一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，包括液位傳感器模塊、電源模塊、無線基站模塊和太陽能充電管理模塊，所述液位傳感器產(chǎn)生超聲波，超聲波在液面與空氣的分界面反射成回波并被液位傳感器轉(zhuǎn)化成電壓信號，從而將下水道的水位信息轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述電壓信號傳輸給所述無線基站模塊，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為無線信號傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，所述電源模塊用于為所述液位傳感器模塊和無線基站模塊提供工作電壓，所述太陽能充電管理模塊為所述電源模塊補(bǔ)充電力。本發(fā)明系統(tǒng)和方法，通過在每個下水道水位監(jiān)測系統(tǒng)之間構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，水位信息數(shù)據(jù)最終傳輸給終端系統(tǒng)，同時系統(tǒng)利用太陽能自供電，無需外部提供電源。
【專利說明】—種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的自供電下水道水位監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于在城市建設(shè)之初，下水道的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，許多城市發(fā)生了多起城市內(nèi)澇的事件，給人民生命財產(chǎn)造成了重大損失。在現(xiàn)有的城市下水道升級建設(shè)面臨諸多困難的條件下，避免城市內(nèi)澇所帶來的人員和財產(chǎn)損失的唯一辦法是只有在極端惡劣天氣
下，下水道水位快速升高的時候，及時獲取城市各關(guān)鍵位置下水道水位信息，并及時發(fā)出預(yù)
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目O
[0003]目前國內(nèi)各大城市小水道水位主要還是人工監(jiān)測完成的。由于下水道位于地表以下，人工監(jiān)測不僅需要爬入窨井下面，工作環(huán)境惡劣，而且測量的準(zhǔn)確性和及時性不夠，這也是難以大面積推廣的主要原因。本發(fā)明正是為了解決這一難題而提出的，通過一種可以自供電的無線液位監(jiān)測系統(tǒng)，實時測量下水道的水位信息，并傳輸給遠(yuǎn)端的控制終端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，通過一種可以自供電的無線液位監(jiān)測系統(tǒng)，實時測量下水道的水位信息，并傳輸給遠(yuǎn)端的控制終端。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括液位傳感器模塊、電源模塊、無線基站模塊和太陽能充電管理模塊，所述液位傳感器產(chǎn)生超聲波，超聲波在液面與空氣的分界面反射成回波并被液位傳感器轉(zhuǎn)化成電壓信號，從而將下水道的水位信息轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述電壓信號傳輸給所述無線基站模塊，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為無線信號傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，所述電源模塊用于為所述液位傳感器模塊和無線基站模塊提供工作電壓，所述太陽能充電管理模塊為所述電源模塊補(bǔ)充電力。
[0007]所述電源模塊由蓄電池和兩個電壓轉(zhuǎn)化模塊構(gòu)成，其中一個電壓轉(zhuǎn)化模塊將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)化為液位傳感器模塊所需的電壓，另一個電壓轉(zhuǎn)化模塊將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)化為無線基站模塊所需的電壓。
[0008]所述太陽能充電管理模塊是由太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，補(bǔ)充到蓄電池中，當(dāng)蓄電池充滿后可以自動關(guān)斷與蓄電池之間的連接，避免過沖對蓄電池造成損傷。
[0009]所述液位傳感器輸出的電壓信號傳輸給所述無線基站模塊，通過MCU對電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，無線基站模塊中的無線發(fā)射端在MCU的控制下，將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的液位信息通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)測終端。
[0010]所述液位傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過導(dǎo)線傳輸給所述無線基站模塊，經(jīng)過處理后，轉(zhuǎn)化為2.4GHz的無線信號，并采用2.4GHz的自組網(wǎng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)測終端。
[0011]一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測方法，采用上述的系統(tǒng)來完成。
[0012]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0013](I)下水道水位及時、準(zhǔn)確、快速測量,無需人工參與,從而減小了勞動力成本。
[0014](2)由于對下水道水位的采樣密度很大，所以可以更加科學(xué)、可靠的獲取水情資料，方便決策者做出預(yù)警判斷。
[0015](3)由于采用2.4Ghz的自組網(wǎng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)，所以可以可靠的傳輸下水道水情資料，同時也極大的節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸費用。
[0016](4)采用太陽能作為系統(tǒng)的電力來源，可以很好的解決了系統(tǒng)的長時間、連續(xù)的穩(wěn)
定工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0018]圖1為本發(fā)明所提供的系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為液位傳感器工作示意圖。
【具體實施方式】:
