一種雨量數據採集器的製作方法

2024-03-24 14:49:05

專利名稱：一種雨量數據採集器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子技術領域，更具體地說，涉及集成通訊模塊的雙雨量數據採集器。
背景技術：
大範圍強降雨容易引發部分中小河流漫提或潰提、一些中小水庫出險或局部山洪地質災害，而這些水庫或者其他水利設施一般設置在高處，如果監管不力將會釀成災難。因此，對雨量監測是水文氣象工作中一項重要的工作。水文雨量是一個動態信息，其大小直接關係到水庫或河流的水位變化，但是現有技術中，為檢測降水情況，一般是在露天放置帶有刻度的容器，通過人工方式觀測該容器內收集到多少雨水來確定雨量的大小，費時費力，並存在不準確的問題，這給雨量檢測工作帶來了不便。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型實施例目的在於提供一種雨量數據採集器，以自動進行雨量採集，實現雨量採集過程自動化，並能夠進行雙雨量採集。為實現上述目的，本實用新型實施例提供如下技術方案一種雨量數據採集器，包括主射頻模塊；提供實時時間的實時時鐘；採集兩種不同雨量數據的雙雨量傳感器接口 ；存儲雨量數據的存儲器；與上述各單元相連的主控單元，該主控單元在獲取所述雙雨量傳感器接口採集到的雨量數據，與所述實時時鐘提供的時間信息進行關聯後提供給所述存儲器進行存儲，以及，通過射頻模塊將存儲器中存儲的雨量數據發往預設地址；為上述各單元提供電能的電池。優選的，上述雨量數據採集器中，所述雙雨量傳感器為採集0. 5mm雨量和0. Imm雨量的翻鬥雨量傳感器。優選的，上述雨量數據採集器中，所述主射頻模塊包括用於分組數據傳輸方式上報雨量數據的通用分組無線服務技術GPRS模塊和/或用於以簡訊息方式上報雨量數據的 GSM模塊，所述GPRS模塊和GSM模塊在所述主控單元控制下工作。優選的，上述雨量數據採集器還包括輔射頻模塊，用於通過調試通訊接口接收外部的參數調整指令、故障診斷指令或維護指令，提供給所述主控單元，由主控單元控制相應單元進行參數調整、故障診斷和維護。優選的，上述雨量數據採集器還包括與所述雙雨量傳感器接口相連的防雷接口。優選的，上述雨量數據採集器還包括硬體與電壓監測器，用於監測採集器內硬體或電壓狀態，並在監測出硬體或電壓出現問題時，向所述主控單元發送指示信息，由主控單元控制主射頻模塊向外部發送報警信息。優選的，上述雨量數據採集器還包括用於指示採集器工作狀態的系統指示燈。從上述技術方案可以看出，本實施例通過設置主控單元，集中控制和協調雨量數據採集器中各單元的工作，雨量數據可以由雙雨量傳感器自動採集，並由主控模塊控制其他單元進行處理(如存儲或發送)，實現了採集過程自動化，無需過多的人工參與，給雨量數據採集工作帶了了較大的便利。並且所述傳感器為雙雨量翻鬥傳感器，具有雙雨量採集功能。另外，本實施例由於集成了射頻模塊，因此，雨量數據無需由觀測者親臨現場獲取，而可以通過射頻模塊以無線方式傳輸到預定地址，實現了遠程觀測的效果。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例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，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於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。圖1為本實用新型實施例提供的一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖5為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖6為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的結構示意圖；圖7為本實用新型實施例提供的又一種雨量數據採集器的正面結構示意圖。
具體實施方式
