一种水文监测系统及设备技术方案

本发明专利技术提供一种水文监测系统及设备，该系统包括控制模块、信号处理模块、通信模块以及电源模块：控制模块用于对各模块所传递的信号进行采样、控制以及对数据的计算和分析；信号处理模块用于扩展信号通道、测量各传感器所传递的信号以及对各传感器所传递的信号进行处理；通信模块用于实现各模块以及各模块与网络之间的通信；电源模块用于提供输入电源及对各模块的功耗控制。本发明专利技术通过采用多参量测量的电路接口设计，基本支持水文行业所有类型的监测传感器，兼容性强，能满足监测接入要求，同时通过内部的微控制器支持远程升级，根据数据处理要求升级相应的智能数据处理算法，利用自身强大的近端、远端数据接入能力可以适应各类水文监测场景。文监测场景。文监测场景。

【技术实现步骤摘要】
一种水文监测系统及设备


[0001]本申请涉及水文工程
，特别是涉及一种水文监测系统及设备。

技术介绍

[0002]在进行水利、近湖泊、近河流等工程的建设以及救灾防灾方面等，对水文监测工作意义重大，其发挥的巨大作用也是毋庸置疑的。水文监测是进行洪水预报、防汛指挥、水利工程安全调度、水资源管理和保护的重要手段。我国河流众多，分布地域广，管理部门在实施水文监测时常遇到的问题有：人工监测成本高、监测地点偏远、交通不便、汛期安全隐患大、需要经常性的现场采集数据、现场无法供电、甚至有些地区没有通信网覆盖。
[0003]
技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种水文监测系统及设备，以至少解决上述相关技术中的不足。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种水文监测系统，包括控制模块、信号处理模块、通信模块以及电源模块：所述控制模块用于对各模块所传递的信号进行采样、控制以及对数据的计算和分析；所述信号处理模块用于扩展信号通道、测量各传感器所传递的信号以及对各所述传感器所传递的信号进行处理；所述通信模块用于实现各模块以及各模块与网络之间的通信；所述电源模块用于提供输入电源及对各模块的功耗控制。
[0006]在其中一些实施例中，所述控制模块包括微控制器，所述微控制器用于对各模块所述传递的信号进行采样与控制以及对数据的计算与分析，所述微控制器能够监控多个通信接口，当有数据交互需求时，将数据存储器内的数据按照预设的协议格式推到对应的通信接口。
[0007]在其中一些实施例中，所述信号处理模块包括多路复用器、信号继电器、电压测量电路以及电流测量电路，所述多路复用器用于扩展模拟信号通道，所述信号继电器用于切换电压信号和电流信号至所述电压测量电路和所述电流测量电路实现电压和电流信号输出传感器的测量。
[0008]在其中一些实施例中，所述信号处理模块还包括开关量输入电路、开关量输出电路以及格雷码信号输入电路，所述开关量输入电路用于判断外部电气信号的通断状态，所述开关量输出电路用于驱动外部负载的供电，所述格雷码信号输入电路用于监控外部格雷码信号输出的水位计的输出信号。
[0009]在其中一些实施例中，所述通信模块包括SDI
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12串行总线驱动电路，所述SDI
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12串行总线驱动电路用于测量基于SDI
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12总线的传感器。
[0010]在其中一些实施例中，所述通信模块还包括PoE以太网接口、无线局域网通信单元以及无线广域网通信单元，所述PoE以太网接口用于实现网络摄像头的接入，所述无线局域网通信单元用于实现近端数据的无线交互，所述无线广域网通信单元用于实现远端数据的无线交互。
[0011]在其中一些实施例中，所述通信模块还包括RS485通信接口以及RS232通信接口，所述RS485通信接口用于驱动基于RS485接口的传感器，所述RS232通信接口用于驱动基于RS232接口的传感器，当监测点位没有网络覆盖时，可以通过所述RS232通信接口连接北斗设备，利用北斗系统传输报文。
[0012]在其中一些实施例中，所述电源模块包括低功耗电源管理单元，所述低功耗电源管理单元用于实现各模块低功耗运行。
[0013]在其中一些实施例中，所述控制模块还包括RTC实时时钟以及存储单元，所述RTC实时时钟用于对数据进行标记时间戳以及记录实时时间，所述存储单元用于存储微控制器采集到的各类同构或异构数据作为安全备份。
[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种水文监测设备，所述水文监测设备包括微控制器、多路复用器、信号继电器、电压测量电路、电流测量电路、开关量输入电路、开关量输出电路、格雷码信号输入电路、SDI
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12串行总线驱动电路、PoE以太网接口、无线局域网通信模块、无线广域网通信模块、RS485通信接口、RS232通信接口、低功耗电源管理模块、RTC实时时钟以及存储模块；其中，所述微控制器控制所述多路复用器扩展模拟信号通道，所述微控制器通过所述信号继电器切换电压信号和电流信号至所述电压测量电路及所述电流测量电路实现电压和电流信号输出传感器的测量；所述微控制器通过监测所述开关量输入电路的信号，判断外部电气信号的通断状态；所述微控制器通过所述开关量输出电路驱动外部负载的供电；所述微控制器通过所述格雷码信号输入电路监控外部格雷码信号输出的水位计的输出信号；所述微控制器通过所述SDI
