專利名稱：雨量水位監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雨量水位監(jiān)測設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，處于亞熱帶季風區(qū)，氣候條件復雜，雨量變化劇烈，各條河流水情各異，洪澇災(zāi)害時常發(fā)生。水安全和水資源問題已經(jīng)成為社會和經(jīng)濟發(fā)展中的重要因素。安全問題特別是因洪水等自然災(zāi)害所引發(fā)的突發(fā)事故，其危害巨大，因此研究和開發(fā)水情實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過對水情及提壩安全的動態(tài)監(jiān)控、預報，及時發(fā)現(xiàn)事故尤其是突發(fā)性事故先兆，迅速做出反應(yīng)，實時給予決策支持并實施自動控制，為工程和相關(guān)地區(qū)提供安全保障； 為管理部門提供多層次的信息管理和決策支持手段，在兼顧防災(zāi)水資源優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，充分發(fā)揮水利工程的效益。目前，我國水情自動遙測系統(tǒng)的建設(shè)中，數(shù)據(jù)采集和檢測技術(shù)水平不斷提高，數(shù)據(jù)傳輸卻存在較大的問題，如傳統(tǒng)的撥號和專線的固定網(wǎng)絡(luò)接入方式嚴重地限制了水情的檢測，不能滿足自動測報的要求；無線通信方式中，超短波需加設(shè)大量中繼站，不適合遠距離傳輸；手機短信易造成信息阻塞；衛(wèi)星通信投資大且存在雨衰等問題。許多地方對水位、雨量等水情參數(shù)的測量仍采用人工方式，在安全性、準確性以及時性等方面存在著明顯的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種雨量水位監(jiān)測設(shè)備，可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠程監(jiān)測中心通信，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備與遠程監(jiān)測中心的信息傳輸。本發(fā)明具體方案
雨量水位監(jiān)測設(shè)備，包括電源管理模塊、檢測模塊、控制器模塊、存儲模塊和通信模塊。 各模塊均采用現(xiàn)有成熟技術(shù)。其中，電源管理模塊包括太陽能電板，光伏蓄電池，5V電壓轉(zhuǎn)換電路，3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路；光伏蓄電池為雨量傳感器、水位傳感器和5V電壓轉(zhuǎn)換電路提供12V電壓；5V電壓轉(zhuǎn)換電路，為檢測模塊中的濾波電路、I/V轉(zhuǎn)換電路、通信模塊中的 GPRS模塊和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路提供5V電壓；3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路為控制器模塊、存儲模塊和通信模塊中的串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路提供3. 3V電壓。檢測模塊主要由雨量傳感器，水位傳感器，I/V轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成。水位傳感器輸出的電流信號通過I/V 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為控制器可接收的電壓信號。雨量傳感器通過濾波電路，將脈沖信號發(fā)送給控制器。控制器模塊對電壓信號和脈沖信號進行分析和處理，完成雨量、水位的信息采集?？刂破髂K采用LPC2300低功耗處理器作為核心，控制現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備采集和存儲雨量、 水位等水情信息，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測中心通信。存儲模塊采用USMbit低功耗芯片 MX25LU845E，通過SPI接口與控制器連接。通信模塊包括以MAX3232為核心的RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路和GPRS模塊。通信模塊與控制器模塊的UARTO接口連接，RS-232 串口通信電平接口電路電源端與3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出連接。GPRS模塊采用型號為Siemens MC35的傳輸模塊。電壓轉(zhuǎn)換電路包括第一接插件Pl，第一電容Cl，第二電容C2，第三電容C3，第四電容C4，第五電容C5，第六電容C6，第七電容C7，第八電容C8，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電感Li，第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4，第一二極管D1、第二二極管 DSl以及電壓轉(zhuǎn)換芯片U1、電壓轉(zhuǎn)換芯片U2。第一接插件Pl的1引腳和第一接插件Pl的2引腳接地。第一接插件Pl的3引腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul的1引腳、第一電容Cl的正極和12V的數(shù)字電壓連接，第一電容Cl 的負極與Ul的3引腳和Ul的5引腳連接并接地。Ul的2引腳連接第一二極管Dl的一端， 第一二極管Dl的另一端接地。Ul的2引腳連接第一電感Ll的一端，第一電感Ll的另一端連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。5V數(shù)字電壓輸出端連接第二電容C2的正極，第二電容C2 的負極接地。Ul的4引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。