专利名称：地下水位水温和气温实时监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监测设备，尤其涉及一种能够自动实时监测地下水位水温和环境气温，并能够通过GPRS发送数据的地下水位水温和气温监测仪。
背景技术：
地下水是影响人类生存的一个重要方面，地下水监测是地下水资源评价及生态与环境评价必不可少的基础工作，对应地下水的各种数据的监测受到人类的重视。随着自动化技术的不断发展以及水资源环境的不断恶化，以传感器为核心技术的地下水监测设备也在不断发展。地下水监测设备能够通过传感器获取地下水的水位水温和环境气温的信息， 从而使人们能够准确掌握地下水资源的变化情况。现有的地下水监测主要是采用人工现场采集数据的办法，不能达到实时监测的目的，并且，不具备同时监测地下水水位、水温和环境温度的功能；部分设备虽然安装有无线收发装置，但是这些无线收发装置整机功耗较大，需要配备专用电源。
实用新型内容针对上述现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种地下水位水温和气温实时监测仪，能实时监测地下水水位和水温，以及环境的温度，将数据处理后通过GPRS传输给中心监测站，整机功耗低，挂起或停机时的内核电源电流小于luA，可以直接通过太阳能电池板供电。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种地下水位水温和气温实时监测仪，包括外壳，以及外壳内部的控制器、数据采集系统和供电装置，其特征在于还包括GPRS通信模块和位于外壳下方的监测井；所述数据采集系统、GPRS通信模块和供电装置分别与控制器连接；该控制器由CPU、实时时钟、模数转换器ADC和UARC串口顺次连接而成；所述数据采集系统包括水温传感器和气温传感器，以及通过一信号调理电路与控制器相连的水位传感器；所述GPRS通信模块设有SIM卡卡座，并连接有天线。作为优选，所述气温传感器设置于外壳内部，并靠近外壳壳体，同时，外壳对应气温传感器处以及外壳上部设置有百叶窗结构。作为优选，所述供电装置包括太阳能电池板及电池、开关三极管和稳压器。与现有技术相比，本实用新型的优点在于能同时并实时的监测地下水的水温和水位以及环境的温度，并将处理后的数据通过GPRS传输给中心监测站；另外，中心监测站还可以远程控制本监测仪的运行使用状态；整机功耗低，控制器可根据实际情况选择挂起或者停机工作状态，此时的内核电源电流小于luA，并且可使用太阳能供电并给电池充电， 省去了更换电池的麻烦。
图1为本实用新型结构示意3[0010]图2为本实用新型硬件结构图；图3为本实用新型运行流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。参阅图1，2，一种地下水位水温和气温实时监测仪，包括外壳，以及外壳内部的控制器100、数据采集系统和供电装置300，还包括GPRS通信模块200和位于外壳下方的监测井400 ；所述数据采集系统、GPRS通信模块200和供电装置300分别与控制器100连接；该控制器100由CPU110、实时时钟、模数转换器ADC120和UARC串口顺次连接而成；所述数据采集系统包括水温传感器510和气温传感器530，以及通过一信号调理电路521与控制器 100相连的水位传感器520 ；所述GPRS通信模块200设有SIM卡卡座，并连接有天线210 ； 所述气温传感器530设置于外壳内部，并靠近外壳壳体，同时，外壳对应气温传感器530处以及外壳上部设置有百叶窗结构；所述供电装置300包括太阳能电池板及电池、开关三极管和稳压器。在计划需要布置的监测点首先开凿出监测井400，然后在监测井400上方安装本地下水位水温和气温实时监测仪。将水温传感器510和水位传感器520置于监测井400中的水位线下，选择供电方式，然后启动本监测仪，通过GPRS网络连接中心监测站并交换数据。本实时监测仪选用C8051F410作为CPUl 10，C8051F410工作电压是2. OV-5. 25V, 具有告警功能的47位硬件实时时钟(smaRTCl0Ck，RTC) 130，工作电压可低至IV，64字节电池后备RAM和后备稳压器；内建LDO稳压器2. 1或2. 5V ；自带12位模数转换器ADC120，可编程转换速率，最高200ksps ；可同时使用的硬件SMBus (I2C兼容)、SPI和UARC串口 ；32KB FLASH;可在系统编程，2304字节内部数据RAM。