本实用新型涉及集成电路
技术领域：
，特别涉及分体式监测系统。
背景技术：
：为了管理各类水文信息，多应用水文监测装置来监测并统计各类水文信息。但是，就水文监测装置本身而言，多数水文监测装置的硬件复杂且能耗较高，进而导致能效较低，在实际使用时也存在着诸多不便。所以，可认为，水文监测装置存在着能耗较高的技术问题。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种分体式监测系统，旨在解决水文监测装置能耗较高的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提出的一种分体式监测系统，所述分体式监测系统包括采集器与中继器；所述采集器包括第一微控制单元mcu、水文传感器以及第一远距离无线电lora通信单元，所述中继器包括第二mcu以及第二lora通信单元；所述第一mcu分别与所述水文传感器以及所述第一lora通信单元连接；所述第二mcu与所述第二lora通信单元连接；所述第一lora通信单元与所述第二lora通信单元进行无线通信。优选地，所述采集器还包括第一低压差线性稳压器ldo、第一开关模式电源smps以及第一电池；所述第一mcu分别与所述第一ldo以及所述第一smps连接，所述第一ldo与所述第一smps均与所述第一电池连接。优选地，所述水文传感器包括明渠流量计、浊度计以及氨氮传感器中的至少一项。优选地，所述水文传感器包括第一传感器与第二传感器，所述采集器还包括接口转接器；所述第一mcu的通用异步收发传输器uart接口与所述接口转接器的uart接口连接，所述接口转接器的rs485接口分别与所述第一传感器以及所述第二传感器连接。优选地，所述中继器还包括第一通用串行总线usb接口以及移动通信单元；所述第二mcu的第一uart接口与所述第二lora通信单元连接；所述第二mcu的第二uart接口与所述第一usb接口连接；所述第二mcu的第三uart接口与所述移动通信单元连接。优选地，所述中继器还包括第二smps、第二电池以及太阳能充电单元；所述第二mcu与所述第二smps连接，所述第二smps与所述第二电池连接，所述第二电池与所述太阳能充电单元连接。优选地，所述中继器还包括实时时钟电路；所述第二mcu的集成电路总线iic接口与所述实时时钟电路连接。优选地，所述分体式监测系统还包括配置器；所述配置器包括第三mcu以及第三lora通信单元；所述第三mcu与所述第三lora通信单元连接；所述第二lora通信单元与所述第三lora通信单元进行无线通信。优选地，所述配置器还包括第二ldo以及第二usb接口；所述第三mcu与所述第二ldo连接，所述第二ldo与所述第二usb接口连接。优选地，所述采集器还包括第一存储单元，所述中继器还包括第二存储单元；所述第一mcu的串行外设接口spi与所述第一存储单元连接；所述第二mcu的spi与所述第二存储单元连接。本实用新型中将采用分体式的硬件设计模式，分体式监测系统将包括有采集器与中继器。采集器包括第一mcu、水文传感器以及第一lora通信单元，中继器包括第二mcu以及第二lora通信单元，采集器与中继器可通过lora通信技术进行无线通信，进一步地降低了功耗，解决了能耗较高的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型分体式监测系统一实施例的功能模块图；图2为本实用新型分体式监测系统一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100采集器202第二lora通信单元101第一mcu203第一usb接口102水文传感器204移动通信单元1021第一传感器205第二smps1022第二传感器206第二电池103第一lora通信单元207太阳能充电单元104第一ldo208实时时钟电路105第一smps209第二存储单元106第一电池300配置器107接口转接器301第三mcu108第一存储单元302第三lora通信单元200中继器303第二ldo201第二mcu304第二usb接口本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种分体式监测系统，其中，图1为本实用新型分体式监测系统一实施例的功能模块图，图2为本实用新型分体式监测系统一实施例的电路结构示意图。请详细参阅图1至图2，所述分体式监测系统包括采集器100与中继器200；所述采集器100包括第一微控制单元(microcontrollerunit，mcu)101、水文传感器102以及第一远距离无线电(longrangeradio，lora)通信单元103，所述中继器200包括第二mcu201以及第二lora通信单元202；所述第一mcu101分别与所述水文传感器102以及所述第一lora通信单元103连接；所述第二mcu201与所述第二lora通信单元202连接；所述第一lora通信单元103与所述第二lora通信单元202进行无线通信。可以理解的是，本实施例将采用分体式的硬件设计模式，将一体化的水文监测装置至少拆分成两部分分体，即采集器100与中继器200，降低了单一硬件的复杂度以及能耗。采集器100可通过水文传感器102进行水文信息的定时采集，并通过第一lora通信单元103采用lora通信技术定时上报水文信息至中继器200，比如，可5分钟采集与上报一次；中继器200可通过第二lora通信单元202实时地获取到采集器100上报的水文信息。应当理解的是，采集器100与中继器200通过lora通信技术进行信息传输，鉴于lora通信技术的传输速率可高达300kbps，使得一次通信需要的时间不超过1s，因此，采集器100的功耗可以大幅度降低，使得采集器100具备低功耗的特性，进而使得分体式监测系统具备低功耗的特性。