5V數(shù)字電壓輸出端VDD5連接第二電感L2的一端，第二電感L2的另一端連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與 5V模擬電壓輸出端AVDD5連接。第三電感L3的一端接地，第三電感L3的另一端連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接模擬地AGND。模擬電壓輸入端AVDD5連接第三電容C3正極，第三電容C3負極連接模擬地AGND。U2的1引腳接地，U2的2引腳連接3. 3V電壓輸出端VDD3. 3。U2的2引腳連接第六電容C6的正極，第六電容C6的負極接地。U2的2引腳連接第七電容C7的一端，第七電容C7的另一端接地。U2的3引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。U2的3引腳連接第四電容C4的一端，第四電容C4的另一端接地。U2的3引腳連接第五電容C5的正極，第五電容 C5的負極接地。3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第二二極管DSl的一端，第二二極管DSl 的另一端接地。3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3與第二二極管DSl的一端連接，第二二極管 DSl的另一端接地，3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第四電感L4的一端，第四電感L4的另一端連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3. 3。 3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3. 3連接第八電容C8的正極，第八電容C8的負極接地。檢測模塊電路包括第二接插件P2、第三接插件P3，第九電容C9、第十電容C10，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7，以及放大器芯片U5A。第二接插件P2的1引腳接地，第二接插件P2的2引腳連接第五電阻R5的一端， 第五電阻R5的另一端連接放大器芯片U5A的3引腳。第二接插件P2的2引腳連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接模擬地AGND。第二接插件P2的3引腳連接12V電壓VDD12。放大器芯片U5A的1引腳連接控制器的P0_23Y引腳。放大器芯片U5A的2引腳連接放大器芯片U5A的1引腳。放大器芯片U5A的3引腳連接第九電容C9的一端，第九電容C9的另一端連接模擬地AGND。放大器芯片U5A的4引腳連接模擬地AGND。 放大器芯片TOA的11引腳與5V模擬電壓AVDD5連接。第三接插件P3的1引腳連接12V電壓VDD12。第三接插件P3的2引腳接地。第三接插件P3的3引腳連接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端連接5V數(shù)字電源端 VDD5。第三接插件P3的3引腳連接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端連接第十電容ClO的一端，第十電容ClO的另一端接地。第七電阻R7 —端連接第三接插件P3的3引腳，另一端連接控制器的Pl_26引腳?？刂颇K電路包括控制器芯片U3，第i^一電容C11，第八電阻R8，以及復位芯片
5U4。系統(tǒng)復位電路采用MAX811專用復位芯片，具備上電復位和手動復位兩種模式。系統(tǒng)上電后，復位芯片給nRST引腳低電平信號，使控制器復位。復位芯片U4的1引腳接地。復位芯片U4的1引腳連接第十一電容Cll的一端， 第十一電容Cll的另一端、復位芯片U4的4引腳與3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接。復位芯片U4的2引腳連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接控制器nRST引腳。 復位芯片U4的3引腳連接控制器SYS_RES引腳。通信模塊電路包括第九電阻R9，存儲芯片U60存儲芯片U6的2引腳連接3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3.3。存儲芯片TO的7引腳連接控制器P0_16引腳。存儲芯片TO的8引腳連接控制器P0_17引腳。存儲芯片U6的9引腳連接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端連接3.3V數(shù)字電壓輸出端VDD3.3。存儲芯片TO的10引腳接地。存儲芯片TO的 15引腳連接控制器P0_18引腳。存儲芯片TO的16引腳連接控制器P0_15引腳。存儲芯片 U6的其他引腳懸空。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點
1.設(shè)備通信能力強、數(shù)據(jù)傳輸速度快、實時性強。設(shè)備通過傳輸速率快、通信質(zhì)量高、網(wǎng)絡(luò)容量大的GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信，具有很強的實時性。2.設(shè)備功耗低，環(huán)境適應(yīng)性強。設(shè)備電源采用太陽能電板，各模塊采用低功耗器件；設(shè)備各部件均采用符合工業(yè)級標準的器件，適應(yīng)在野外惡劣的環(huán)境條件工作。3.設(shè)備數(shù)據(jù)處理速度快，功能強。本發(fā)明監(jiān)測設(shè)備使用高性能處理器，有利于系統(tǒng)更新與功能擴展。


