一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备及方法，该设备包括阻值采样模块、至少一个差动电阻式传感器、MCU模块以及Lora模块，阻值采样模块包括第一电阻；阻值采样模块，用于采集第一电阻的第一电压信号和差动电阻式传感器的第二电压信号；MCU模块，用于根据第一电压信号和第一电阻值计算电流信号，根据第二电压信号和电流信号确定第二电阻值，第一电阻值为第一电阻的阻值，第二电阻值为差动电阻式传感器的阻值；Lora模块，用于向外部中继器发送包括第一电压信号、第二电压信号、电流信号和第二电阻值的第一数据。解决了在偏远地区无4G信号或4G信号质量差的情况，进而造成数据上传困难，出现丢失数据的问题，以及设备高功耗的问题。备高功耗的问题。备高功耗的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备及方法


[0001]本专利技术涉及水利工程领域领域，特别是涉及一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备及方法。

技术介绍

[0002]差动电阻式仪器因其防潮、长期测量稳定可靠、测试方法简单、绝缘要求低、防雷能力强、经济、可兼测温度而在国内得到了较广泛的运用。但该类仪器内阻低、仪器电阻变差会影响测值，因此国内工程技术人员创造了5芯仪器测量原理，使得仪器测量与电阻变差及电缆芯线电阻大小无关，实现了差动电阻式仪器的自动化监测,差组式传感器在工程测量领域中得到广泛应用。
[0003]现有利用差组式传感器测量电阻阻值的差动电阻式信号采集设备通常采用(4Generation，4G)网络通讯上传数据，虽然一台设备同时可以采集多个传感器数据，降低了单台设备采购成本，但是后期将传感器接到采集仪上需要布几百米的信号线，信号线过长在采集过程中容易引入干扰，造成测量误差。同时布设几百米的信号线和电源线造成工期长施工费用大，在人工线材费用猛涨的今天相对来说这种方法的采集成本更高。
[0004]另外，采用4G传输数据，也会存在部分大坝处于偏远地区，无4G信号或4G信号质量差的情况，进而造成数据上传困难，出现丢失数据的问题。
[0005]再者，目前的差动电阻式信号采集设备通常不会控制设备中各芯片的工作状态，使设备上中的各模块一直处于高功耗的工作状态，从而导致设备需要用更大的太阳能板和太阳能电池保证设备长时间运行，增加项目成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，一方面，本专利技术提出一种基于远距离无线电(long range radio，Lora)传输的差动电阻式信号采集方以及设备；另一方面，本专利技术提出一种基于Lora的差动电阻式信号传输方法，
[0007]为解决上述技术问题之一，本专利技术提供一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备，包括：阻值采样模块、至少一个差动电阻式传感器、微控制单元MCU模块以及低功耗广域网Lora模块，所述至少一个差动电阻式传感器与所述阻值采样模块连接；所述阻值采样模块包括第一电阻，所述第一电阻与所述至少一个差动电阻式传感器连接；
[0008]所述阻值采样模块与所述MCU模块连接，用于采集所述第一电阻的第一电压信号和所述差动电阻式传感器的第二电压信号；
[0009]所述MCU模块还与所述Lora模块连接，用于根据所述第一电压信号和第一电阻值计算电流信号，根据所述第二电压信号以及所述电流信号确定第二电阻值，所述第一电阻值为所述第一电阻的阻值，所述第二电阻值为所述差动电阻式传感器的阻值；
[0010]所述Lora模块，用于向外部中继器发送第一数据；所述第一数据包括所述第一电压信号、所述第二电压信号、所述电流信号和所述第二电阻值。
[0011]进一步地，所述Lora模块包括多个电感电容LC滤波电路和天线；
[0012]所述LC滤波电路，用于滤除所述第一数据中的干扰信号，得到第二数据；
[0013]所述天线，用于向外部中继器发送所述第二数据。
[0014]进一步地，所述Lora模块还包括模式转换电路；
[0015]所述模式转换电路，用于控制所述天线在发送所述第二数据时停止接收数据。
[0016]进一步地，所述阻值采样模块还包括第一采样芯片和第二采样芯片；
[0017]所述第一采样芯片，用于采集所述第一电压信号；
[0018]所述第二采样芯片，用于采集所述第二电压信号。
[0019]进一步地，还包括与所述MCU模块连接的存储模块；
[0020]所述存储模块，用于存储所述第一数据。
[0021]进一步地，所述Lora模块，还用于接收来自所述外部中继器的控制信号；
[0022]所述存储模块，还用于根据所述控制信号向Lora模块发送所述第一数据；
[0023]所述Lora模块，还用于向所述外部中继器发送所述第一数据。
[0024]进一步地，还包括与所述阻值采样模块连接的防雷模块；
[0025]所述防雷模块，用于保护所述阻值采样模块和所述差动电阻式传感器。
[0026]进一步地，所述电源模块通过金属氧化物半导体MOS晶体管与所述MCU模块连接；
