一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統，該無線監測系統包括：水位遠程無線監測終端、服務端及客戶端。服務端分別與水位遠程無線監測終端、客戶端無線通信連接。其中水位遠程無線監測終端用于實時監測環境中水位變化信息，并通過NBIOT無線通信發送至服務端；服務端分析所采集到的水位信息，并向客戶端發送平臺報警和短信報警通知。本實用新型專利技術克服現有技術的缺點，提供一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統；通過采用NBIOT無線通信方案，使得在安裝部署監測系統不用再鋪設線纜，且保證了通信的安全性、穩定性。穩定性。穩定性。

【技術實現步驟摘要】
一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統


[0001]本技術屬遙感
，尤其涉及一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統。

技術介紹

[0002]目前，隨著我國智慧水務進入一體化信息調度階段，對視頻+物聯網人工智能的需求急增，初步形成了由基礎設施、應用系統和保障環境組成的水務信息化綜合體系，有力推動了傳統水務向現代化、可持續發展水務轉變，為智慧水務建設提供了堅實的基礎。但目前，物聯網技術在我國水務行業的應用尚處于初級階段，水務場景監管對象數量多且分布廣泛，大部分仍然通過人工方式巡視，時間長，覆蓋范圍小、人員投入多，工作量大，投入成本高。極小部分通過物聯網設備進行水務場景信息采集、信息化應用系統處理；但是,在現有的監測系統中大量使用電纜進行通信,使用電纜會嚴重影響施工人員的安全,且維修不便,特別是在
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些不規則的地形環境中尤為突出。因此采用無線方式傳遞信息是非常有必要的。現有技術中的監測系統主要包括采集模塊、中央處理模塊以及數據服務器,采集模塊將采集到的信息通過電纜傳遞給中央處理模塊,中央處理模塊再通過GSM網絡將數據發送至服務器保存顯示。但是現有無線通訊設備的功耗普遍較大,可以使用的時間不長,一旦沒電,監護系統就不能正常工作，影響用戶的使用。低功耗的監護系統是目前業界亟待解決的重要課題。并且目前面臨5G通信普及，導致已投入使用2G通信水務設備也即將面臨淘汰。
[0003]針對上述的現有技術中存在的電纜連接造成的安裝及維修不便、系統功耗較大造成工作不穩定、以及通信安全等的技術問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現思路