圖1為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備電源管理模塊原理圖3為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備檢測模塊原理圖4為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備控制器模塊原理圖5為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備存儲模塊原理圖6為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備通信模塊原理圖7為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備信號流示意圖8為本發(fā)明的雨量水位監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成的水情自動遙測系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的雨量水位監(jiān)測設(shè)備作進一步描述。如圖1所示，本發(fā)明包括電源管理模塊1、檢測模塊2、控制器模塊3、存儲模塊4以及通信模塊5。各模塊均采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，其中，電源管理模塊1包括SRDCB的太陽能電板，12V55AH的光伏蓄電池1-1，以LM2596S為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路1-2,以LMl 117-3. 3 為核心的3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路1-3，光伏蓄電池1-1為雨量傳感器2-1、水位傳感器2-2和以 LM2596S為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路1_2提供12V電壓；以LM2596S為核心的5V電壓轉(zhuǎn)換電路1-2，為檢測模塊2中的濾波電路2-3、I/V轉(zhuǎn)換電路2-4、通信模塊5中的GPRS模塊 5-2和以LM1117-3. 3為核心的3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路1-3提供5V電壓；以LM1117-3. 3為核心的3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路1-3為控制器模塊3、存儲模塊4和通信模塊5中的RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路5-1提供3. 3V電壓。檢測模塊2包括雨量傳感器2-1、水位傳感器2-2、濾波電路2-3和I/V轉(zhuǎn)換電路2-4。水位傳感器2_2輸出的電流信號通過I/V轉(zhuǎn)換電路2-4，轉(zhuǎn)換為控制器可接收的電壓信號。雨量傳感器2-1通過濾波電路，將脈沖信號發(fā)送給控制器。控制器模塊3通過濾波電路連接雨量傳感器2-1，控制器的AD接口通過I/V 轉(zhuǎn)換電路連接水位傳感器2-2，用以接收和處理雨量、水位數(shù)據(jù)?？刂破鞯腢ARTO接口通過 RS232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路5-1連接GPRS模塊5_2，用以傳輸雨量、水位數(shù)據(jù)?？刂破鞯腟PI接口連接存儲模塊，用以存儲雨量、水位數(shù)據(jù)。存儲模塊4采用USMbit低功耗芯片MX25LU845E，通過SPI接口與控制器連接。通信模塊5包括以MAX3232為核心的RS-232 串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路5-1和GPRS模塊5-2。通信模塊5與控制器模塊的UARTO接口連接。GPRS模塊5-2采用型號為Siemens MC35的傳輸模塊。 如圖2所示，電源管理模塊包括第一接插件Pl，第一電容Cl，第二電容C2，第三電容C3，第四電容C4，第五電容C5，第六電容C6，第七電容C7，第八電容C8，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電感Li，第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4，第一二極管 D1、第二二極管DSl以及電壓轉(zhuǎn)換芯片U1、電壓轉(zhuǎn)換芯片U2。第一接插件Pl的1引腳和第一接插件Pl的2引腳接地。第一接插件Pl的3引腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul的1引腳、第一電容Cl的正極和12V的數(shù)字電壓連接，第一電容Cl 的負極與Ul的3引腳和Ul的5引腳連接并接地。Ul的2引腳連接第一二極管Dl的一端， 第一二極管Dl的另一端接地。Ul的2引腳連接第一電感Ll的一端，第一電感Ll的另一端連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。5V數(shù)字電壓輸出端連接第二電容C2的正極，第二電容C2 的負極接地。Ul的4引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。5V數(shù)字電壓輸出端VDD5連接第二電感L2的一端，第二電感L2的另一端連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與 5V模擬電壓輸出端AVDD5連接。第三電感L3的一端接地，第三電感L3的另一端連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接模擬地AGND。模擬電壓輸入端AVDD5連接第三電容C3正極，第三電容C3負極連接模擬地AGND。U2的1引腳接地，U2的2引腳連接3. 3V電壓輸出端VDD3. 3。U2的2引腳連接第六電容C6的正極，第六電容C6的負極接地。U2的2引腳連接第七電容C7的一端，第七電容C7的另一端接地。U2的3引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5。U2的3引腳連接第四電容C4的一端，第四電容C4的另一端接地。U2的3引腳連接第五電容C5的正極，第五電容 C5的負極接地。