[0027]所述MCU模块，还用于通过输出高电平控制所述MOS晶体管导通，以使所述电源模块工作在全局供电模式；
[0028]所述MCU模块，还用于通过输出低电平控制所述MOS晶体管关断，以使所述电源模块工作在局部供电模式；
[0029]在所述电源模块工作在所述全局供电模式时，所述电源模块用于给所述Lora模块、所述阻值采样模块、所述防雷模块、所述MCU模块和所述差动电阻式传感器供电；在所述电源模块工作在所述局部供电模式时，所述电源模块用于给所述MCU模块供电。
[0030]为了解决上述问题之一，本专利技术提供了一种信号采集方法，所述方法应用于基于Lora的差动电阻式信号传输设备，所述设备包括阻值采样模块、微控制单元MCU模块、至少一个差动电阻式传感器以及Lora模块，所述阻值采样模块包括第一电阻，包括：
[0031]通过所述阻值采样模块采集所述第一电阻的第一电压信号和所述差动电阻式传感器的第二电压信号；
[0032]通过所述MCU模块根据所述第一电压信号和第一电阻值计算电流信号，根据所述第二电压信号以及所述电流信号确定所述第二电阻值；所述第一电阻值为所述第一电阻的阻值，所述第二电阻值为所述至少一个差动电阻式传感器的阻值。
[0033]通过所述Lora模块向外部中继器发送第一数据；
[0034]所述第一数据包括所述第一电压信号、所述第二电压信号、所述电流信号、和第二电阻值。
[0035]进一步地，所述通过所述Lora模块像外部中继器发送第一数据包括：
[0036]通过所述Lora模块滤除所述第一数据中的干扰信号，得到第二数据；
[0037]通过所述Lora模块向外部中继器发送所述第二数据。
[0038]本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过采用低功耗广域网Lora模块进行通讯，Lora模块作为一种无线通讯方式，解决了设备需要布局几百米的信号线，而信号线过长在采集
过程中容易引入干扰并且设备繁杂的问题。由于Lora的有效传输距离可以达到3千米以上，可以通过将网关放在较远处4G信号良好的地方接收到设备通过Lora传过来的数据后再通过4G上传数据，解决了部分大坝处于偏远地区，无4G信号或4G信号质量差，容易造成数据上传困难，出现丢失数据的问题。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1是本专利技术一实施例提供一种基于L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Lora的差动电阻式信号传输设备，其特征在于，包括：阻值采样模块、至少一个差动电阻式传感器、微控制单元MCU模块以及低功耗广域网Lora模块，所述至少一个差动电阻式传感器与所述阻值采样模块连接；所述阻值采样模块包括第一电阻，所述第一电阻与所述至少一个差动电阻式传感器连接；所述阻值采样模块与所述MCU模块连接，用于采集所述第一电阻的第一电压信号和所述差动电阻式传感器的第二电压信号；所述MCU模块还与所述Lora模块连接，用于根据所述第一电压信号和第一电阻值计算电流信号，根据所述第二电压信号以及所述电流信号确定第二电阻值，所述第一电阻值为所述第一电阻的阻值，所述第二电阻值为所述差动电阻式传感器的阻值；所述Lora模块，用于向外部中继器发送第一数据；所述第一数据包括所述第一电压信号、所述第二电压信号、所述电流信号和所述第二电阻值。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述Lora模块包括多个电感电容LC滤波电路和天线；所述LC滤波电路，用于滤除所述第一数据中的干扰信号，得到第二数据；所述天线，用于向所述外部中继器发送所述第二数据。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述Lora模块还包括模式转换电路；所述模式转换电路，用于控制所述天线在发送所述第二数据时停止接收数据。4.根据权利要求1
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3任一项所述的设备，其特征在于，所述阻值采样模块还包括第一采样芯片和第二采样芯片；所述第一采样芯片，用于采集所述第一电压信号；所述第二采样芯片，用于采集所述第二电压信号。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与所述MCU模块连接的存储模块；所述存储模块，用于存储所述第一数据。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述Lora模块，还用于接收来自所述外部中继器的控制信号；所述存储模块，还用于根据所述控制信号向Lora模块发送所述第一数据；所述Lor...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾巍巍，徐峰，孙巍，陈高平，郑忆婧，桂栋，赖文楠，陈龙赞，
申请(专利权)人：宁波市水利水电规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：