此外，在地下管网监测井内，分体间将进行无线通信，鉴于lora通信技术下的无线信号的穿透能力和绕射能力均较强，针对该种工业应用场景的优势更为明显，通信距离1km以上。而且，分体后的两部分还降低了安装以及维护难度，提高了通信的稳定性与实时性。本实施例中将采用分体式的硬件设计模式，分体式监测系统将包括有采集器100与中继器200。采集器100包括第一mcu101、水文传感器102以及第一lora通信单元103，中继器200包括第二mcu201以及第二lora通信单元202，采集器100与中继器200可通过lora通信技术进行无线通信，进一步地降低了功耗，解决了能耗较高的技术问题。进一步地，采集器100可实时接收中继器200发送的远程召读、配置以及升级命令。进一步地，所述采集器100还包括第一低压差线性稳压器(lowdropoutregulator，ldo)104、第一开关模式电源(switchingmodepowersupply，smps)105以及第一电池106；所述第一mcu101分别与所述第一ldo104以及所述第一smps105连接，所述第一ldo104与所述第一smps105均与所述第一电池106连接。应当理解的是，为了进一步地降低采集器100功耗以及提高能效，可同时采用待机模式与主动唤醒模式。处于待机模式时，可选用静态电流ua级的第一ldo104进行供电，这使得采集器100的待机电流不高于5ua；处于主动唤醒模式即正常工作模式时，可选用smps进行供电，以提高工作效率。其中，第一电池106的类型可为12v锂电池，第一mcu101的芯片信号可具体为stm32f103ret6。此外，鉴于采集器100功耗较低，电池可续航1年以上，降低了更换电池的频率，工程维护量较少。进一步地，所述水文传感器102包括明渠流量计、浊度计以及氨氮传感器中的至少一项。此外，采集器100还可集成多样化的水质、水文以及水务相关的传感器，故而，所述水文传感器102还可包括压力传感器、水位传感器、管道流量传感器以及水表等，以达到可采集多类型参数的目的。进一步地，所述水文传感器102包括第一传感器1021与第二传感器1022，所述采集器100还包括接口转接器107；所述第一mcu101的通用异步收发传输器(universalasynchronousreceiver/transmitter，uart)接口与所述接口转接器107的uart接口连接，所述接口转接器107的rs485接口分别与所述第一传感器1021以及所述第二传感器1022连接。在具体实现中，若采集器100上配置有两个水文传感器102，包括第一传感器1021与第二传感器1022，还可额外增设接口转接器107，该接口转接器107可将uart接口转接至rs485接口。至于接口转接器107与两个水文传感器102之间的信息传输可采用modbus的串行通讯协议，具体地，可采用modbus-rtu通讯协议。进一步地，所述中继器200还包括第一通用串行总线(universalserialbus，usb)接口以及移动通信单元204；所述第二mcu201的第一uart接口与所述第二lora通信单元202连接；所述第二mcu201的第二uart接口与所述第一usb接口203连接；所述第二mcu201的第三uart接口与所述移动通信单元204连接。在具体实现中，中继器200可提供多种类型的通信方式，第一usb接口203可接入外部设备，移动通信单元204可为第二代手机通信技术(2-generationwirelesstelephonetechnology，2g)通信单元、第四代移动通信技术(the4thgenerationmobilecommunicationtechnology，4g)通信单元或者第五代移动通信技术(5th-generation，5g)通信单元。其中，第二mcu201的型号可为stm32f103ret6，第一uart接口至第三uart接口可记为uart1至uart3。进一步地，所述中继器200还包括第二smps205、第二电池206以及太阳能充电单元207；所述第二mcu201与所述第二smps205连接，所述第二smps205与所述第二电池206连接，所述第二电池206与所述太阳能充电单元207连接。应当理解的是，区别于采集器100在地下管网环境下的供电方式受限，中继器200可采用太阳能进行供电。其中，太阳能充电单元207可由6v/10w太阳能电池板以及太阳能充电管理部件构成，第二电池206可为4.2v锂电池。进一步地，所述中继器200还包括实时时钟电路208；所述第二mcu201的集成电路总线(inter-integratedcircuit，iic)接口与所述实时时钟电路208连接。在具体实现中，第二mcu201可设置iic接口以接入实时时钟电路208(real_timeclock，rtc)，rtc可为中继器200以至分体式监测系统提供时间基准，使得分体式监测系统可定时采集水文信息与定时上报水文信息。当然，采集器100内也可设置有rtc。其中，第二mcu201的iic接口可记为iic1。进一步地，所述分体式监测系统还包括配置器300；所述配置器300包括第三mcu301以及第三lora通信单元302；所述第三mcu301与所述第三lora通信单元302连接；所述第二lora通信单元202与所述第三lora通信单元302进行无线通信。应当理解的是，还可引入配置器300，配置器300可远程配置采集器100和中继器200的参数以及升级这二者的固件。其中，第三mcu301的型号可为stm32f103cbt6。