3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第二二極管DSl的一端，第二二極管DSl 的另一端接地。3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3與第二二極管DSl的一端連接，第二二極管 DSl的另一端接地，3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第四電感L4的一端，第四電感L4的另一端連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3. 3。 3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3.3連接第八電容C8的正極，第八電容C8的負極接地。如圖3所示，檢測模塊包括第二接插件P2、第三接插件P3，第九電容C9、第十電容 C10，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7，以及放大器芯片U5A。第二接插件P2的1引腳接地，第二接插件P2的2引腳連接第五電阻R5的一端， 第五電阻R5的另一端連接放大器芯片U5A的3引腳。第二接插件P2的2引腳連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接模擬地AGND。第二接插件P2的3引腳連接12V電壓VDD12。放大器芯片U5A的1引腳連接控制器的P0_23Y引腳。放大器芯片U5A的2引腳連接放大器芯片U5A的1引腳。放大器芯片U5A的3引腳連接第九電容C9的一端，第九電容C9的另一端連接模擬地AGND。放大器芯片U5A的4引腳連接模擬地AGND。 放大器芯片TOA的11引腳與5V模擬電壓AVDD5連接。第三接插件Ρ3的1引腳連接12V電壓VDD12。第三接插件Ρ3的2引腳接地。第三接插件Ρ3的3引腳連接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端連接5V數(shù)字電源端 VDD5。第三接插件Ρ3的3引腳連接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端連接第十電容ClO的一端，第十電容ClO的另一端接地。第七電阻R7 —端連接第三接插件Ρ3的3引腳，另一端連接控制器的Pl_26引腳。如圖4所示，控制器模塊包括控制器芯片U3，第十一電容Cl 1，第八電阻R8，以及復位芯片U4。系統(tǒng)復位電路采用ΜΑΧ811專用復位芯片，具備上電復位和手動復位兩種模式。 系統(tǒng)上電后，復位芯片給nRST弓丨腳低電平信號，使控制器復位。復位芯片U4的1引腳接地。復位芯片U4的1引腳連接第十一電容Cll的一端， 第十一電容Cll的另一端、復位芯片U4的4引腳與3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接。復位芯片U4的2引腳連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接控制器nRST引腳。 復位芯片U4的3引腳連接控制器SYS_RES引腳。如圖5所示，存儲模塊包括第九電阻R9，存儲芯片U6。存儲芯片U6的2引腳連接 3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3.3。存儲芯片TO的7引腳連接控制器P0_16引腳。存儲芯片TO 的8引腳連接控制器P0_17引腳。存儲芯片U6的9引腳連接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端連接3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3.3。存儲芯片TO的10引腳接地。存儲芯片 U6的15引腳連接控制器P0_18引腳。存儲芯片U6的16引腳連接控制器P0_15引腳。存儲芯片TO的其他引腳懸空。如圖6所示，通信模塊包括第十二電容C12、第十三電容C13、第十四電容C14、第十五電容C15，RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7，以及GPRS接口 C0M0。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的1引腳連接第十二電容C12的一端，第十二電容C12的另一端連接RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的3引腳。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的2引腳連接第十五電容C15的一端，第十五電容C15的另一端接地。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的4引腳連接第十三電容C13的一端，第十三電容C13的另一端連接RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的5引腳。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的6引腳連接第十四電容C14的一端，第十四電容C14的另一端接地。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的11引腳連接控制器P0_2引腳。RS-232 串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的12引腳連接控制器P0_3引腳。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的13引腳連接GPRS接口 COMO的3引腳。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的14引腳連接GPRS接口 COMO的2引腳。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的 15引腳接地。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的16引腳連接3. 3V數(shù)字電壓輸出端 VDD3. 