[0020]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步的說明，以充分了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
[0021]圖1?圖2所示，本發(fā)明所提供的自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括:液位傳感器模塊、電源模塊、無線基站模塊和太陽能充電模塊。具體實施時，液位傳感器安裝在窨井井壁上，并通過法蘭盤固定。當(dāng)接通電源后，液位傳感器定時發(fā)射超聲波信號，當(dāng)超聲波遇到液面后反射回液位傳感器，液位傳感器根據(jù)反射回的超聲波信號強(qiáng)度計算出液位傳感器與液面的高度，進(jìn)而可以計算出當(dāng)前井內(nèi)的水位高度。液位傳感器輸出O — 5V電壓信號，與測量水位高度成線性關(guān)系。電壓信號傳輸給無線基站模塊，經(jīng)過無線基站模塊處理后轉(zhuǎn)化為無線信號傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，電源模塊用于為液位傳感器模塊和無線基站模塊提供工作電壓，太陽能充電管理模塊為電源模塊補(bǔ)充電力。
[0022]本發(fā)明具體實施例中，液位傳感器輸出電壓信號接入到無線基站模塊中，通過MCU對電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成2.4GHz的無線數(shù)字信號，無線基站模塊中的無線發(fā)射端在MCU的控制下，將轉(zhuǎn)換成2.4GHz的無線數(shù)字信號的液位信息通過2.4GHz的自組網(wǎng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)測終端。
[0023]電源模塊由蓄電池和兩個電壓轉(zhuǎn)化模塊構(gòu)成，蓄電池通過防水密封箱埋在地下。其中一個電壓轉(zhuǎn)化模塊將蓄電池的12V電壓轉(zhuǎn)化為5V輸出給所述無線基站模塊。另一個電壓轉(zhuǎn)化模塊2將蓄電池I的12V電壓轉(zhuǎn)化為24V電壓供給液位傳感器模塊3，如圖2所
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[0024]12V/100W太陽能電池板安裝在地面以上，以接收太陽光照射。太陽能電池板上的單晶硅片將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過充電管理器將電能儲存在蓄電池中，充電管理器主要是起防止蓄電池過充和過放保護(hù)。即當(dāng)蓄電池充電時，電池電壓超過某一電壓，充電管理器自動關(guān)斷電池的充電端；當(dāng)蓄電池放電時，電池電壓低于某一電壓，充電管理器會自動關(guān)斷電池的放電端。
[0025]本發(fā)明通過在每個下水道水位監(jiān)測系統(tǒng)之間構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，水位信息數(shù)據(jù)最終傳輸給終端系統(tǒng)，同時系統(tǒng)利用太陽能自供電，無需外部提供電源。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施例來對本發(fā)明所作進(jìn)一步詳細(xì)說明，所以不能將本發(fā)明局限在上述這些說明中。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的構(gòu)思基礎(chǔ)上所做的推演和替換都應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括液位傳感器模塊、電源模塊、無線基站模塊和太陽能充電管理模塊，所述液位傳感器產(chǎn)生超聲波，超聲波在液面與空氣的分界面反射成回波并被液位傳感器轉(zhuǎn)化成電壓信號，從而將下水道的水位信息轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述電壓信號傳輸給所述無線基站模塊，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為無線信號傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，所述電源模塊用于為所述液位傳感器模塊和無線基站模塊提供工作電壓，所述太陽能充電管理模塊為所述電源模塊補(bǔ)充電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊由蓄電池和兩個電壓轉(zhuǎn)化模塊構(gòu)成，其中一個電壓轉(zhuǎn)化模塊將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)化為液位傳感器模塊所需的電壓，另一個電壓轉(zhuǎn)化模塊將蓄電池的電壓轉(zhuǎn)化為無線基站模塊所需的電壓。
3.所述根據(jù)權(quán)利要求2所述的自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能充電管理模塊是由太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，補(bǔ)充到蓄電池中，當(dāng)蓄電池充滿后可以自動關(guān)斷與蓄電池之間的連接，避免過沖對蓄電池造成損傷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器輸出的電壓信號傳輸給所述無線基站模塊，通過MCU對電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，無線基站模塊中的無線發(fā)射端在MCU的控制下，將轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的液位信息通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)測終端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電城市下水道水位無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述液位傳感器輸出的電壓信號經(jīng)過導(dǎo)線傳輸給所述無線基站模塊，經(jīng)處理后，轉(zhuǎn)化為2.4GHz的無線信號，并采用2.4GHz的自組網(wǎng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的監(jiān)測終端。
6.一種自供電城市下水道水位無線監(jiān)測方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至5所述的系統(tǒng)。
【文檔編號】G08C17/02GK103700236SQ201310659160
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】劉成良, 趙源深, 貢亮, 黃亦翔, 張執(zhí)南, 李琳, 李志騰 申請人:上海交通大學(xué)