基于物联网技术的地下智能管网信息系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，包括电源及电源管理电路、MCU、GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路、双螺旋弹簧压力传递杆，整个系统密闭在塑料容器中；所述MCU分别连接GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路，双螺旋弹簧压力传递杆连接干簧管传感器；电源及电源管理电路为信息系统提供电源。本发明专利技术提出的基于物联网技术的地下智能管网信息系统，可实现各节点的数据传输，并且能够可靠的连接附近的传感器小网络，常规的传感器可以方便组网，并通过节点和远程大数据平台对接，同时节点可以自带传感器实现移动报警，断线报警等辅助功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于物联网
，涉及一种地下智能管网信息系统，尤其涉及一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统。
技术介绍
为了发展地下智能管网技术给城市带来便捷管理,以及及时防范风险为前提,从实际出发,需要智能化和网络化地下管道以及管道节点传感器,并且需要在各节点把相关数据连接到远程大数据平台，现有的地下管道管理方式无法实现。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的地下管网信息系统，以便克服现有系统存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，可实现各节点的数据传输，并且能够可靠的连接附近的传感器小网络，常规的传感器可以方便组网，并通过节点和远程大数据平台对接，同时节点可以自带传感器实现移动报警，断线报警等辅助功能。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，所述信息系统包括：电源及电源管理电路、MCU、GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路、双螺旋弹簧压力传递杆，整个系统密闭在塑料容器中；所述MCU分别连接GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路，双螺旋弹簧压力传递杆连接干簧管传感器；电源及电源管理电路为信息系统提供电源；当震动传感器、断线检测传感电路检测到状态发生改变时，以及双螺旋弹簧压力传递杆跳动导致干簧管传感器发生变化，MCU把告警编码通过GPRS模块发送到远端大数据平台，MCU每小时自动对电池电压检测，并评估剩余电量，如果电量充足，那在发送周期间隔唤醒时间发送当前电量，否则及时开启GPRS模块告知大数据平台需要更换；当周期唤醒时间到达，系统首先检查是否有短信指令，如果有首先处理，其次主动连接到远程数据平台，如数据平台有指令执行指令，没有就递交周期报告；如果节点带有传感器网络，节点自动搜集当前时刻的传感器数据主动返回报告；读取传感器数据可以由云端提供参考时间基准以及获取时间设置来达到准同步采集的方式采集；电源及电源管理电路包含电池、稳压器LDO以及可控制的电源开关；其中，电池BAT2是系统主要工作电源，第三十九电容C39、第四十电容C40、第三十八电容C38和第六芯片U6构成的电源电路给MCU提供不间断的供电；电池BAT2的正极VCC连接第六芯片U6的输入端口、第三十九电容C39的正极、第四十电容C40的正极，第六芯片U6的输入端口连接第三十八电容C38的正极，第三十九电容C39的负极、第四十电容C40的负极、第三十八电容C38的负极、电池BAT2的负极接地；由第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十九电容C49、第四十二电容C42、第四十八电容C48、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第三十七电阻R37、第三十六电阻R36、第三十八电阻R38、第二二极管D2、第一电感L1及第七芯片U7组成的可控DCDC给GPRS模块提供可关断的电源，控制信号来自MCU的GPS_S通过第三十七电阻R37给到第七芯片U7的第三脚EN控制端口；电池BAT2的正极连接第四十三电容C43的正极