进一步地，所述配置器300还包括第二ldo303以及第二usb接口304；所述第三mcu301与所述第二ldo303连接，所述第二ldo303与所述第二usb接口304连接。可以理解的是，第二usb接口304可作为配置器300接入外部数据的接口，第二usb接口304可接入外部设备。进一步地，所述采集器100还包括第一存储单元108，所述中继器200还包括第二存储单元209；所述第一mcu101的串行外设接口(serialperipheralinterface，spi)与所述第一存储单元108连接；所述第二mcu201的spi与所述第二存储单元209连接。进一步地，可见，本实施例提及的分体式监测系统兼容了大量的通信协议，涉及rs485接口、单总线接口、modbus协议以及串口协议等。此外，分体式监测系统中的所有接口均可采用ip68防水等级的航空插头，保证整体防水等级达到ip68，能直接应用在水下工作。并且，鉴于体积较小，灵活性强，比如，采集器100可直接立于井内或壁挂安装，中继器200自带支架可直接抱装在路灯杆上。此外，还可引入服务器，中继器200可通过移动通信单元204与服务器进行连接。服务器端可以对采集器100和中继器200进行远程配置和升级，还可设置水文传感器102的参数阈值，若超过该参数阈值或者电池欠压，可立即上报报警数据。此外，可通过lora配置器300对中继器200进行远程配置和升级，接着，通过中继器200空中唤醒配置信息并升级采集器100。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种分体式监测系统，其特征在于，所述分体式监测系统包括采集器与中继器；所述采集器包括第一微控制单元mcu、水文传感器以及第一远距离无线电lora通信单元，所述中继器包括第二mcu以及第二lora通信单元；
所述第一mcu分别与所述水文传感器以及所述第一lora通信单元连接；
所述第二mcu与所述第二lora通信单元连接；
所述第一lora通信单元与所述第二lora通信单元进行无线通信。
2.如权利要求1所述的分体式监测系统，其特征在于，所述采集器还包括第一低压差线性稳压器ldo、第一开关模式电源smps以及第一电池；
所述第一mcu分别与所述第一ldo以及所述第一smps连接，所述第一ldo与所述第一smps均与所述第一电池连接。
3.如权利要求1所述的分体式监测系统，其特征在于，所述水文传感器包括明渠流量计、浊度计以及氨氮传感器中的至少一项。
4.如权利要求1所述的分体式监测系统，其特征在于，所述水文传感器包括第一传感器与第二传感器，所述采集器还包括接口转接器；
所述第一mcu的通用异步收发传输器uart接口与所述接口转接器的uart接口连接，所述接口转接器的rs485接口分别与所述第一传感器以及所述第二传感器连接。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的分体式监测系统，其特征在于，所述中继器还包括第一通用串行总线usb接口以及移动通信单元；
所述第二mcu的第一uart接口与所述第二lora通信单元连接；
所述第二mcu的第二uart接口与所述第一usb接口连接；
所述第二mcu的第三uart接口与所述移动通信单元连接。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的分体式监测系统，其特征在于，所述中继器还包括第二smps、第二电池以及太阳能充电单元；
所述第二mcu与所述第二smps连接，所述第二smps与所述第二电池连接，所述第二电池与所述太阳能充电单元连接。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的分体式监测系统，其特征在于，所述中继器还包括实时时钟电路；
所述第二mcu的集成电路总线iic接口与所述实时时钟电路连接。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的分体式监测系统，其特征在于，所述分体式监测系统还包括配置器；所述配置器包括第三mcu以及第三lora通信单元；
所述第三mcu与所述第三lora通信单元连接；
所述第二lora通信单元与所述第三lora通信单元进行无线通信。
9.如权利要求8所述的分体式监测系统，其特征在于，所述配置器还包括第二ldo以及第二usb接口；
所述第三mcu与所述第二ldo连接，所述第二ldo与所述第二usb接口连接。
10.如权利要求1至4中任意一项所述的分体式监测系统，其特征在于，所述采集器还包括第一存储单元，所述中继器还包括第二存储单元；
所述第一mcu的串行外设接口spi与所述第一存储单元连接；
所述第二mcu的spi与所述第二存储单元连接。
技术总结本实用新型公开一种分体式监测系统，包括采集器与中继器；采集器包括第一MCU、水文传感器以及第一LoRa通信单元，中继器包括第二MCU以及第二LoRa通信单元；第一MCU分别与水文传感器以及第一LoRa通信单元连接；第二MCU与第二LoRa通信单元连接；第一LoRa通信单元与第二LoRa通信单元进行无线通信。本实用新型中将采用分体式的硬件设计模式，分体式监测系统将包括有采集器与中继器。采集器包括第一MCU、水文传感器以及第一LoRa通信单元，中继器包括第二MCU以及第二LoRa通信单元，采集器与中继器可通过LoRa通信技术进行无线通信，进一步地降低了功耗，解决了能耗较高的技术问题。
技术研发人员：沈欢;徐建俊;武治国;桂漭漭;周海涛;张春萍;张家铨;张继华
受保护的技术使用者：武汉新烽光电股份有限公司
技术研发日：2019.09.05
技术公布日：2020.04.03