為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結如下GPRS =General Packet Radio Service，用分組無線服務；GSM :Global System of Mobile communication，全球移動通信系統；SIM Subscriber Identity Module，用戶識別模塊，是一張內含大規模集成電路的智慧卡，用來登記用戶身份識別數據和信息；JTAG Joint Test Action Group，聯合測試行為組織，JTAG協議是一種國際標準測試協議，主要用於晶片內部測試和編程，現在多數的高級器件都支持JTAG協議，如DSP、 FPGA器件等。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。為了雨量採集過程自動化，並能夠保證無人值守的準確觀測，本實用新型實施例提供了一種雨量數據採集器。圖1示出了該雨量數據採集器的一種結構，如圖所示，該雨量數據採集器包括主控單元1、雙雨量傳感器接口 2、實時時鐘3、存儲器4和主射頻模塊5以及電源(圖中未示出)，其中雙雨量傳感器接口 2用於採集兩種不同雨量的雨量數據。實時時鐘3用於提供實時時間信息。存儲器4用於存儲雨量數據。主射頻模塊5用於將主控單元提供的數據發送到預設地址。主控單元1與上述各單元相連接，用於對雙雨量傳感器接口提供的數據進行處理，同時控制上述各單元。具體的，該主控單元1能夠獲取上述雙雨量傳感器接口 2採集到的雨量數據，與當時上述實時時鐘提供的時間信息進行關聯後提供給上述存儲器4進行存儲，以及，控制上述射頻模塊5將該存儲器4中存儲的雨量數據發往預設地址。上述電源可以是電池也可以外接電源，用於為本雨量數據採集器中各模塊提供電能。該採集器的工作過程如下雙雨量傳感器接口 2實時採集雨量數據，然後將雨量數據提供給主控單元1 (具體方式可以是主動發送或者應主控單元1的要求而發送)，主控單元1獲取到所述雨量數據後，記錄當前實時時鐘提供的時間，將該雨量數據與當前時間進行關聯，然後提供給存儲器 4進行存儲，在需要將數據傳輸到外部時，該主控單元1讀取存儲器4中存儲的雨量數據，提供給主射頻模塊5，由該主射頻模塊5發往預設地址。上述存儲器4可以存儲預設時間的雨量數據，例如，可以存儲7天的分鐘數據或 180天的分鐘數據等，所述預設時間可以根據實際需求進行調整，本文並不限定預設時間為某具體數值。上述主控單元1控制上述射頻模塊5發送的雨量數據可以是即時雨量數據，也可以是過去一段時間內的所有雨量數據。上述預設地址可以是中心伺服器或者某臺計算機的ip地址。可以看出，本實施例通過設置主控單元，集中控制和協調採集器中各單元的工作， 雨量數據可以由雙雨量傳感器自動採集，並由主控模塊控制其他單元進行處理(如存儲或發送)，實現了採集過程自動化，無需過多的人工參與，給雨量數據採集工作帶了了較大的便利。所述傳感器為雙雨量翻鬥傳感器，可以同時採集0.5mm雨量和0. Imm雨量，因此， 本實施例提供的雨量數據採集器能夠在雨量數據採集過程自動化的基礎上，保證無人值守的準確觀測。另外，本實施例由於集成了射頻模塊，因此，雨量數據無需由觀測者親臨現場獲取，而可以通過射頻模塊以無線方式傳輸到預定地址，實現了遠程觀測的效果。上述主射頻模塊5可以包括多種模塊，例如，可以包括GPRS模塊和GSM模塊，如圖 2所示，為另一種結構的雨量數據採集器，其中，GPRS模塊主要是通過分組數據傳輸的方式傳輸雨量數據，而GSM模塊則主要是通過簡訊的方式傳輸雨量數據。具體採用何種方式進行傳輸可以由上述主控單元1根據預先設定或者根據通信環境來確定，主要有以下三種方式方式一、僅以GPRS方式傳輸雨量數據，即上述主控單元1僅啟動GPRS模塊，然後將雙雨量傳感器接口採集到的雨量數據提供給該GPRS模塊，由該GPRS模塊以分組數據傳輸的方式發送到外部預設地址。當然，這種情況下，上述主射頻模塊5可以僅包含GPRS模塊。方式二、僅以GSM方式傳輸雨量數據，即上述主控單元1僅啟動GSM模塊，然後將雙雨量傳感器接口採集到的雨量數據提供給該GSM模塊，由該GSM模塊以簡訊息的方式發送到外部預設地址。當然，這種情況下，上述主射頻模塊5可以僅包含GSM模塊。方式三、GPRS方式為主、簡訊息方式為輔。