、第四十四电容C44的正极、第四十五电容C45的正极、第七芯片U7的VIN端口，第七芯片U7的EN端口通过第三十七电阻连接MCU，第七芯片U7的SS端口接地；第七芯片U7的第七端口连接第四十二电容C42的第一端，第七芯片U7的SW端口连接第四十二电容C42的第二端、第二二极管D2的负极、第一电感L1的第一端；第七芯片U7的GS端口、第二二极管D2的正极接地；第一电感L1的第二端连接第四十八电容C48的第一端、第三十六电阻R36的第一端、第四十六电容C46的正极、第四十七电容C47的正极；第七芯片U7的FB端口连接第四十八电容C48的第二端、第三十六电阻R36的第二端、第三十八电阻R38的第一端，第三十八电阻R38的第二端接地；所述MCU包括第一芯片U1、第一高低频晶振OSC1、第二高低频晶振OSC2、掉电监测芯片U2、辅助电池BAT1、若干电阻、若干电容；主要提供串口ISP同步串口以及AD采样，以及电池电压检测、断线检测、机械运动检测动作控制能力；其中，第十七电阻R17、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二MOS管M2组成的电路用来采集主电池的电压情况，用来评估剩余电量；采集结束后关断第二MOS管M2避免电路额外的功耗电流；通过P1口用来调试以及灌程序；所述GPRS模块包括SIM卡电路、通讯电路；SIM卡电路包括第三芯片U3、第二十电容C20、第十六电容C16、第二十一电容C21、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十二电容C22；通讯电路包括第五芯片U5、第一二极管D1、第一LED灯LED1、第三十三电容C33、第三十二电容C32、第三十一电容C31、第三十五电容C35、第三十四电容C34、第三十七电容C37、第三十六电容C36、第四十一电容C41、第二十九电容R29、第三十电容R30、第三十一电容R31、第三十二电容R32、第三十三电容R33以及天线ANT1 BT-ANT；主要负责MCU和云端的数据通讯，必要的时候开启，通讯完毕关闭；第一二极管D1的负极连接第三十三电容C33的第一端、第三十二电容C32的第一端、第三十一电容C31的第一端、第三十五电容C35的正极、第三十四电容C34的正极、第五芯片U5，第三十三电容C33的第二端、第三十二电容C32的第二端、第三十一电容C31的第二端、第三十五电容C35的负极、第三十四电容C34的负极接地；所述网络通讯总线包括第四芯片U4、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十八电阻R18、第二十电阻R20、第十九电阻R19、第二十四电阻R24、第二十八电阻R28、第二十七电容C27、第二十九电容C29、第二十八电容C28、第三十电容C30、第三MOS管M3以及网络变压器B2；主要提供数据信号方式的转换，实现低功耗高隔离，提高产品的可靠性和IPI等级；第二十电阻R20充当终端设备电阻，第十八电阻R18、第十九电阻R19是一个可设置的终端电阻，由配置决定带负载电阻还是不带负载电阻；所述震动传感器包括第九退偶电容C9、第三电阻R3、第二电阻R2以及钢珠传感器ST1；第九退偶电容C9的第一端连接第三电阻R3的第一端，钢珠传感器ST1的第一端连接第三电阻R3的第二端、第二电阻R2的第二端，钢珠传感器ST1的第二端、第九退偶电容C9的第二端接地；主要作用是在产品感知到大的震动以及产品翻转时及时通过中断唤醒MCU，让MCU处理告警信号通知云端；所述干簧管传感器包括一个微型干簧管k1、第四MOS管M4、第五十退偶电容C50、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41；所述第五十退偶电容C50的第一端连接第四十电阻R40的第一端，第五十退偶电容C50的第二端接地；微型干簧管k1的第二端连接第四十电阻R40的第二端、第三十九电阻R39的第二端，微型干簧管k1的第一端连接第四MOS管M4；第四MOS管M4的栅极连接第四十一电阻R41；当压力杆台起，磁钢运动产生一个分合动作，给MCU发送一个中端唤醒信号，唤醒MCU给远程云端发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，其特征在于，所述信息系统包括：电源及电源管理电路、MCU、GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