一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法
【专利摘要】本申请公开了一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法，该系统包括：监测中心、用的于地下水在线监测的在线监测一体机和天线；在线监测一体机包括：电源、传感器和主板；主板上的电路包括：输入端与电源相连，输出端同时与电池检测电路的一端、CPU和信息处理�？榈囊欢讼嗔氖淙氲缭吹缏罚坏绯丶觳獾缏返牧硪欢擞隒PU相连；信息处理�？橛隒PU相连，用于将CPU通过接口电路获取的所述传感器采集到的地下水的数据信息进行处理，并通过天线由通讯网络发送给监测中心，从而节约了人力成本。此外，该系统通过使用一个CPU作为主板的数据中心，省去了一个CPU和多个电路接口，从而使电路元件、体积缩减，进一步减小了功耗。
【专利说明】一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及地下水监测【技术领域】，尤其涉及一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法。
【背景技术】
[0002]地下水监测具有测量水位、孔隙压力、渗透性和取水样等多重功能，能够及时掌握动态变化情况，从而对地下水进行长期的保护，以满足人们的生活需求。
[0003]目前对地下水的监测一般采用地下水在线监测一体机，但是，由于目前的地下水在线监测一体机只能起监测作用，然后由工作人员将数据进行抄录带回监测中心进行分析，导致人力资源的浪费，成本过高的问题。此外，由于目前的地下水在线监测一体机中的电路元件过多，所以不仅使得一体机的体积较为庞大，而且使用过程中耗费能源，面对自然资源日益紧缺的现在来说，目前的地下水在线监测一体机已无法满足实际的应用需求。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请提供了一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法，以克服现有技术中的地下水监测耗费人力，而且体积庞大、耗费能源的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供以下技术方案:
[0006]一种低功耗的地下水在线监测系统，包括:监测中心和在线监测一体机；
[0007]所述在线监测一体机用于地下水在线监测，且与所述监测中心通过所述天线进行数据通讯；
[0008]所述监测中心用于根据所述在线监测一体机上传的地下水的数据信息进行分析处理；
[0009]所述在线监测一体机包括:电源、传感器、天线和与所述电源、所述传感器、所述天线同时相连的主板；
[0010]所述主板上的电路包括:
[0011]输入端与所述电源相连，输出端同时与电池检测电路的一端、CPU和信息处理模块的一端相连的输入电源电路；
[0012]所述电池检测电路的另一端与所述CPU相连；
[0013]所述信息处理�？橛胨鯟PU相连，用于将所述CPU通过接口电路获取的所述传感器采集到的地下水的数据信息进行处理，并通过所述天线由通讯网络发送给所述监测中心。
[0014]优选的，所述主板上的电路还包括:与所述CPU相连的显示输入电路。
[0015]优选的，还包括:用于封装所述电源的防水外壳。
[0016]优选的，所述传感器包括:压力式水位传感器和浮子水位传感器。
[0017]优选的，所述接口电路包括:
[0018]设置于所述CPU和所述压力式水位传感器之间的供电开关和接口电路；
[0019]设置于所述CPU和所述浮子水位传感器之间的开关量电路。
[0020]优选的，还包括:上顶为塑料，其他面为金属材质的外箱；
[0021]其中，所述电源和所述主板设置于所述外箱的内部，所述传感器设置于所述外箱的外部。
[0022]优选的，所述CPU还包括定时�？椋糜诟莸谝辉ど柚芷谄舳疌PU，以控制所述传感器采集地下水的数据信息；
[0023]所述CPU将所述数据信息以及采集的电源电压进行保存，并在保存完成后进行休眠。
[0024]优选的，所述定时�？榛褂糜诟莸诙ど柚芷谄舳疌PU ；
[0025]所述CPU启动后响应监测中心的召测，将自身保存的所述数据信息和所述电源电压发送至所述监测中心，并在发送完成后进行休眠。
[0026]一种低功耗的地下水在线监测节能方法，包括:
[0027]CPU根据第一预设周期自启动；
[0028]在启动时控制传感器采集地下水的数据信息；
[0029]将所述数据信息以及采集的电源电压进行保存；
[0030]保存后进行休眠。
[0031]还包括，所述CPU根据第二预设周期自启动，并在启动后响应监测中心的召测，将自身保存的所述数据信息和所述电源电压发送至所述监测中心；
[0032]发送完成后进行休眠。