[0004]為解決上述技術問題，本技術提出了一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端，其特征在于，所述的水位遠程無線監測終端包括：定時器RTC單元、微處理器MCU單元、水位傳感器單元、NBIOT無線通信單元、電池監測VF單元、多個電壓變換模塊；定時器單元與微處理器單元連接為其產生周期性喚醒時鐘；水位傳感器單元所采集的水位數據提供給微處理器單元進行數據處理；NBIOT無線通信單元把微處理器處理完成的數據發送至服務端；電池監測VF單元采集水位遠程無線監測終端電源電池電量，并反饋數據到微處理器單元進行數據處理多個電壓變換模塊為水位遠程無線監測終端內部各單元供電。
[0005]優選的，定時器RTC單元選用TPL5110低功耗計時器。
[0006]優選的，微處理器采用STM8L152K4T6做主控芯片，其具有三種工作模式：休眠模式、采集模式、發送模式；主控芯片連接兩組晶振，高頻晶振用于工作模式，用于快速處理檢測數據信息；使用低頻晶振進入睡眠模式后主控芯片處于極限低功耗模式；主控芯片還設置了手動復位開關和工作狀態指示LED。
[0007]進一步的，所述的休眠模式下，水位傳感器、NBIOT無線通信單元處于停止工作狀態；
[0008]定時給器每隔一個程序設計周期產生一個喚醒時鐘，并喚醒微處理器單元從休眠模式迅速轉變為采集模式，啟動水位傳感器單元進行采集工作；
[0009]微處理器分析采集數據，確認其變化超過設定閾值，則由采集模式轉變為發射模式，通過NBIOT無線通信單元，將實時采集數據發送至服務端；然后再次進入休眠模式；終端設備進入休眠狀態等待下一次喚醒采集；
[0010]如果微處理器分析采集數據在設定閾值范圍，則直接由采集模式轉變為休眠模式。
[0011]進一步的，水位傳感器單元采用HDL300型液位變送器，水位傳感器單元的輸出直接與微處理器的信號輸入端子連接。
[0012]進一步的，所述的電壓變換模塊，包括二組升壓模塊，分別給水位傳感器單元和NBIOT無線通信單元單元供電；每組升壓模塊均采用TPS61021A作為主芯片。將3.6V電池電壓轉換為3.8V。
[0013]進一步的，給微處理器供電模塊采用TPL700作為主芯片，將3.6V電池電壓轉換為3.3V穩定電壓為MCU
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STM8L單元供電。
[0014]進一步的，電池監測單元采用ADC采集設計，電池監測單元使用PC817光耦隔離器對ADC采集控制斷開或連接，連接時將電源電壓轉換成數字信號反饋給微處理器單元。
[0015]進一步的，所述的NBIOT無線發送模塊采用BC35
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G模組并連接有SMF05C作為SIM卡主芯片。
[0016]本技術還提供一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測系統，該無線監測系統包括：水位遠程無線監測終端、服務端及客戶端。服務端分別與水位遠程無線監測終端、客戶端無線通信連接。其中水位遠程無線監測終端用于實時監測環境中水位變化信息，并通過NBIOT無線通信發送至服務端；服務端分析所采集到的水位信息，并向客戶端發送平臺報警和短信報警通知。
[0017]本技術克服現有的技術問題，提供一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端和系統；通過采用NBIOT無線通信方案，使得在安裝部署監測系統不用再鋪設線纜，且保證了通信的安全性、穩定性；選用超低能耗工作芯片以及高效電壓轉換電路，提高電池使用效率；超低功耗的周期性程序，使整個系統只在預定的時間內進行工作，降低了電力消耗，從而解決了現有技術中存在的電纜連接造成的安裝及維修不便、系統功耗較大造成工作不穩定、以及通信安全等的技術問題。
[0018]本技術可用于水利閥井、市政閥井、深井、河道、溝渠、變頻供水站等井下環境、野外環境水位監。采用無線NB
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IoT通信技術，無需布線，固定式安裝簡單、方便、快捷；高精度液位傳感探頭、超低功耗系統設計，實時檢測當前環境中水位變化情況，從而代替人工方式巡視，實現廣覆蓋、多點位、高精度實時采集水務場景信息，建立數據化預警分析模型，減少人工投入成本，起到安全預警功能。有利于完善水務場景水位信息數據建設，加快智慧水務一體化信息化應用系統建設。
附圖說明
[0019]為了更清楚地說明本專利技術具體實施方式或現有技術中的技術方案下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的
附圖是本專利技術的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為水位遠程無線監測終端系統結構示意圖；
[0021]圖2是定時器(RTC)單元電路圖；
[0022]圖3是微控制器(MCU)STM8L單元電路圖；
[0023]圖4是水位傳感器(SENSOR
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LEVEL)單元電路圖；
[0024]圖5是VF單元電路圖；
[0025]圖6是給傳感器供電的電壓變換模塊(PMU
?
SENSOR)單元電路圖；
[0026]圖7是給通信電路供電的電壓變換模塊(PMU
?
NBIOT)單元電路圖；
[0027]圖8是給微處理器供電的電壓變換模塊(PMU本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于NBIOT通信的水位遠程無線監測終端，其特征在于，所述的水位遠程無線監測終端包括：定時器RTC單元、微處理器單元、水位傳感器單元、NBIOT無線通信單元、電池監測VF單元和多個電壓變換模塊；定時器單元與微處理器單元連接，用于產生周期性喚醒時鐘；水位傳感器單元所采集的水位數據提供給微處理器單元進行數據處理；NBIOT無線通信單元把微處理器單元處理完成的數據發送至服務端；電池監測VF單元采集水位遠程無線監測終端電源電池電量，并反饋給微處理器單元進行數據處理；所述多個電壓變換模塊為水位遠程無線監測終端內部各功能單元供電。2.如權利要求1所述的水位遠程無線監測終端，其特征在于，所述微處理器單元具有三種工作模式：休眠模式、采集模式和發送模式；所述微處理器單元連接兩組晶振：高頻晶振和低頻晶振；其中所述微處理器單元使用高頻晶振進入工作模式，用于快速處理檢測數據信息；所述微處理器單元使用低頻晶振進入睡眠模式，處于極限低功耗模式；所述微處理器單元還設置了手動復位開關和工作狀態指示LED。3.如權利要求2所述的水位遠程無線監測終端，其特征在于，在所述的休眠模式下，水位傳感器單元和NBIOT無線通信單元處于停止工作狀態；定時給器每隔一個程序設計周期產生一個喚醒時鐘，并喚醒微處理器單元從休眠模式迅速轉變為采集模式，啟動水位傳感器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉凱，梁鳳龍，王彥強，常鋒偉，李毅飛，
申請(專利權)人：北京賽博星通科技有限公司，
類型：新型
國別省市：