路、双螺旋弹簧压力传递杆，整个系统密闭在塑料容器中；所述MCU分别连接GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路，双螺旋弹簧压力传递杆连接干簧管传感器；电源及电源管理电路为信息系统提供电源；当震动传感器、断线检测传感电路检测到状态发生改变时，以及双螺旋弹簧压力传递杆跳动导致干簧管传感器发生变化，MCU把告警编码通过GPRS模块发送到远端大数据平台，MCU每小时自动对电池电压检测，并评估剩余电量，如果电量充足，那在发送周期间隔唤醒时间发送当前电量，否则及时开启GPRS模块告知大数据平台需要更换；当周期唤醒时间到达，系统首先检查是否有短信指令，如果有首先处理，其次主动连接到远程数据平台，如数据平台有指令执行指令，没有就递交周期报告；如果节点带有传感器网络，节点自动搜集当前时刻的传感器数据主动返回报告；读取传感器数据由云端提供参考时间基准以及获取时间设置来达到准同步采集的方式采集；电源及电源管理电路包含电池、稳压器LDO以及可控制的电源开关；其中，电池BAT2是系统主要工作电源，第三十九电容C39、第四十电容C40、第三十八电容C38和第六芯片U6构成的电源电路给MCU提供不间断的供电；电池BAT2的正极VCC连接第六芯片U6的输入端口、第三十九电容C39的正极、第四十电容C40的正极，第六芯片U6的输入端口连接第三十八电容C38的正极，第三十九电容C39的负极、第四十电容C40的负极、第三十八电容C38的负极、电池BAT2的负极接地；由第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十九电容C49、第四十二电容C42、第四十八电容C48、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第三十七电阻R37、第三十六电阻R36、第三十八电阻R38、第二二极管D2、第一电感L1及第七芯片U7组成的可控DCDC给GPRS模块提供可关断的电源，控制信号来自MCU的GPS_S通过第三十七电阻R37给到第七芯片U7的第三脚EN控制端口；电池BAT2的正极连接第四十三电容C43的正极、第四十四电容C44的正极、第四十五电容C45的正极、第七芯片U7的VIN端口，第七芯片U7的EN端口通过第三十七电阻连接MCU，第七芯片U7的SS端口接地；第七芯片U7的第七端口连接第四十二电容C42的第一端，第七芯片U7的SW端口连接第四十二电容C42的第二端、第二二极管D2的负极、第一电感L1的第一端；第七芯片U7的GS端口、第二二极管D2的正极接地；第一电感L1的第二端连接第四十八电容C48的第一端、第三十六电阻R36的第一端、第四十六电容C46的正极、第四十七电容C47的正极；第七芯片U7的FB端口连接第四十八电容C48的第二端、第三十六电阻R36的第二端、第三十八电阻R38的第一端，第三十八电阻R38的第二端接地；所述MCU包括第一芯片U1、第一高低频晶振OSC1、第二高低频晶振OSC2、掉电监测芯片U2、辅助电池BAT1、若干电阻、若干电容；主要提供串口ISP同步串口以及AD采样，以及电池电压检测、断线检测、机械运动检测动作控制能力；其中，第十七电阻R17、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二MOS管M2组成的电路用来采集主电池的电压情况，用来评估剩余电量；采集结束后关断第二MOS管M2避免电路额外的功耗电流；通过P1口用来调试以及灌程序；所述GPRS模块包括SIM卡电路、通讯电路；SIM卡电路包括第三芯片U3、第二十电容C20、第十六电容C16、第二十一电容C21、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十二电容C22；通讯电路包括第五芯片U5、第一二极管D1、第一LED灯LED1、第三十三电容C33、第三十二电容C32、第三十一电容C31、第三十五电容C35、第三十四电容C34、第三十七电容C37、第三十六电容C36、第四十一电容C41、第二十九电容R29、第三十电容R30、第三十一电容R31、第三十二电容R32、第三十三电容R33以及天线ANT1BT‑ANT；主要负责MCU和云端的数据通讯，必要的时候开启，通讯完毕关闭；第一二极管D1的负极连接第三十三电容C33的第一端、第三十二电容C32的第一端、第三十一电容C31的第一端、第三十五电容C35的正极、第三十四电容C34的正极、第五芯片U5，第三十三电容C33的第二端、第三十二电容C32的第二端、第三十一电容C31的第二端、第三十五电容C35的负极、第三十四电容C34的负极接地；所述网络通讯总线包括第四芯片U4、第十五电阻R15...