[0033]由以上技术方案可知，本申请公开了一种低功耗的地下水在线监测系统及节能方法，包括:监测中心、在线监测一体机和安装于所述在线监测一体机上的天线；所述在线监测一体机用于地下水在线监测，且与所述监测中心通过所述天线进行数据通讯；所述监测中心用于根据所述在线监测一体机上传的地下水监测数据进行分析处理；所述在线监测一体机包括:电源、传感器和与所述电源、所述传感器同时相连的主板；所述主板上的电路包括:输入端与所述电源相连，输出端同时与电池检测电路的一端、CPU和信息处理�？榈囊欢讼嗔氖淙氲缭吹缏罚凰龅绯丶觳獾缏返牧硪欢擞胨鯟PU相连；所述信息处理�？橛胨鯟PU相连，用于将所述CPU通过接口电路获取的所述传感器采集到的地下水的数据信息进行处理，并通过天线由通讯网络发送给所述监测中心。该系统通过使用一个CPU作为主板的数据中心,省去了一个CPU和多个电路接口，并省去原有的时钟电路和备份电池，从而使电路元件成倍减少，体积也成倍减�。徊郊跣×斯�。此外，由信息处理�？榻衅鞑杉牡叵滤菪畔⑼ü煜哂赏ㄑ锻绱椭良嗫刂行模谠剂巳肆Τ杀�。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035]图1为本申请实施例一提供的一种低功耗的地下水在线监测系统的结构示意图；
[0036]图2为本申请实施例一提供的一种主板上的电路图；
[0037]图3为本申请实施例二提供的一种低功耗的地下水在线监测系统的结构示意图；
[0038]图4为本申请实施例二提供的一种主板上的电路图；
[0039]图5为本申请实施例二提供的另一种主板上的电路图；
[0040]图6为本申请实施例三提供的一种低功耗的地下水在线监测节能方法流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]为克服现有技术中的地下水监测耗费人力，而且体积庞大、耗费能源的问题，本申请提供了一种低功耗的地下水在线监测系统，具体方案如下所述:
[0043]实施例一
[0044]本申请实施例一提供了一种低功耗的地下水在线监测系统，如图1所示，图1为本申请实施例一提供的一种低功耗的地下水在线监测系统的结构示意图。该系统包括:监测中心101、在线监测一体机102和通讯网络103，在线监测一体机102包括:电源1021、主板1022、传感器1023和天线1024。
[0045]监测中心101用于根据在线监测一体机上传的地下水的数据信息进行分析处理，通过及时获取在线监测一体机102上传的地下水的数据信息，从而实现对地下水的实时监控。
[0046]在线监测一体机102用于地下水在线监测，且与监测中心101通过天线1024由通讯网络103进行数据通讯。
[0047]如图2所示，图2为本申请实施例一提供的一种主板上的电路图。主板上的电路包括:
[0048]输入端与电源相连，输出端同时与电池检测电路203的一端、CPU201和信息处理�？�204的一端相连的输入电源电路202。
[0049]电池检测电路203的另一端与CPU201相连，其中，电池检测电路203具体为AD电池电池检测电路。电池检测电路用于检测电压，当电压小于3V，设备停止工作，只给内部时钟供电，其它功能全部关闭。
[0050]信息处理�？�204与CPU201相连，用于将CPU201获取的传感器采集到的地下水的数据信息进行处理，并通过天线由通讯网络发送给监测中心。
[0051]本申请还可以使用信息处理�？�204进行网络校时，进一步省去了原电路中的时钟电路和备份电池，使体积缩减，并减少了时钟电路及其接口电路的功耗。其中，信息处理�？�204可以为2G网络�？椋鏕SM/GPRS�？椋箍梢晕�3G网络�？榛蛘�4G网络�？椋诖瞬蛔飨拗疲梢愿莼肪骋蠡蛘呤导市枰猩瓒�。
[0052]本申请中，所有的元件均采用节能元件，特别是将CPU改用节能芯片STM32L151VDT，将实现60%以上的节能。
[0053]由以上技术方案可知，本申请实施例一公开的该种低功耗的地下水在线监测系统,通过使用一个CPU作为主板的数据中心，省去了一个CPU和多个电路接口，并省去原有的时钟电路和备份电池，从而使系统中的在线监测一体机中的电路元件成倍的减少，体积也成倍减�。徊郊跣×斯�。此外，通过使用信息处理�？榻衅鞑杉牡叵滤菪畔⑼ü煜哂赏ㄑ锻绱椭良嗫刂行模谠剂巳肆Τ杀�。
[0054]实施例二
[0055]本申请实施例二公开了一种低功耗的地下水在线监测系统，如图3所示，图3为本申请实施例二提供的一种低功耗的地下水在线监测系统的结构示意图。该系统包括:监测中心301、在线监测一体机302和通讯网络303，在线监测一体机302包括:电源3021、主板3022、传感器3023、防水外壳3024、外箱3025和天线3026。
[0056]其中，电源3021为3.7V到12V之间的任意值的锂电池，包括3.7V和12V。由于能耗的大幅度降低，因此选用的电池容量也可以大幅度降低，在本申请中，可以选用3.7V锂电高密度电池来进一步减小一体机的体积，当然，在本申请中不做限制，也可以为其他形式的电源，如干电池等。本实施例中，由于电源采用3.7V锂电供电替代原有的12V开关电源，效率大幅提闻。
[0057]防水外壳3024用于封装电源3021，防止电源3021进水导致报废，具体的，防水箱为现有技术常见的防水装置，具体在本申请中不再赘述。