C8051F410有四种工作方式活动(正常)、 空闲、挂起和停机，在挂起或停机时，内核电源电流小于luA。水位传感器520选用MPM489W，其供电电压为12V到^VDC,输出信号为4_20MA 经过信号调理电路521给CPU的模拟端口。气温传感器530和水温传感器510都用DS18B20 封装，其单总线电路不需要外部特殊供电就可以工作，直接输出数字温度信号分辨率可以被选择为9到12位。GPRS通信选用Maestro 100加SIM电话卡。MlOO工业手机使用质量可靠的 Wavecom芯片，内部自带TCP/IP协议，工作电压为5V-32VDC。MlOO可以用标准AT指令通过
串口控制，其收发数据非常简单。整个系统供电除水位传感器520需要12V供电外，其他都可以5V直流电源供电， 通过两个漏电流小于 ο μ A开关三极管可以分别控制采集部分和GPRS通信部分供电。以下为地下水位水温和气温实时运行流程(简称本流程)。参阅图3，本流程主要完成日常处理工作，其步骤依次为上电启动1 ；进行系统初始化2，包括设置RTC告警时间，关闭所有外设电源等；低功耗挂机3 ；进入RTC告警时间到否4 ；若RTC告警时间未到则进入循环低功耗挂机3 ；[0025]直到RTC告警时间到则进入复位、运行5 ；再读取时间6 ；再验证是否采集数据时间7 ；若是采集数据时间则开启采集供电8，进行数据采集处理9，然后关闭采集电源10，执行完后又返回到低功耗挂机3，这样周而复始地工作；若不是采集数据时间则验证是否数据传送时间11 ；若不是数据传输时间则返回到低功耗挂机3继续循环；若是数据传输时间则开启GPRS通信供电12，等待信号稳定13，接着验证GPRS是否登录成功14 ；若登录成功则发送数据包16，接着验证是否收到中心机命令17 ；若收到中心机命令则执行命令18，完成后关闭GPRS电源19，然后返回低功耗挂机3继续循环；若未收到中心机命令则关闭GPRS电源19，然后返回低功耗挂机3继续循环；若GPRS未登录成功则验证是否超时15 ；若未超时则返回到等待信号稳定13进行循环；若超时则关闭GPRS电源19，然后返回低功耗挂机3。这样周而复始的工作。采集到的数据可实时主动的传送到中心监测站，也可采用被动方式由中心监测站定时或不定时调用数据。
权利要求1.一种地下水位水温和气温实时监测仪，包括外壳，以及外壳内部的控制器(100)、数据采集系统和供电装置(300)，其特征在于还包括GPRS通信模块(200)和位于外壳下方的监测井G00)；所述数据采集系统、GPRS通信模块(200)和供电装置(300)分别与控制器 (100)连接；该控制器(100)由CPU(IlO)、实时时钟、模数转换器ADC(120)和UARC串口顺次连接而成；所述数据采集系统包括水温传感器(510)和气温传感器(530)，以及通过一信号调理电路(521)与控制器(100)相连的水位传感器(520)；所述GPRS通信模块(200)设有SIM卡卡座，并连接有天线(210)。
2.根据权利要求1所述的地下水位水温和气温实时监测仪，其特征在于所述气温传感器(530)设置于外壳内部，并靠近外壳壳体，同时，外壳对应气温传感器(530)处以及外壳上部设置有百叶窗结构。
3.根据权利要求1所述的地下水位水温和气温实时监测仪，其特征在于所述供电装置(300)包括太阳能电池板及电池、开关三极管和稳压器。
专利摘要本实用新型公开了一种地下水位水温和气温实时监测仪，包括外壳，以及外壳内部的控制器、数据采集系统和供电装置，还包括GPRS通信模块和位于外壳下方的监测井；控制器由CPU、实时时钟、模数转换器ADC和UARC串口顺次连接而成；所述数据采集系统包括水温传感器、气温传感器和水位传感器；所述GPRS通信模块设有SIM卡卡座，并连接有天线。本实用新型的优点是能同时实时的监测地下水的水温、水位和环境温度，并将处理后的数据通过GPRS传输给中心监测站；中心监测站还可以远程控制本监测仪的运行使用状态；整机功耗低，控制器可根据实际情况选择挂起或停机工作状态，此时的内核电源电流小于1μA，可使用太阳能供电并给电池充电，省去了更换电池的麻烦。
文档编号G01F23/00GK201983828SQ20112007048
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者张代祥, 杨明, 郭娣 申请人:四川省地质工程勘察院