本实用新型专利技术涉及一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，是基于微控制器、无线传输、激光测距领域，可实现对地下排水管网水位监测、无线传输管理的模块，涉及到城市排水管网的水位监测行业领域，可实现水位监测、预警。它包括有激光测距传感器、微型控制器；激光测距传感器、LORA无线发射模块、FLASH存储器和锂电池及充放电管理电路与微型控制器连接；太阳能板与锂电池及充放电管理电路连接。本实用新型专利技术的监测系统通过微型控制器的自动控制，可实现排水管网的水位测量功能，并通过无线进行传输，且系统是太阳能供电的装置，因此可实现实时全天候测量的功能，弥补了传统监测系统中不足。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，是基于微控制器、无线传输、激光测距领域，可实现对地下排水管网水位监测、无线传输管理的模块，涉及到城市排水管网的水位监测行业领域，可实现水位监测、预警。
技术介绍
目前城市内涝在中国比较普遍，从发生的区域来看，以前主要发生在一些沿海地势比较低的地区，现在内陆城市也经常发生。过去城市建设用地面积小，可选择的区域比较大，一般都选择地势比较高的地区建设，而现在，城市用地十分紧张，可选择的余地少。其次，城市的某些特定地点的发生率较高，例如立交桥。随着现代城市的建设排水内涝方面也出现许多新问题。例如很多地方的立交桥下，降雨后会积水。过街的地下通道、铁路桥、公路桥也存在类似的情况。传统的监测方法主要是靠人工定时检测，依靠目测或其他信息平台的信息进行预警。传统人工监测系统实现存在以下的不足：人工监测的方式不能实现实时全天候测量，无法实现自动化。传统的监测系统中对实时全天候测量、自动化监测等方面，且在系统安装实施、后期维护等方面存在一定的局限性，难以满足当前的要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于以下三点：（1）实现实时、全天候自动化测量；（2）可完成对水位的测量，为降低系统成本，可使用激光测距传感器进行水位测量；（3）由于排水管网工况复杂，难以布线、供电等，本技术可实现太阳能电池供电、无线数据传输功能，以提高系统的实用性。本技术为解决上述技术问题，采用的以下技术方案：一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，它包括有激光测距传感器、微型控制器；激光测距传感器、LORA无线发射模块、FLASH存储器和锂电池及充放电管理电路与微型控制器连接；太阳能板与锂电池及充放电管理电路连接。进一步的，微型控制器为STM32F103微型控制器。监测仪内部设计有一个微控制器，作为主控制器，自动管理和驱动系统测量模块，同时完成数据管理、传输。在对应的设置自动采集模式下，系统可实现自动采集。系统内部设计有激光测距模块，用于水位监测，其测量精度达±2mm，使用时将传感器输出的RXD与微控制器串口的TXD连接，TXD与微控制器串口的RXD连接。当激光束直射到液面时，激光反射回测距仪接收端，通过ASCII协议指令读取当前激光探头与液面的距离。为满足无线传输的要求，本设计采用的方案是：使用LoRa无线模块，微控制器通过控制LoRa模块，将采集到的数据进行上报。微控制器与无线模块之间的接口采用异步通信的方式，当不要数据通信时，微控制器可自动关闭无线模块的电源，以降低系统的整体功耗。设计时考虑到系统所处的现场工况较为复杂，布线后的防护、供电的可靠性等均难以保证，因此，本系统设计由太阳能板充电、锂电池供电方式，彻底解决现场供电的难题。同时系统内置无线数据传输模块，解决了数据传输的问题，实现了系统的无线化。为实现全天候实时测量，系统控制部分可实现自动控制，设计配套铝质防水盒，以保证系统可在户外正常使用。同时为使测量数据连续性，监测仪设计有FLASH存储器，当微控制器采集到当前激光测距传感器的水位数据后，自动进行存储。并在LORA无线组网稳定后，自行将数据进行上传。应系统数据存储功能对于长期监测自动采集、保存的要求，本监测仪选择的存储器为M25P16，M25P16是一款带有先进写保护机制和高速SPI总线访问的2M字节串行Flash存储器，该存储器主要特点：2M字节的存储空间，分32个扇区，每个扇区256页，每页256字节；写入1页数据所需时间为1．4ms(典型值)；能单块擦除和整块擦除：2．7～3．6V单电源供电电压；SPI总线和50MHz数据传输时钟频率；每扇区擦写次数保证10万次。本技术的有益效果：综上所述，本技术的监测系统通过微型控制器的自动控制，可实现排水管网的水位测量功能，并通过无线进行传输，且系统是太阳能供电的装置，因此可实现实时全天候测量的功能，弥补了传统监测系统中不足。附图说明图1传感器功能框图；图2是实际安装示意图；图2中：2是太阳能板；12是水位监测仪；13是安装支杆；14是LORA天线；15是激光测距传感器通信线；16是窨井盖；1是激光测距传感器；8是激光束；9是实际水位液面；10是管网主体；11是路面。具体实施方式下面结合附图1、2对本技术进行详细描述：一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，它包括有激光测距传感器1、微型控制器4；激光测距传感器1、LORA无线发射模块6、FLASH存储器5和锂电池及充放电管理电路3与微型控制器4连接；太阳能板2与锂电池及充放电管理电路3连接。微型控制器4为STM32F103微型控制器。由于城市排水管网主要分布在道路旁，因此安装支杆时，应不影响道路上车辆、行人的正常通行，必要时设置标牌等提醒装置。打开系统控制模块电源开关，此时无线模块自动获取无线网络地址，并进行数据通信，控制模块可自动对无线网络数据进行管理、采集、存储。完成地下管网液位的监测。无线模块使用的天线应尽量远离大面积的金属平面及地面，安装设备时，要使天线距离金属管或者金属平面至少15cm，安装位置至少离地面1米以上。并尽量减少天线之间的障碍物。现场安装时，应将太阳能板朝向正南方向（夏季稍偏西，冬季稍偏东），一般倾斜角为45度角（现场依据实际情况，可稍微调整），因为45度角不仅可以有效的吸收光能还可以最大限度的减少风阻和增加支架的支撑力，以保证锂电池一天内的有效充电时间。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，其特征在于：它包括有激光测距传感器（1）、微型控制器（4）；激光测距传感器（1）、LORA无线发射模块（6）、FLASH存储器（5）和锂电池及充放电管理电路（3）与微型控制器（4）连接；太阳能板（2）与锂电池及充放电管理电路（3）连接。
【技术特征摘要】
1.一种基于激光原理的地下排水管网用水位监测仪，其特征在于：它包括有激光测距传感器（1）、微型控制器（4）；激光测距传感器（1）、LORA无线发射模块（6）、FLASH存储器（5）和锂电池及充放电管理电路...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘付鹏，王辅宋，刘文峰，谢镇，刘国勇，李松，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36
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