一种基于物联网的水位监测预警装置的制作方法

本实用新型涉及水位监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的水位监测预警装置。

背景技术：

随着我国城市化进程的推进，城市建设不断加快规模不断扩大。但城市建设高速发展的同时，存在部分城市配套设施发展脱节，给城市居民带来困扰。比如城市排水系统存在着设计结构日趋复杂、排水能力差、管道老化、管道接口渗漏及堵塞严重等问题，这些问题在短时间内无法改善及解决。导致城市遭遇严重暴雨时，发生内涝灾害的频率也显著增加。面对突如其来的暴雨、积水、内涝等问题人们总是束手无策，尽管及时采取应急措施，由于时间差，还是会产生重大的事故损失。从居民住宅，到城市道路、河道、地下停车场、工厂、学校等公共场所，城市积水问题极大地威胁了市民的安全，并产生重大的安全和经济损失。虽然在技术的不断发展下，对于城市内涝、积水等问题出现了一些监测方法，也有一些产品和专利相继问世，但都有一定局限性。如价格昂贵，但安装不方便，安装成本大，对地形要求严格。因此，城市出现内涝等安全问题时，亟需一种能及时监测水位信息并能够实现智能预警的系统装置。

如中国专利cn107525559a，公开日2017年12月29日，一种水位监测仪.包括水位探测装置、测线和提示装置，所述水位探测装置上端与所述测线密封连接，所述水位探测装置包导电外壳和设置在所述导电外壳内的导电探头，所述导电外壳上端设置有进线口，底端设置有进水口，中部设置有出气口，所述导电探头与所述导电外壳之间通过绝缘材料连接；所述测线一端穿过进线口设置在导电外壳内，所述测线包括第一导线和第二导线，所述第一导线一端与所述金属外壳电连接，另一端与所述提示装置电连接；所述第二导线与所述导电探头电连接，另一端与所述提示装置电连接。水位探测装置接触到水后水进入外壳内，导通导电探头和导电外壳，通过测线传输提示装置提示，从而测试水位。其虽然能实现水位的测试，但其底部进水口容易发生堵塞，要求被监测水体较为清洁，不适合城市内涝水位的监测。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：目前缺乏适合城市内涝时进行水位监测装置的技术问题。提出了一种部署方便简单的水位监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种基于物联网的水位监测预警装置，包括控制器，还包括壳体、连接部、电池、通信模块和水位检测模块，所述水位检测模块包括fdc2214rghr芯片u1和感应模块，所述感应模块包括电阻r24、电阻r26、电容c7、电容c11、电容c12、电容c16、电容c18、电感l1和极板j4，所述极板j4的第一端与电容c7第一端、电感l1第一端、电容c12第一端、电阻r24第一端电连接，所述电阻r24第二端与电容c11第一端、fdc2214rghr芯片u1的第一输入端电连接，所述极板j4的第二端与电容c7第二端、电感l1第二端、电容c18第二端、电阻r26第一端电连接，所述电阻r26第二端与电容c16第二端、fdc2214rghr芯片u1的第二输入端电连接，所述电容c11第二端、电容c16第一端、电容c12第二端、电容c18第一端都接地，所述控制器分别与通信模块和fdc2214rghr芯片u1连接，所述极板j4安装在壳体下表面，所述控制器、电池、通信模块以及fdc2214rghr芯片u1均安装在壳体内，所述电池为控制器、通信模块以及fdc2214rghr芯片u1供电，所述连接部位于壳体侧面，连接部与支撑物连接。

在本方案中，使用时，将极板j4设置在待测区域正上方，当待测区域水位变化时，引起其电容量的变化，经过fdc2214rghr芯片u1计算，可以得到当前的水位，以此来实现水位的监测；通过增加极板j4的面积来增加对介质的感测距离和灵敏度，保证监测数据的准确性。

作为优选，所述通信模块包括esp8266芯片u2、电感l5、电容c25、电容c26和天线an1，天线an1安装在壳体上，所述esp8266芯片u2的2脚与电感l5第一端、电容c25第一端电连接，所述电容c25第二端与电容c26第一端、天线an1的馈电端电连接，所述电感l5第二端、电容c26第二端、天线an1的接地端都接地。fdc2214rghr芯片u1将检测到的水位数据发送给控制器，控制器通过无线通信模块将水位数据发送到远程终端，供管理人员查看。

作为优选，还包括太阳能板和充电电路，所述太阳能板安装在壳体上表面，所述充电电路输入端与太阳能板连接，充电电路输出端与电池连接。太阳能电池板能够为电池充电，提高监测装置连续工作的时长。

作为优选，还包括磁体，所述磁体固定安装在壳体上表面。通过磁体能够方便的将监测装置布置在具有导磁材料的支撑物上，比如汽车底盘、路边垃圾桶上，能够方便的进行部署。

作为优选，还包括显示屏，所述显示屏安装在壳体顶面，所述显示屏与控制器电连接。通过显示屏可以方便的查看监测状态，方便排查故障。

作为优选，所述连接部包括连接杆和柔性杆，所述柔性杆第一端与壳体侧面固定连接，柔性杆第二端与连接杆固定连接，连接杆自由端中部加工有盲孔。

作为优选，所述壳体侧面加工有凹陷，所述柔性杆第一端与所述凹陷底部固定连接。将连接部收缩入凹陷内，能够避免异物被夹入连接部。

作为优选，所述控制器包括stm32f103微处理器。stm32f103微处理器是首款基于armv7-m体系结构的32位标准risc（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了cortex-m3内核的高性能，该微处理器工作频率为72mhz，在存储器的0等待周期访问时可达1.25dmips/mhz（dhrystone2.1），内置高达128k字节的flash存储器和20k字节的sram，具有丰富的通用i/o端口。它为实现mcu的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。丰富的片上资源使得stm32f103微处理器在多种领域都显示出了强大的发展潜力。

