物联网水位计的制作方法

本申请涉及河道水位测量领域，具体而言，涉及一种物联网水位计。

背景技术：

近年来，暴雨和连续台风引起的中小河流洪水灾害已成为亟待解决的问题，特别是在中小型河流中，水位迅速升高并淹没河道周边，人民生命与财产安全受到了严重的威胁。

当前山洪灾害防治建设主要以自动雨量站监测流域内降雨，在关键断面监测河道洪水的方式为主，但是该种方式无法全面撑握流域内洪水的演进过程。而前期已建的简易水位站和简易水位报警站，布设密度不高、流域覆盖不全、定量测量精度低下、数据共享不足，无法全面撑握河道内水位的涨落过程，无法满足水利部门对河道洪水强监管的需求。

传统水位测量设备有浮子式、压力式、气泡式、超声波式、脉冲雷达式等多种类型。这些设备大多安装实施复杂且需要配备大功率的电源和遥测终端机才能完成水位采集。由于水位监测站造价成本高昂无法普遍推广，上个世纪90年代提出的传统设备已无法满足新时期洪水监管要求。

针对相关技术中河道水位监测精度低、数据采集和分享能力不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种物联网水位计，以解决河道水位监测精度低、数据采集和分享能力不足的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种物联网水位计。

根据本申请的物联网水位计，包括第一控制器、通信装置、电源和多个雷达测距传感器，其中：

各所述雷达测距传感器分别布设于待监测河道的不同河段处，各所述雷达测距传感器的检测信号输出端与所述第一控制器的检测信号接收端电性连接，所述第一控制器的检测信号输出端通过所述通信装置接入网络系统，所述第一控制器的电源端与所述电源的供电端电性连接。

进一步的，所述电源包括电池和太阳能板，所述电池的供电端和所述太阳能板的供电端均与所述第一控制器的电源端电性连接。

进一步的，所述物联网水位计还包括存储器，所述第一控制器上设置有spi接口，所述第一控制器的检测信号输出端与所述spi接口连接，所述存储器通过所述spi接口与所述第一控制器连接。

进一步的，所述物联网水位计还包括存储器，所述第一控制器上设置有iic接口，所述第一控制器的检测信号输出端与所述iic接口连接，所述存储器通过所述iic接口与所述第一控制器连接。

进一步的，所述存储器包括flash存储器和eeprom存储器。

进一步的，所述通信装置包括4g网络和nb-iot网络。

进一步的，所述雷达测距传感器包括微带天线、收发器、第二控制器和放大器，所述微带天线与所述收发器的信号接收端电性连接，所述收发器的数据输出端通过所述放大器与所述第二控制器的数据接收端电性连接，所述第二控制器的数据输出端与收发器的数据接收端电性连接，所述第二控制器通过uart接口与所述第一控制器电性连接。

进一步的，所述第二控制器采用xmc1302微控制器；所述收发器采用bgt24ltr11收发器。

进一步的，所述第一控制器采用stm32l071控制器。

进一步的，所述第一控制器通过所述网络系统连接手机端和pc端。

在本申请实施例中，采用在待监测河道的不同河段处布设多个雷达测距传感器的方式，通过雷达测距传感器实时监测河道内水位和流速的变化，由于各雷达测距传感器的检测信号输出端与第一控制器的检测信号接收端电性连接，第一控制器的检测信号输出端通过通信装置接入网络系统，能够将雷达测距传感器采集到的数据实时上传网络系统，以达到水位精确采集、数据实时传输和数据充分共享的目的，从而实现了对河道水位精准、实时监测的技术效果，进而解决了河道水位监测精度低、数据采集和分享能力不足的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图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是本实用新型物联网水位计的连接结构框图；

图2是本实用新型物联网水位计中雷达测距传感器的连接结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，本申请涉及一种物联网水位计，该物联网水位计包括第一控制器1、通信装置5、电源4和多个雷达测距传感器3，其中：各雷达测距传感器3分别均匀布设于待监测河道的不同河段处，雷达测距传感器3的量程为10m，其误差不超过10cm，各雷达测距传感器3的检测信号输出端与第一控制器1的检测信号接收端电性连接，第一控制器1的检测信号输出端通过通信装置5接入网络系统6，第一控制器1的电源端与电源4的供电端电性连接。本实用新型在待监测河道的不同河段处布设多个雷达测距传感器3，通过雷达测距传感器3实时监测河道内水位和流速的变化，由于各雷达测距传感器3的检测信号输出端与第一控制器1的检测信号接收端电性连接，第一控制器1的检测信号输出端通过通信装置5接入网络系统6，能够将雷达测距传感器1采集到的数据实时上传网络系统6，以达到水位精确采集、数据实时传输和数据充分共享的目的，从而实现了对河道水位精准、实时监测的技术效果。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，电源4包括电池401和太阳能板402，电池401的供电端和太阳能板402的供电端均与第一控制器1的电源端电性连接。其中：电池401可采用但不限于锂电池，锂电池采用单节18650电芯，容量可达2200mah；太阳能板402则采用5v/1w的太阳能板。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，物联网水位计还包括存储器2，第一控制器1的检测信号输出端与存储器2的存储端电性连接。通过存储器2对雷达测距传感器3的数据信息进行存储，以便用于后续工作的查看和追溯。

