯模组用于与远程平台通讯连接并传输测量数据。

进一步地，所述无线通讯模组可以是单模的NB-IOT模组，还可以是包括有NB-IOT技术模式的多模通讯模组。

进一步地，所述测压敏感元件单元是一种隔离型扩散硅敏感元件，包括有一不锈钢材质的压力测量膜片。

进一步地，所述隔离型扩散硅敏感元件的压力测量膜片在受到静压力时会产生微位移，从而导致所述测压敏感元件单元内置的电阻阻值变化，结合后端电路处理转换，将这一变化对应转换成毫伏电压信号的变化，经过进一步的滤波整流、放大处理及AD转换，进入所述中央处理单元进行算法运算，得到水体压力值及对应的水位参数。

进一步地，所述温度敏感单元内置于所述测压敏感元件单元中，用于测量介质温度，进行所测压力的温度补偿。

进一步地，所述温度敏感单元是一种单总线型数字温度传感器，型号为DS18B20，所述中央处理单元直接读取温度值用于计算。

进一步地，所述中央处理单元是一种低功耗的微处理器(Central Processing Unit，CPU)。

进一步地，所述低功耗的微处理器优选内置数据储存单元及AD转换单元的ARM内核的低功耗的系列微处理器。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过使用低功耗的NB-IoT窄带物联网技术及采用低功耗的微处理器，采用合适电池供电，可以长时间使用，不用频繁更换电池，不用外接电源；