一种自动检测和播报的雨水监控装置的制作方法

本发明涉及一种雨水监控装置，尤其涉及一种自动检测和播报的雨水监控装置，属于气象监控技术领域。

背景技术：

在水利、农业和环境监测系统中，要做好雨水监控工作，需要实时监测下雨时间、雨量、雨水酸碱度和温度等参数，目前的雨水监控工作一般采用人工检测的方法，环保部门通过对雨水的采样分析来进行检测，费时费力且实时性较差，很难满足现代检测要求。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能够自动采集与监控下雨时间、雨量、雨水酸碱度和温度等参数并能实时播报的雨水监控装置。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种自动检测和播报的雨水监控装置，包括控制单元、传感器检测装置、水阀控制单元、按键显示单元、太阳能发电装置、无线通信模块、水箱组件和检测平台，所述控制单元分别与传感器检测装置、水阀控制单元、按键显示单元、太阳能发电装置和无线通信模块连接，所述传感器检测装置包括分别与控制单元相连接的雨水检测单元、雨量检测单元、PH值检测单元和RTD检测单元；所述水箱组件安装在检测平台上方，所述水箱组件包括箱体和位于箱体内侧的支架槽，所述支架槽上设有传感器支架，所述传感器支架上设有PH值探头和RTD传感器，所述箱体外侧设有雨水传感器，所述箱体内底部设有压力传感器，所述PH值探头与PH值检测单元连接，用于检测雨水的PH值，所述RTD传感器与RTD检测单元连接，用于检测水温，所述雨水传感器与雨水检测单元连接，用于检测下雨情况，所述压力传感器与雨量检测单元连接，用于检测雨量；所述检测平台下方设有电磁水阀，所述电磁水阀与水阀控制单元连接，用于排水或储水；所述太阳能发电装置用于给整个装置供电，所述键盘显示单元用于进行指令输入与检测结果的显示，所述控制单元分析处理传感器输入参量，并将数据结果通过键盘显示单元现场显示或通过无线通信模块上传数据中心。

对上述技术方案的改进为：所述PH值探头和RTD传感器设置于箱体底部，便于测量雨水PH值及水温。

对上述技术方案的改进为：所述箱体外侧还设有水位刻度，用于显示水位数值。

对上述技术方案的改进为：所述检测平台上方还设有水泡水平仪，所述检测平台底部还设有三根支柱，其中一根支柱上设有螺栓和弹簧，所述螺栓和弹簧用于调节支柱的高度；通过调节螺栓压缩弹簧，并观察水泡水平仪是否处于中心位置，来控制检测平台的水平度，从而保证检测平台处于水平状态，以保证测量数据一致性和准确性。

本发明一种自动检测和播报的雨水监控装置能够实时、准确地自动进行雨水、雨量、雨水PH值及水温等参数的监控并完成数据采集、分析和显示。

本发明的自动检测和播报的雨水监控装置能够实时、准确地自动进行雨水、雨量、雨水PH值及水温等参数的监控并完成数据采集、分析和显示，也可通过无线数据模块上报数据中心。监测过程实现自动化，实时性和准确性高，操作简单，取代人工检测，节省了大量的人力和时间，大大提高了雨水监控工作的效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构框图；

图2为图1中水箱组件的结构示意图；

图3为图1中传感器支架的结构示意图；

图4为图1中雨水检测单元电路图；

图5为图1中雨量检测单元电路图；

图6为图1中RTD检测单元电路图；

图7为图1中PH值检测单元电路图。

图中：1-控制单元，2-雨水检测单元，3-水阀控制单元，4-电磁水阀，5-雨量检测单元，6-RTD检测单元，7-PH值检测单元，8-水箱组件，9-键盘显示单元，10-太阳能发电装置，11-无线通信模块，12-检测平台，13-水泡水平仪，14-螺栓，15-弹簧，61-RTD传感器，71-PH值探头，81-传感器支架，82-支架槽，83-水位刻度，84-箱体。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，本实施例的一种自动检测和播报的雨水监控装置，包括控制单元1、传感器监测装置、水阀控制单元3、电磁水阀4、水箱组件8、键盘显示单元9、太阳能发电装置10、无线通信模块11和检测平台12；控制单元1分别与传感器检测装置、水阀控制单元3、按键显示单元9、太阳能发电装置10和无线通信模块11连接，传感器检测装置包括分别与控制单元1相连接的雨水检测单元2、雨量检测单元5、PH值检测单元6和RTD检测单元7，控制单元1作为整个装置的控制中心，雨水检测单元2输出、雨量检测单元5输出、PH值检测单元输出7和RTD检测单元6输出分别与控制单元相连，键盘显示单元9与控制单元1相连，进行指令的输入并且把监控数据显示出来，无线通信模块11与控制单元1相连进行无线数据传输，太阳能发电装置10对整个装置进行供电；水箱组件8安装在检测平台12上方。