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，其特征在于，所述信息系统包括：电源及电源管理电路、MCU、GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路、双螺旋弹簧压力传递杆，整个系统密闭在塑料容器中；所述MCU分别连接GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路，双螺旋弹簧压力传递杆连接干簧管传感器；电源及电源管理电路为信息系统提供电源；当震动传感器、断线检测传感电路检测到状态发生改变时，以及双螺旋弹簧压力传递杆跳动导致干簧管传感器发生变化，MCU把告警编码通过GPRS模块发送到远端大数据平台，MCU每小时自动对电池电压检测，并评估剩余电量，如果电量充足，那在发送周期间隔唤醒时间发送当前电量，否则及时开启GPRS模块告知大数据平台需要更换；当周期唤醒时间到达，系统首先检查是否有短信指令，如果有首先处理，其次主动连接到远程数据平台，如数据平台有指令执行指令，没有就递交周期报告；如果节点带有传感器网络，节点自动搜集当前时刻的传感器数据主动返回报告；读取传感器数据由云端提供参考时间基准以及获取时间设置来达到准同步采集的方式采集；电源及电源管理电路包含电池、稳压器LDO以及可控制的电源开关；其中，电池BAT2是系统主要工作电源，第三十九电容C39、第四十电容C40、第三十八电容C38和第六芯片U6构成的电源电路给MCU提供不间断的供电；电池BAT2的正极VCC连接第六芯片U6的输入端口、第三十九电容C39的正极、第四十电容C40的正极，第六芯片U6的输入端口连接第三十八电容C38的正极，第三十九电容C39的负极、第四十电容C40的负极、第三十八电容C38的负极、电池BAT2的负极接地；由第四十三电容C43、第四十四电容C44、第四十五电容C45、第四十九电容C49、第四十二电容C42、第四十八电容C48、第四十六电容C46、第四十七电容C47、第三十七电阻R37、第三十六电阻R36、第三十八电阻R38、第二二极管D2、第一电感L1及第七芯片U7组成的可控DCDC给GPRS模块提供可关断的电源，控制信号来自MCU的GPS_S通过第三十七电阻R37给到第七芯片U7的第三脚EN控制端口；电池BAT2的正极连接第四十三电容C43的正极、第四十四电容C44的正极、第四十五电容C45的正极、第七芯片U7的VIN端口，第七芯片U7的EN端口通过第三十七电阻连接MCU，第七芯片U7的SS端口接地；第七芯片U7的第七端口连接第四十二电容C42的第一端，第七芯片U7的SW端口连接第四十二电容C42的第二端、第二二极管D2的负极、第一电感L1的第一端；第七芯片U7的GS端口、第二二极管D2的正极接地；第一电感L1的第二端连接第四十八电容C48的第一端、第三十六电阻R36的第一端、第四十六电容C46的正极、第四十七电容C47的正极；第七芯片U7的FB端口连接第四十八电容C48的第二端、第三十六电阻R36的第二端、第三十八电阻R38的第一端，第三十八电阻R38的第二端接地；所述MCU包括第一芯片U1、第一高低频晶振OSC1、第二高低频晶振OSC2、掉电监测芯片U2、辅助电池BAT1、若干电阻、若干电容；主要提供串口ISP同步串口以及AD采样，以及电池电压检测、断线检测、机械运动检测动作控制能力；其中，第十七电阻R17、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二MOS管M2组成的电路用来采集主电池的电压情况，用来评估剩余电量；采集结束后关断第二MOS管M2避免电路额外的功耗电流；通过P1口用来调试以及灌程序；所述GPRS模块包括SIM卡电路、通讯电路；SIM卡电路包括第三芯片U3、第二十电容C20、第十六电容C16、第二十一电容C21、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第二十二电容C22；通讯电路包括第五芯片U5、第一二极管D1、第一LED灯LED1、第三十三电容C33、第三十二电容C32、第三十一电容C31、第三十五电容