进一步的，第一控制器1上设置有spi接口或iic接口，第一控制器1的检测信号输出端与spi接口或iic接口连接，存储器2通过spi接口或iic接口与第一控制器1连接。

进一步的，存储器2包括flash存储器和eeprom存储器，通过flash存储器和eeprom存储器可对采集到的5分钟内的水位统计值进行存储。

进一步的，通信装置5包括4g网络和nb-iot网络。其中：nb-iot网络功耗低、使用时间长，适于物联网水位计的低功耗设计，但是nb-iot网络具有信号覆盖率低的缺点，其主要体现在对偏远山区和农村的覆盖率严重不足，而本实用新型的物联网水位计的应用环境主要集中在环境比较复杂的河道，位置偏远，因此物联网水位计设计为可兼容4g网络和nb-iot网络，以用于匹配不同的应用环境。

在本实用新型的一个可选实施例中，如图2所示，雷达测距传感器3包括微带天线304、收发器301、第二控制器303和放大器302，微带天线304与收发器301的信号接收端电性连接，收发器301的数据输出端通过放大器302与第二控制器303的数据接收端电性连接，第二控制器303的数据输出端与收发器301的数据接收端电性连接，第二控制器303通过uart接口与第一控制器1电性连接。

进一步的，微带天线304可采用但不限于pcb阵列天线，pcb阵列天线的pcb板材选用罗杰斯高频板材。

进一步的，第二控制器303可采用但不限于xmc1302微控制器；收发器301可采用但不限于bgt24ltr11收发器，由于bgt24ltr11收发器的内部集成有ptat(proportionaltoabsolutetemperature)模块，通过第二控制器303输入一个三角波形信号即可控制输出fmcw波形信号，通过求取bgt24ltr11收发器输出的ifi信号和ifq信号的频差，可以得出被测物体的距离，结合多普勒频移原理即可测得物体的移动速度。

进一步的，第一控制器1可采用但不限于stm32l071控制器，功耗低，续航时间长，可适于在室外恶劣环境下长期、稳定工作。

进一步的，第一控制器1通过网络系统6连接手机端和pc端。

该在工作过程中，为了能够让物联网水位计在对水位进行监测的同时发挥低功耗的优点，数据的上报机制可设置为：数据上传可分为小时报、定时报和加报报三种形式，三种形式上传的数据内容相同，包含1小时内12个5分钟水位数据统计、当前水位值、当前环境温度值、电池电压、太阳能充电电压、信号强度、无障碍运行时间、设备状态及报警信息等数据信息。其中，小时报是指物联网水位计在每个实时时钟的整点进行数据上传，确保数据的完整性；定时报是指物联网水位计根据用户设置定时间隔将数据上传至网络系统6，可以起到一个平安报的作用，同时也能在一定程度上传确保数据的完整性；加报报是指物联网水位计根据用户设置的加报阈值t，在加报阈值t以上超过上加报阈值t1后即刻触发数据上传，确保设备在洪水来临等关键时刻达到数据的实时监控上传，进一步提高数据的有效性和完整性。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

一、该物联网水位计采用小型化集成设计，其测量精度和测量量程在能够满足河道水位监测的前提下，具有低功耗、节能的优点，可配备小容量电池和太阳能电池板即可保证其正常工作，续航时间更长。

二、该物联网水位计通过雷达测距传感器3进行非接触式测量，对防护等级要求远远低于接触式测量设备，故障率大大降低，其与太阳能供电方式相结合满足免维护需求。

三、该物联网水位计通过雷达测距传感器3进行微波雷达测量，无需考虑由于回波反射造成无法过滤干扰信号的情况，技术成熟、易于现场装配。

四、该物联网水位计将采集到的水位数据通过4g网络或者nb-iot网传输至物联网平台，实现可靠的数据传输。

五、该物联网水位计可将采集到的的水位数据通过网络系统传输至手机端和pc端，保证监测站以及附近的居民能够及时有效的获取监测数据。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。