本实用新型的实质性效果是：通过极板对水面进行探测，能够获知水面距离极板的距离，适应水体水质广，安装方便，成本低廉，覆盖面广，能够快速获得监测范围内的水位情况。

附图说明

图1为实施例一结构示意图。

图2为实施例一背面结构示意图。

图3为实施例一模块连接示意图。

图4是控制器的电路原理图。

图5是无线通信模块的电路原理图。

图6是水位检测模块的电路原理图。

其中：1、壳体，2、磁体，3、太阳能板，4、连接杆，5、柔性杆，100、充电电路，200、电池，300、显示屏，400、控制器，500、通信模块，600、水位检测模块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于物联网的水位监测预警装置，如图1、2所示，本实施例包括控制器400、壳体1、连接部、电池200、通信模块500和水位检测模块600，如图3、4所示，水位检测模块600包括fdc2214rghr芯片u1和感应模块，感应模块包括电阻r24、电阻r26、电容c7、电容c11、电容c12、电容c16、电容c18、电感l1和极板j4，极板j4的第一端与电容c7第一端、电感l1第一端、电容c12第一端、电阻r24第一端电连接，电阻r24第二端与电容c11第一端、fdc2214rghr芯片u1的第一输入端电连接，极板j4的第二端与电容c7第二端、电感l1第二端、电容c18第二端、电阻r26第一端电连接，电阻r26第二端与电容c16第二端、fdc2214rghr芯片u1的第二输入端电连接，电容c11第二端、电容c16第一端、电容c12第二端、电容c18第一端都接地，如图3所示，控制器400分别与通信模块500和fdc2214rghr芯片u1连接，极板j4安装在壳体1下表面，控制器400、电池200、通信模块500以及fdc2214rghr芯片u1均安装在壳体1内，电池200为控制器400、通信模块500以及fdc2214rghr芯片u1供电，连接部位于壳体1侧面，连接部与支撑物连接。显示屏300安装在壳体1顶面，显示屏300与控制器400电连接。太阳能板3安装在壳体1上表面，充电电路100输入端与太阳能板3连接，充电电路100输出端与电池200连接，充电电路100采用现有技术中的充电电路100，本实施例未对充电电路100做改进，在此不做赘述。磁体2固定安装在壳体1上表面，连接部包括连接杆4和柔性杆5，柔性杆5第一端与壳体1侧面固定连接，柔性杆5第二端与连接杆4固定连接，连接杆4自由端中部加工有盲孔。壳体1侧面加工有凹陷，柔性杆5第一端与凹陷底部固定连接。

使用时，将极板j4设置在待测区域正上方，当待测区域水位变化时，引起其电容量的变化，经过fdc2214rghr芯片u1计算，可以得到当前的水位，以此来实现水位的监测；通过增加极板j4的面积来增加对介质的感测距离和灵敏度，保证监测数据的准确性。显示屏300为液晶显示屏300，用于显示检测到的水位数据。

如图5所示，通信模块500包括esp8266芯片u2、电感l5、电容c25、电容c26和天线an1，天线an1安装在壳体1上，esp8266芯片u2的2脚与电感l5第一端、电容c25第一端电连接，电容c25第二端与电容c26第一端、天线an1的馈电端电连接，电感l5第二端、电容c26第二端、天线an1的接地端都接地。fdc2214rghr芯片u1的sd引脚需要外接下拉电阻，sda、scl引脚连接控制器400，控制器400通过rxd、txd引脚与无线通信模块500的tx、rx引脚连接通信，实现数据的无线传输。fdc2214rghr芯片u1将检测到的水位数据发送给控制器400，控制器400通过无线通信模块500将水位数据发送到远程终端，供管理人员查看。太阳能电池200板能够为电池200充电，提高监测装置连续工作的时长。通过磁体2能够方便的将监测装置布置在具有导磁材料的支撑物上，比如汽车底盘、路边垃圾桶上，能够方便的进行部署。将连接部收缩入凹陷内，能够避免异物被夹入连接部。

如图6所示，本实施例的水位检测模块6003还设有另外三个感应模块，分别连接fdc2214rghr芯片u1的9-14脚，可额外检测三个区域的水位。控制器400包括stm32f103微处理器。stm32f103微处理器是首款基于armv7-m体系结构的32位标准risc（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了cortex-m3内核的高性能，该微处理器工作频率为72mhz，在存储器的0等待周期访问时可达1.25dmips/mhz（dhrystone2.1），内置高达128k字节的flash存储器和20k字节的sram，具有丰富的通用i/o端口。它为实现mcu的需要提供了低成本的平台、缩减的引脚数目、降低的系统功耗，同时提供了卓越的计算性能和先进的中断响应系统。丰富的片上资源使得stm32f103微处理器在多种领域都显示出了强大的发展潜力。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。