C35、第三十四电容C34、第三十七电容C37、第三十六电容C36、第四十一电容C41、第二十九电容R29、第三十电容R30、第三十一电容R31、第三十二电容R32、第三十三电容R33以及天线ANT1BT-ANT；主要负责MCU和云端的数据通讯，必要的时候开启，通讯完毕关闭；第一二极管D1的负极连接第三十三电容C33的第一端、第三十二电容C32的第一端、第三十一电容C31的第一端、第三十五电容C35的正极、第三十四电容C34的正极、第五芯片U5，第三十三电容C33的第二端、第三十二电容C32的第二端、第三十一电容C31的第二端、第三十五电容C35的负极、第三十四电容C34的负极接地；所述网络通讯总线包括第四芯片U4、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十八电阻R18、第二十电阻R20、第十九电阻R19、第二十四电阻R24、第二十八电阻R28、第二十七电容C27、第二十九电容C29、第二十八电容C28、第三十电容C30、第三MOS管M3以及网络变压器B2；主要提供数据信号方式的转换，实现低功耗高隔离，提高产品的可靠性和IPI等级；第二十电阻R20充当终端设备电阻，第十八电阻R18、第十九电阻R19是一个可设置的终端电阻，由配置决定带负载电阻还是不带负载电阻；所述震动传感器包括第九退偶电容C9、第三电阻R3、第二电阻R2以及钢珠传感器ST1；第九退偶电容C9的第一端连接第三电阻R3的第一端，钢珠传感器ST1的第一端连接第三电阻R3的第二端、第二电阻R2的第二端，钢珠传感器ST1的第二端、第九退偶电容C9的第二端接地；主要作用是在产品感知到大的震动以及产品翻转时及时通过中断唤醒MCU，让MCU处理告警信号通知云端；所述干簧管传感器包括一个微型干簧管k1、第四MOS管M4、第五十退偶电容C50、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41；所述第五十退偶电容C50的第一端连接第四十电阻R40的第一端，第五十退偶电容C50的第二端接地；微型干簧管k1的第二端连接第四十电阻R40的第二端、第三十九电阻R39的第二端，微型干簧管k1的第一端连接第四MOS管M4；第四MOS管M4的栅极连接第四十一电阻R41；当压力杆台起，磁钢运动产生一个分合动作，给MCU发送一个中端唤醒信号，唤醒MCU给远程云端发送告警；第四MOS管M4负责管理簧管电路的功耗，由配置选择，第四十一电阻R41负责传递MCU的开关信号到第四MOS管M4；所述断线检测传感电路包括第一电阻R1、第四电阻R4、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第一MOS管M1、第一隔离变压器B1；第一电容C1的正极连接电源电压VCC、第一隔离变压器B1的第一端，第一电容C1的负极接地；第一隔离变压器B1的第二端连接第一MOS管M1的漏极；第一MOS管M1的源极连接第七电阻R7、第八电阻R8，第一MOS管M1的栅极连接第一电阻R1、第四电阻R4；MCU提供固定宽度的脉冲信号给第一MOS管M1，第一MOS管M1则有固定的打开时间，脉冲电流经过互偶得第一隔离变压器B1产生一个变化的电流斜率信号，第一隔离变压器B1的次级BT1、BT2分别呈现短路开路状态时，初级的电流斜率会发生大范围改变，用ADC固定延时采集到的信号也会发生很大的区别，以此判断安全线是否断裂，是否需要向远程云端递交告警判断；使用本电路的好处是隔离，和被检测部份没有直接接触，对于可靠性有非常大的提升；所述双螺旋弹簧压力传递杆包括同轴套嵌的杆状结构，杆子一段安装一个塑料小球方便滑动，另一侧用PVC融合一环形磁钢，并且通过弹簧支撑在安装腔体，当压力杆没有压力磁钢被弹力弹离底座，干簧管失磁分离，反之干簧管吸合；双螺旋弹簧压力传递杆和塑料外壳套一橡胶护套，防止灰尘杂物进入卡死活动间隙。2.一种基于物联网技术的地下智能管网信息系统，其特征在于，所述信息系统包括：电源及电源管理电路、MCU、GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路、双螺旋弹簧压力传递杆；所述MCU分别连接GPRS模块、网络通讯总线、震动传感器、干簧管传感器、断线检测传感电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋闯，
申请(专利权)人：蒋闯，陶锋，
类型：发明
国别省市：江苏;32