3。RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換芯片U7的其他引腳懸空。GPRS接口 COMO的5引腳接地。GPRS接口 COMO的其他引腳懸空。如圖7所示，雨量傳感器采集的雨量信息，輸出為脈沖信號，通過濾波電路濾波后，傳輸給控制器。水位傳感器采集的水位信息，輸出為4-20mA標準電流信號，通過I/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標準電壓信號后，傳輸給控制器。控制器通過對雨量、水位信號的處理后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號存儲在存儲模塊中。并且，通過通信模塊GPRS將數(shù)字信號傳輸給遠程監(jiān)測中心。如圖8所示，水情自動遙測系統(tǒng)由雨量水位監(jiān)測設(shè)備與遠程監(jiān)測中心組成。監(jiān)測設(shè)備負責檢測存儲雨量、水位等水情信息，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠程監(jiān)測中心實現(xiàn)通信。遠程監(jiān)測中心接收、存儲并處理信息，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)分析及查詢等功能。該雨量水位監(jiān)測設(shè)備工作過程如下
型號為SRDCB的太陽能電板為12V24AH的光伏蓄電池充電，蓄電池提供12V電壓，供給雨量、水位等傳感器以及檢測模塊；12V電壓通過以LM2596為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為 5V電壓，供給檢測模塊和GPRS模塊；5V電壓通過以LM1117為核心的電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為 3. 3V電壓，供給通信模塊、存儲模塊以及控制器模塊。雨量、水位等傳感器將采集的水情信息通過檢測模塊處理后傳輸給控制器，控制器將接收到的雨量、水位等水情信息存儲到存儲模塊，并且通過GPRS將信息傳輸至遠程監(jiān)測中心。遠程監(jiān)測中心接收雨量、水位等水情信號數(shù)據(jù)，將其存儲到數(shù)據(jù)庫，并提供實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)分析及查詢。
權(quán)利要求
1.雨量水位監(jiān)測設(shè)備，包括電源管理模塊、檢測模塊、控制器模塊、存儲模塊和通信模塊，其特征在于電源管理模塊包括太陽能電板，光伏蓄電池，5V電壓轉(zhuǎn)換電路，3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路；光伏蓄電池為雨量傳感器、水位傳感器和5V電壓轉(zhuǎn)換電路提供12V電壓；5V電壓轉(zhuǎn)換電路，為檢測模塊中的濾波電路、ΙΛ轉(zhuǎn)換電路、通信模塊中的GPRS模塊和3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路提供5V電壓；3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路為控制器模塊、存儲模塊和通信模塊中的串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路提供3. 3V電壓，檢測模塊主要由雨量傳感器，水位傳感器，I/V轉(zhuǎn)換電路和濾波電路組成，水位傳感器輸出的電流信號通過I/V轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換為控制器可接收的電壓信號，雨量傳感器通過濾波電路，將脈沖信號發(fā)送給控制器，控制器模塊對電壓信號和脈沖信號進行分析和處理，完成雨量、水位的信息采集，控制器模塊采用LPC2300低功耗處理器作為核心，控制現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備采集和存儲雨量、水位等水情信息，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測中心通信，存儲模塊通過SPI接口與控制器連接，通信模塊包括以MAX3232為核心的RS-232串口通信電平接口轉(zhuǎn)換電路和GPRS模塊，通信模塊與控制器模塊的UARTO接口連接，RS-232串口通信電平接口電路電源端與3. 3V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出連接，GPRS模塊采用型號為Siemens MC35的傳輸模塊；電壓轉(zhuǎn)換電路包括第一接插件P1，第一電容Cl，第二電容C2，第三電容C3，第四電容 C4，第五電容C5，第六電容C6，第七電容C7，第八電容C8，第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3，第一電感Li，第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4，第一二極管D1、第二二極管DSl 以及電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul、電壓轉(zhuǎn)換芯片U2 ；第一接插件Pl的1引腳和第一接插件Pl的2引腳接地，第一接插件Pl的3引腳與電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul的1引腳、第一電容Cl的正極和12V的數(shù)字電壓連接，第一電容Cl的負極與Ul的3引腳和Ul的5引腳連接并接地，Ul的2引腳連接第一二極管Dl的一端，第一二極管Dl的另一端接地，Ul的2引腳連接第一電感Ll的一端，第一電感Ll的另一端連接5V 數(shù)字電壓輸出端VDD5，5V數(shù)字電壓輸出端連接第二電容C2的正極，第二電容C2的負極接地，Ul的4引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5，5V數(shù)字電壓輸出端VDD5連接第二電感L2的一端，第二電感L2的另一端連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端與5V模擬電壓輸出端AVDD5連接，第三電感L3的一端接地，第三電感L3的另一端連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接模擬地AGND，模擬電壓輸入端AVDD5連接第三電容C3正極， 第三電容C3負極連接模擬地AGND ；U2的1引腳接地，U2的2引腳連接3. 