GPRS方式和簡訊息方式各有利弊，前者實時性較好但比較依賴外部通信環境，後者實時性相對較差但是對外部通信環境的要求不高，所以，可以在外部通信環境較好，即 GPRS通信正常時，啟動GPRS模塊，以GPRS方式傳輸雨量數據，而當外部通信環境較差，即 GPRS通信異常時，啟動GSM模塊，以簡訊息的方式發送雨量數據。由於無線傳輸的通信環境複雜且多變，這種方式能夠保證雨量數據能夠及時且可靠地傳輸到外部預設地址。當然，為了保證數據的完整性及進一步提高數據傳輸的可靠性，可以規定重發機制，也就是說，雨量數據採集器在將雨量數據發送給外部預設地址後，如果在預定的時間內沒有收到來自該預設地址的響應信息，則認為該雨量數據沒有被正確接收，則進行數據重發，直到收到來自該預設地址的響應信息為止。為了進一步方便觀測者了解雨量信息，並可進行遠程控制和維護，本實施例還提供了另一種結構的雨量數據採集器，如圖3所示，在上述圖2的基礎上，雨量數據採集器增加了一個輔射頻模塊6，該輔射頻模塊6具有調試通訊接口，該輔射頻模塊6通過調試通訊接口接收外部的參數調整指令，並提供給主控單元1，由該主控單元1根據調整後的參數控制其他單元進行工作。例如原先該主控單元1是控制主射頻模塊5按照1小時的時間周期向外部發送雨量數據，觀測者認為有必要修改，可以通過發送參數調整指令，來調整上述時間周期，例如將原先1小時的時間周期改為30分鐘的時間周期等。當然，該輔助模塊6還可以接收外部的故障診斷指令，由主控單元1進行故障診斷過程，主控單元1在故障診斷完成後通過該輔助模塊6向外部預設地址發送故障診斷結果，方便處於所述預設地址的觀測者了解本雨量數據採集器的狀態，在發生故障時能夠及時採取措施進行維修。另外，該輔助模塊6還可以接收外部的維護指令，由主控單元1執行相應的維護工作，例如，當觀測者能夠預見本雨量數據採集器的電池存在問題，如果不及時停止工作，可能會對本雨量數據採集器造成較大的破壞，或者，通過上述故障診斷後發現某模塊若不停止工作，可能會損壞， 這時，可以發送維護指令，指示主控單元1關閉切斷電池通路或者停止相應模塊工作。當然，本實施例提出的維護工作並不限定前文所述情況，其他情況中若採用與本文技術思想相同或相類似的，應該理解為等同方式，屬於本實用新型的保護範疇。另外，為了在雷雨天氣中避免本雨量數據採集器收到雷擊而損壞，可以在本雨量數據採集器中設置防雷接口，如圖5所示，該防雷接口 7與上述雙雨量傳感器接口 2相連。此外，為了能夠在硬體或者電壓出問題時，及時告知遠程的觀測者，可以本雨量數據採集器中設置硬體與電壓監測器，如圖6所示，該硬體與電壓監測器8，用於監測本雨量數據採集器內硬體或電壓狀態，並在監測出硬體或電壓出現問題時，向該主控單元1發送指示信息，由該主控單元1控制主射頻模塊5向外部發送報警信息。在本雨量數據採集器的另外一些結構中，如圖6所示的雨量數據採集器中還包括用於指示採集器工作狀態的系統指示燈9，和/或，用於指示網絡狀態的網絡指示燈10。為了節省功耗，該主控單元1還具有智能電源管理功能，用於根據外部情況，關閉或者延長發送雨量數據的時間周期，例如在處於長時間乾旱的情況，如果頻繁地採集和發送雨量數據，是沒有必要的，只會浪費電能，因此，在這種情況下，可以控制採集接口或者其他耗能部件(如主、輔射頻模塊)休眠或者關閉，等到必要時再啟動。上述各實施例中，所述存儲器可以是各種形式的存儲器，但是為了方便調整，其具體可以使快閃記憶體(flash )和電可擦除只讀存儲器(EEPROM)。上述主射頻模塊5或輔射頻模塊6的天線為外置或者內置天線，優選為內置式天線。上述所有實施例揭示的雨量數據採集器中，除了雙雨量傳感器2、電池或電源的接口、主射頻模塊5、輔射頻模塊6在某些情況下外露於雨量數據採集器殼體外部，其餘單元均置於該殼體內。圖7為雨量數據採集器的正面示意圖。上述所有實施例揭示的雨量數據採集器中，主控單元1可以是ST公司的STR712 或STR711 CPU，該處理器是ARM7內核，片內具有256K FLASH 64K RAM.基本可實現單片系統，並可通過擴展兩路接口與雙雨量傳感器相連接(形成雙雨量傳感器接口)。下面是雨量數據採集器的一些重要部件的一種具體形式主控單元ARM7內核，主頻 12M 44MHz，256K FLASH 64K RAM ；輔射頻模塊(具有調試接口)用於設備調試，固定為波特率9600，校驗位Ν0ΝΕ， 數據位8，停止位1 ；使用STR712的INT中斷管腳作為雨量的輸入檢測；通過GPRS無線模塊發送數據到中心伺服器，設計通用的通訊模塊硬體接口和軟體接口 ；存儲器板載1片5121Ait的EEPROM用於保存參數和數據，存儲7天分鐘數據和小時數據；實時時鐘硬體時鐘，時鐘精度誤差為1 每月；硬體和電壓監測單元具備WatchDog電路，作為系統異常復位。