一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端的制作方法

文档序号:15470252发布日期:2018-09-18 20:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,包括:硬件和嵌入式软件两部分;其中,硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元;嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序;

所述电池单元,为监测终端的各个单元工作提供电源;

所述测量单元,用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换;这里,通过幅度变换,使信号幅度符合后续单元的输入要求;埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大,通过阻抗变换,将信号的阻抗降低,使后续单元就能测得准确的信号;测量单元的输出信号送入中央处理器;

所述中央处理器,通过运行嵌入式程序,执行相关功能,并控制监测终端各部分的工作;中央处理器经过模数转换,将模拟信号转换为数字信号;对数字量进行整理,通过串口上连接的通讯单元,发送至后台服务器;同时,中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围,自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间;在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源,中央处理器以低功耗模式运行;

所述嵌入式软件,在中央处理器上电时自动开始运行;嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配;所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断,如果数据高于正常值则以较高的频率测量,如果处于正常范围则降低测量频率,从而实现低功耗工作。

2.根据权利要求1所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述测量单元,对外安装有一个导线接口,用于接入埋地管道预留的测量导线;工作时,监测终端与待测埋地管道连接,将埋地管道上的模拟电信号输入测量单元。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述通讯单元采用无线通讯。

4.根据权利要求3所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述电池单元采用18650型的锂电池。

5.根据权利要求1、2或4所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述电源管理单元是由中央处理单元控制的电子开关,开关导通时电池单元给通讯单元和测量单元供电;开关断开时通讯单元和测量单元断电,此时只有中央处理单元在低功耗模式下工作。

6.根据权利要求5所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述测量单元包括一分压电路和一运放电路,分压电路用于对模拟电信号进行幅度变换,即将输入信号的幅度缩小;运放电路用于对模拟电信号进行阻抗转换,即将信号阻抗降低;使其符合后续电路的要求。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述中央处理器器是一微处理器芯片,微处理器芯片集成有程序存储器、内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口、程序下载接口;微处理器能够运行嵌入式程序,配置和调度各个内部模块;微处理器芯片的模拟量输入接口连接测量单元的输出信号,再通过模数转换器将模拟量转换为数字量;微处理器芯片通过串行通信口连接通讯单元,实现数据发送和接收。

8.根据权利要求7所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述电源管理单元由一个NPN型三极管和一个P沟道MOSFET组成;三极管的基极串联一个电阻,连接到微处理器芯片的一个输出管脚,作为控制信号;三极管的集电极串联一个电阻,连接到输入的电源;三极管的发射极接地;MOSFET的门极连接到三极管的集电极,源极连接到输入的电源,漏极连接到测量单元和通讯单元的电源输入;在工作时,微处理器芯片的控制信号输出高电平,使三极管导通,三极管的集电极为低电平,使得MOSFET导通,电池单元通过MOSTET连接到通讯单元和测量单元,给其供电;终端不工作时,微处理器芯片的控制信号输出低电平,使三极管不导通,三极管的集电极为高电平,使得MOSFET关断,通讯单元和测量单元没有供电,从而大幅降低终端功耗。

9.根据权利要求7所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端,其特征在于,所述嵌入式程序运行流程为:微处理器芯片的初始化、运行测量任务、调用通讯任务和进行智能功耗分配;其中,初始化是对使用到的芯片内部模块进行设置,包括打开内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口的时钟,并使能这些模块;运行测量任务每隔一段时间读取一次模数转换器的转换结果,累计若干次后计算平均值,并将此平均值存入测量数据内存区;存满一定次数的测量数据后,调用通讯任务,首先与后台服务器建立连接,然后将该次数组数据发送给服务器,发送成功能够接收到服务器的应答;进行智能功耗分配是根据测量得到的数据进行判断,如果数据超出正常范围则提高测量频率,缩短休眠时间,最短一分钟测量一次;如果数据正常则降低测量频率,加长休眠时间,最长一天测量一次,在休眠期间关断通讯单元和测量单元的电源,从而降低终端的功耗。

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