[0058]传感器3023包括:压力式水位传感器和浮子水位传感器，其中，浮子水位传感器是干接点，不需要电源的供电。
[0059]如图4所示，图4为本申请实施例二提供的一种主板上的电路图。主板除实施例一中所描述的电路外，还包括:与CPU相连的显示输入电路、设置于CPU和压力式水位传感器之间的供电开关和接口电路以及设置于CPU和浮子水位传感器之间的开关量电路。即本申请实施例二所述的主板电路包括:与电源相连的输入电源电路401 ;同时与输入电源电路401相连的CPU401、电池检测电路403以及信息处理�？�404 ;与CPU401和压力式水位传感器相连的供电开关406和接口电路407 ;与CPU401和浮子水位传感器相连的开关量电路408 ;与CPU401相连的显示输入电路405。其中，电池检测电路403以及信息处理�？�404也与CPU401相连。
[0060]需要说明的是，显示输入电路405与主板是分离的，只在安装调试时使用。
[0061]具体的，供电开关为3.7V供电开关，其中，3.7V供电开关对应3.7V的锂电池电源，当电源输出为其他电压值时，供电开关的电压值需要与电源输出电压值相同；接口电路为RS485接口电路，或者RS232接口电路，还可以为其它形式的接口电路；开关量电路为格雷码开关量电路，也可以为其他形式的开关量电路。
[0062]信息处理�？�404将CPU401中的数据信息进行预处理，将数据整合为天线能够发送的信号，通过天线发送至通讯网络，由通讯网络传输至监测中心。
[0063]具体需要说明的是，主板为4层板主板，采用贴片的小封装，进一步减小体积。
[0064]具体的，如图5所示，图5为本申请实施例二提供的另一种主板上的电路图。该电路除图4中所示外，还包括设置于CPU中的定时�？�4011，需要说明的是，该定时�？�4011可以设置在CPU内，也可以与CPU分离，只需满足能够根据预设周期控制所述传感器采集地下水的数据信息即可。
[0065]定时�？�4011用于根据第一预设周期启动CPU，以控制传感器采集地下水的数据信息；
[0066]CPU将数据信息以及采集的电源电压进行保存，并在保存完成后进行休眠。
[0067]定时模块4011还用于根据第二预设周期启动CPU ；
[0068]CPU启动后响应监测中心的召测，将自身保存的数据信息和电源电压发送至监测中心，并在发送完成后进行休眠。
[0069]具体的，一般设置每天进行6次地下水数据信息的采集，即第一预设周期可以为4小时，当然，在此不做限定，可以根据具体情况进行选择，如进行5次或10次采集等。
[0070]本申请中，设定一天进行一次数据的上传，即设置第二预设周期为24小时，将24小时内采集的所有数据上传给监测中心，进一步节省了电能。
[0071]除了进行数据采集和数据上传之外，在线监测一体机整体处于休眠状态，这样更有效的节约了能量，避免空耗现象。
[0072]当主板3022接好线后，用706防水胶灌注(如图3中阴影部分所示)，封装在装主板的外壳中，传感器3023接好与主板3022的连线后，其主体置于外箱3025外。其中，外箱3025的上顶为塑料，其他面为金属材质。电源3021和主板3022设置于外箱3025的内部，传感器3023设置于外箱3025的外部。
[0073]本申请中，对外箱3025的要求为:与装主板的外壳和防水外壳3024间有方便安装的固定柱，与水泥敦有固定法兰；底部有开孔；体积小便于安装；上部为塑料材料，对天线无屏蔽作用；其它面为金属，具有一定强度。具体的，装主板的外壳与外箱3025内部设置有固定柱，防水外壳3024也与外箱3025内部设置有固定柱，传感器线缆与外箱间的接口有固定接头和固线槽(如图3中所示，主板下方从上往下依次为固定接头和线槽)，并能承受10公斤拉力，外箱3025与外部水泥敦间有可固定的法兰，从而实现在线监测一体机的固定。
[0074]由以上技术方案可知，本申请实施例二公开的该低功耗的在线监测一体机，通过使用一个CPU作为主板的数据中心，省去了一个CPU和多个电路接口，并省去原有的时钟电路和备份电池，从而使系统中的在线监测一体机中的电路元件成倍减少，体积也成倍减�。徊郊跣×斯模遥ü缘缭�、主板的CPU等元件的改进，使一体机的体积进一步减�。牡冉徊浇档�。此外，通过使用信息处理�？榻衅鞑杉牡叵滤菪畔⑼ü煜哂赏ㄑ锻绱椭良嗫刂行模谠剂巳肆Τ杀�。
[0075]实施例三
[0076]本申请实施例三提供了一种低功耗的地下水在线监测节能方法，如图6所示，图6为本申请实施例三提供的一种低功耗的地下水在线监测节能方法流程图。该方法主要通过CPU的唤醒沉睡实现，包括:
[0077]S601 =CPU根据第一预设周期自启动。
[0078]具体的，一般设置每天进行6次地下水数据信息的采集，即第一预设周期可以为4小时，当然，在此不做限定，可以根据具体情况进行选择，如进行5次或10次采集等。
[0079]S602:在启动时控制传感器采集地下水的数据信息。
[0080]其中，在启动时还包括进行网络校时这一过程，具体可以通过GSM/GPRS�？椋蛘�3G或者4G模块等实现。