3V電壓輸出端VDD3. 3，U2的2引腳連接第六電容C6的正極，第六電容C6的負極接地，U2的2引腳連接第七電容C7的一端，第七電容C7 的另一端接地，U2的3引腳連接5V數(shù)字電壓輸出端VDD5，U2的3引腳連接第四電容C4的一端，第四電容C4的另一端接地，U2的3引腳連接第五電容C5的正極，第五電容C5的負極接地，3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第二二極管DSl的一端，第二二極管DSl的另一端接地，3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3.3與第二二極管DSl的一端連接，第二二極管DSl的另一端接地，3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接第四電感L4的一端，第四電感L4的另一端連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端連接3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3. 3，3. 3V模擬電壓輸出端AVDD3. 3連接第八電容C8的正極，第八電容C8的負極接地；檢測模塊電路包括第二接插件P2、第三接插件P3，第九電容C9、第十電容C10，第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7，以及放大器芯片U5A ；第二接插件P2的1引腳接地，第二接插件P2的2引腳連接第五電阻R5的一端，第五電阻R5的另一端連接放大器芯片U5A的3引腳，第二接插件P2的2引腳連接第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接模擬地AGND，第二接插件P2的3引腳連接12V電壓VDD12， 放大器芯片U5A的1引腳連接控制器的P0_23Y引腳，放大器芯片U5A的2引腳連接放大器芯片U5A的1引腳，放大器芯片U5A的3引腳連接第九電容C9的一端，第九電容C9的另一端連接模擬地AGND，放大器芯片U5A的4引腳連接模擬地AGND，放大器芯片U5A的11引腳與5V模擬電壓AVDD5連接；第三接插件Ρ3的1引腳連接12V電壓VDD12，第三接插件Ρ3的2引腳接地，第三接插件Ρ3的3引腳連接第六電阻R6的一端，第六電阻R6的另一端連接5V數(shù)字電源端VDD5，第三接插件Ρ3的3引腳連接第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端連接第十電容ClO的一端，第十電容ClO的另一端接地，第七電阻R7 —端連接第三接插件Ρ3的3引腳，另一端連接控制器的P1J6引腳；控制模塊電路包括控制器芯片U3，第十一電容C11，第八電阻R8，以及復位芯片U4，系統(tǒng)復位電路采用ΜΑΧ811專用復位芯片，具備上電復位和手動復位兩種模式，系統(tǒng)上電后， 復位芯片給nRST引腳低電平信號，使控制器復位；復位芯片U4的1引腳接地，復位芯片U4的1引腳連接第十一電容Cll的一端，第十一電容Cll的另一端、復位芯片U4的4引腳與3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3連接，復位芯片 U4的2引腳連接第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端連接控制器nRST引腳，復位芯片U4的3引腳連接控制器SYS_RES引腳；通信模塊電路包括第九電阻R9，存儲芯片U6，存儲芯片U6的2引腳連接3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3，存儲芯片U6的7引腳連接控制器P0_16引腳，存儲芯片U6的8引腳連接控制器P0_17引腳，存儲芯片U6的9引腳連接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端連接3. 3V數(shù)字電壓輸出端VDD3. 3，存儲芯片U6的10引腳接地，存儲芯片U6的15引腳連接控制器P0_18引腳，存儲芯片U6的16引腳連接控制器P0_15引腳，存儲芯片U6的其他引腳懸空。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種雨量水位監(jiān)測設(shè)備。本發(fā)明中太陽能電板為光伏蓄電池充電，蓄電池提供12V電壓，供給雨量、水位傳感器以及檢測模塊；12V電壓通過電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為5V電壓，供給檢測模塊和GPRS模塊；5V電壓通過以電壓轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，供給通信模塊、存儲模塊以及控制器模塊。雨量、水位傳感器將采集的水情信息通過檢測模塊處理后傳輸給控制器，控制器將接收到的雨量、水位水情信息存儲到存儲模塊，并且通過GPRS將信息傳輸至遠程監(jiān)測中心。遠程監(jiān)測中心接收雨量、水位等水情信號數(shù)據(jù)，將其存儲到數(shù)據(jù)庫，并提供實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)分析及查詢。本發(fā)明數(shù)據(jù)處理速度快，精度高，系統(tǒng)安全性好。
文檔編號G08C17/02GK102364302SQ20111032715
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者蔣鵬, 陳蒙蒙 申請人:杭州電子科技大學