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12串行总线驱动电路测量基于SDI
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12总线的传感器；所述微控制器通过所述PoE以太网接口、所述无线局域网通信模块、所述无线广域网通信模块、所述RS485通信接口、所述RS232通信接口进行近端或远端的数据访问；所述微控制器通过所述低功耗电源管理模块实现各模块低功耗运行；所述微控制器通过所述RTC实时时钟实现对数据进行标记时间戳以及记录实时时间；所述微控制器通过所述存储模块存储所述水文监测设备采集到的各类同构或异构数据作为安全备份。
[0015]相比于相关技术，本申请实施例提供的水文监测系统及设备，通过采用多参量测量的电路接口设计，基本支持水文行业能够用到的所有类型监测传感器，兼容性强，对应不同的监测场景需求，能满足监测接入要求，同时通过内部的微控制器支持远程升级，能够根据数据处理要求，升级相应的智能数据处理算法，再利用自身强大的近端、远端数据接入能力，使得本专利技术可以适应各类水文监测场景，解决了目前水文行业人工监测成本高，尤其是针对偏远地区无法供电，没有网络覆盖的监测点，能够很好的适应。
[0016]本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术第一实施例中的水文监测系统的结构框图；图2为本专利技术第一实施例中的控制模块的结构框图；图3为本专利技术第一实施例中的信号处理模块的结构框图；图4为本专利技术第一实施例中的通信模块的结构框图；图5为本专利技术第一实施例中的电源模块的结构框图；图6为本专利技术实施例中的电压测量电路的电路结构示意图；图7为本专利技术实施例中的开关量输入电路的电路结构示意图；图8为本专利技术实施例中的开关量输出电路的电路结构示意图；图9为本专利技术实施例中的SDI
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12串行总线驱动电路的电路结构示意图；图10为本专利技术第二实施例中的水文监测设备的结构框图。
[0018]主要元件符号说明：多路复用器1低功耗电源管理模块14信号继电器2存储模块15电压测量电路3RTC实时时钟16电流测量电路4微控制器17开关量输入电路5存储单元18开关量输出电路6无线局域网通信单元19格雷码信号输入电路7无线广域网通信单元20SDI
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12串行总线驱动电路8低功耗电源管理单元21PoE以太网接口9控制模块100无线局域网通信模块1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水文监测系统，其特征在于，包括控制模块、信号处理模块、通信模块以及电源模块：所述控制模块用于对各模块所传递的信号进行采样、控制以及对数据的计算和分析；所述信号处理模块用于扩展信号通道、测量各传感器所传递的信号以及对各所述传感器所传递的信号进行处理；所述通信模块用于实现各模块以及各模块与网络之间的通信；所述电源模块用于提供输入电源及对各模块的功耗控制。2.根据权利要求1所述的水文监测系统，其特征在于，所述控制模块包括微控制器，所述微控制器用于对各模块所述传递的信号进行采样与控制以及对数据的计算与分析，所述微控制器能够监控多个通信接口，当有数据交互需求时，将数据存储器内的数据按照预设的协议格式推到对应的通信接口。3.根据权利要求1所述的水文监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括多路复用器、信号继电器、电压测量电路以及电流测量电路，所述多路复用器用于扩展模拟信号通道，所述信号继电器用于切换电压信号和电流信号至所述电压测量电路和所述电流测量电路实现电压和电流信号输出传感器的测量。4.根据权利要求3所述的水文监测系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括开关量输入电路、开关量输出电路以及格雷码信号输入电路，所述开关量输入电路用于判断外部电气信号的通断状态，所述开关量输出电路用于驱动外部负载的供电，所述格雷码信号输入电路用于监控外部格雷码信号输出的水位计的输出信号。5.根据权利要求1所述的水文监测系统，其特征在于，所述通信模块包括SDI
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12串行总线驱动电路，所述SDI
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12串行总线驱动电路用于测量基于SDI
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12总线的传感器。6.根据权利要求5所述的水文监测系统，其特征在于，所述通信模块还包括PoE以太网接口、无线局域网通信单元以及无线广域网通信单元，所述PoE以太网接口用于实现网络摄像头的接入，所述无线局域网通信单元用于实现近端数据的无线交互，所述无线广域网通信单元用于实现远端数据的无线交互。7.根据权利要求6所述的水文监测系统，其特征在于，所述通信模块还包括RS485通信接口以及RS232通信接口，所述RS485通信接口用于驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辅宋，刘文峰，刘付鹏，邹全锦，刘练文，李婧，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：