[0081]S603:将数据信息以及采集的电源电压进行保存，保存完成后进入步骤S605。
[0082]S604:CPU根据第二预设周期自启动，并在启动后响应监测中心的召测，将自身保存的数据信息和所述电源电压发送至监测中心。
[0083]本申请中，设定一天进行一次数据的上传，即设置第二预设周期为24小时，将24小时内采集的所有数据通过GSM/GPRS�？榫商煜呱洗嗖庵行模徊浇谑×说缒堋�
[0084]S605:进行休眠。
[0085]除了进行数据采集和数据上传之外，在线监测一体机整体处于休眠状态，这样更有效的节约了能量，避免空耗现象。
[0086]具体的，传感器的工作时长小于60秒，GSM/GPRS�？榈墓ぷ魇背ば∮�120秒，其他时间皆处于深度睡眠状态，此外，除CPU休眠外，其他电路全部关断。
[0087]由以上技术方案可知，本申请实施例三公开了一种低功耗的地下水在线监测节能方法，通过使监测一体机仅在需要采集数据或者上传数据时工作，其余时间均处于深度休眠状态，从而节约了能量，避免空耗现象。
[0088]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0089]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0090]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种低功耗的地下水在线监测系统，其特征在于，包括:监测中心和在线监测一体机； 所述在线监测一体机用于地下水在线监测，且与所述监测中心通过所述天线进行数据通讯；所述监测中心用于根据所述在线监测一体机上传的地下水的数据信息进行分析处理； 所述在线监测一体机包括:电源、传感器、天线和与所述电源、所述传感器、所述天线同时相连的主板； 所述主板上的电路包括: 输入端与所述电源相连，输出端同时与电池检测电路的一端、CPU和信息处理�？榈囊欢讼嗔氖淙氲缭吹缏罚� 所述电池检测电路的另一端与所述CPU相连；所述信息处理�？橛胨鯟PU相连，用于将所述CPU通过接口电路获取的所述传感器采集到的地下水的数据信息进行处理，并通过所述天线由通讯网络发送给所述监测中心。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主板上的电路还包括:与所述CPU相连的显示输入电路。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括:用于封装所述电源的防水外壳。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括:压力式水位传感器和浮子水位传感器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述接口电路包括: 设置于所述CPU和所述压力式水位传感器之间的供电开关和接口电路； 设置于所述CPU和所述浮子水位传感器之间的开关量电路。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括:上顶为塑料，其他面为金属材质的外箱； 其中，所述电源和所述主板设置于所述外箱的内部，所述传感器设置于所述外箱的外部。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述CPU还包括定时�？椋糜诟莸谝辉ど柚芷谄舳疌PU，以控制所述传感器采集地下水的数据信息； 所述CPU将所述数据信息以及采集的电源电压进行保存，并在保存完成后进行休眠。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述定时�？榛褂糜诟莸诙ど柚芷谄舳疌PU ； 所述CPU启动后响应监测中心的召测，将自身保存的所述数据信息和所述电源电压发送至所述监测中心，并在发送完成后进行休眠。
9.一种低功耗的地下水在线监测节能方法，其特征在于，应用于如权利要求6所述的系统，包括: CPU根据第一预设周期自启动； 在启动时控制传感器采集地下水的数据信息； 将所述数据信息以及采集的电源电压进行保存； 保存后进行休眠。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括:所述CPU根据第二预设周期自启动，并在启动后响应监测中心的召测，将自身保存的所述数据信息和所述电源电压发送至所述监测中心； 发送完成后进行休眠。
【文档编号】G01F23/30GK104406658SQ201410793835
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】杨盛, 王永平, 刘华, 王祥增, 冉晓军, 杨武羲, 梅俊峰, 甘洪江, 唐文虎, 习中怀 申请人:重庆多邦科技发展有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