測量部分技術指標如下頻率測量精度1Hz;頻率測量範圍(Γ4ΚΗζ。電氣技術指標電源輸入電壓輸入電壓5. 6V-15V ；工作溫度-40 801；電壓分布結構3. 3V± 1%，5V士 1%，3. 9V士 1% ；整機功耗35mA。綜上，本實施例具有以下優點和特點A、採集過程自動化；B、雨量數據傳輸的完整性和可靠性；
7[0089]C、方便遠程調整、控制和維護；D、具有電池只能管理功能，適合野外環境的低功耗要求；E、具有雙雨量採集能力。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種雨量數據採集器，其特徵在於，包括主射頻模塊；提供實時時間的實時時鐘；採集兩種不同雨量數據的雙雨量傳感器接口；存儲雨量數據的存儲器；與上述各單元相連的主控單元，該主控單元在獲取所述雙雨量傳感器接口採集到的雨量數據，與所述實時時鐘提供的時間信息進行關聯後提供給所述存儲器進行存儲，以及，通過射頻模塊將存儲器中存儲的雨量數據發往預設地址；為上述各單元提供電能的電池。
2.根據權利要求1所述的雨量數據採集器，其特徵在於，所述雙雨量傳感器為採集 0. 5mm雨量和0. Imm雨量的翻鬥雨量傳感器。
3.根據權利要求1或2所述的雨量數據採集器，其特徵在於，所述主射頻模塊包括用於分組數據傳輸方式上報雨量數據的通用分組無線服務技術GPRS模塊和/或用於以簡訊息方式上報雨量數據的GSM模塊，所述GPRS模塊和GSM模塊在所述主控單元控制下工作。
4.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，還包括輔射頻模塊，用於通過調試通訊接口接收外部的參數調整指令、故障診斷指令或維護指令，提供給所述主控單元， 由主控單元控制相應單元進行參數調整、故障診斷和維護。
5.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，還包括與所述雙雨量傳感器接口相連的防雷接口。
6.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，還包括硬體與電壓監測器， 用於監測採集器內硬體或電壓狀態，並在監測出硬體或電壓出現問題時，向所述主控單元發送指示信息，由主控單元控制主射頻模塊向外部發送報警信息。
7.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，還包括用於指示採集器工作狀態的系統指示燈。
8.根據權利要求7所述的雨量數據採集器，其特徵在於，還包括用於指示網絡狀態的網絡指示燈。
9.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，所述存儲器包括快閃記憶體flash和電可擦除只讀存儲器。
10.根據權利要求3所述的雨量數據採集器，其特徵在於，所述射頻模塊的天線為內置式天線。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種雨量數據採集器，包括主射頻模塊；提供實時時間的實時時鐘；採集兩種不同雨量數據的雙雨量傳感器接口；存儲雨量數據的存儲器；與上述各單元相連的主控單元，該主控單元在獲取所述雙雨量傳感器接口採集到的雨量數據，與所述實時時鐘提供的時間信息進行關聯後提供給所述存儲器進行存儲，以及，通過射頻模塊將存儲器中存儲的雨量數據發往預設地址；為上述各單元提供電能的電池。本實施例實現了採集過程自動化，無需過多的人工參與，給雨量數據採集工作帶了了較大的便利。並且具有雙雨量採集功能。另外，雨量數據無需由觀測者親臨現場獲取，而是可以通過射頻模塊以無線方式提供給觀測者，實現了遠程觀測的效果。
文檔編號G08C17/02GK202083810SQ20112011399
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者張勇, 王平, 魏華 申請人:中國華雲技術開發公司