如图2和图3所示，水箱组件8包括箱体84和位于箱体84内侧的支架槽82，支架槽82上设有传感器支架81，传感器支架上81设有PH值探头71和RTD传感器61，箱体84外侧设有雨水传感器，箱体84内底部设有压力传感器，压力传感器一端与箱体84底部相连，另一端与大气相通，PH值探头71与PH值检测单元7连接，用于检测雨水的PH值，RTD传感器61与RTD检测单元6连接，用于检测水温，雨水传感器与雨水检测单元2连接，用于检测下雨情况，压力传感器与雨量检测单元5连接，通过压力检测转换为雨量，进行雨量检测，控制单元1根据监测到的雨水情况，通过水阀控制单元3控制检测平台下方的电磁水阀4的打开与闭合，进而控制水箱储水或放水操作。螺栓14和弹簧15用于调节检测平台12的水平，水泡水平仪13用于检测检测平台12是否水平。

本实施例中，PH值探头71和RTD传感器61设置于箱体84底部，便于测量雨水PH值及水温，箱体84外侧还设有水位刻度83，用于显示水位数值；检测平台12上方还设有水泡水平仪13，检测平台12底部还设有三根支柱，其中一根支柱上设有螺栓14和弹簧15，通过调节螺栓14压缩弹簧15，并观察水泡水平仪13是否处于中心位置，来控制检测平台12的水平度，从而保证检测平台处于水平状态，以保证测量数据一致性和准确性。

本实施例中，控制单元1选用自带AD和SPI总线单片机（STC12C5A60S2），无线通信模块11选用GPRS模块（西门子TC35），控制单元1与无线通信模块11相连实现远距离数据通信。

如图4所示，雨水检测单元2的电路包括雨水传感器RS1、PNP三极管Q1（2N5401）、运算放大器U1A（LM358）及外围元件，运放U1A输出端Uo1与控制单元相连。雨水传感器RS1与PNP三极管Q1基极相连，三极管Q1集电极与GND相连，三极管Q1发射极与运放U1A的负端相连；R2与RP1分压点与运放U1A的正端相连，运放U1A输出端与运放U1A的正端相连；雨水传感器RS1由两个直径10mm铜柱镀镍，以中心距离为11mm的位置安装固定，当下雨雨水传感器RS1电阻值为几百kΩ~10MΩ时，经Q1电流放大后，U_A电平下降，比较器满足U_A＜U_B，输出端的电平Uo发生翻转，由高电平变为低电平，从而检测到下雨的情况，RP1可以调节测量灵敏度。

如图5所示，雨量检测单元5的电路包括压力传感器RS1（MPX5100DP）、仪表放大器U2（AD627）、集成运放U3A（LM358）及增益电阻RG，雨量检测单元5输出Uo2与控制单元相连。水箱组件8底部的水管与雨量检测单元5的压力传感器RS2一端相连，压力传感器另一端与大气相通，两者压力比较产生压力差，压力差经RS2转换为电阻差，由RS2电桥转换为电压差，RS2输出V+与U2正端相连，RS2输出V-与U2负端相连，通过U2放大输出Uo2连接到控制单元的A/D转换端口；U3A及外围元件产生U2所需的参考电压V_RE，RP2用来调节V_RE大小。Uo2输出为

Uo2=（5+200KΩ/RG）（V₊－V_-）

调节RG可改变Uo2输出大小。

如图6所示，温度检测单元6的电路包括RTD温度传感器RT1(PT100)、放大与AD变换器U4（AD7705）、恒流源U5（LM334）及精密电阻R5（169Ω 1%）、R6（6.25K 1%）。U5与R5组合产生Io(400UuA)电流从U5的V-输出与RT1正端相连；Io流过RT1产生温度信号输入U4的AN1+/AN1-，Io流过R6产生基准电压Vr输入到U4的V_REFN+/V_REFN-；温度信号经U4放大和AD变换输出数字信号通过SPI总线与控制单元相连。

如图7所示，PH值检测单元7的电路包括：PH值探头PH1（玻璃PH三复合电极FPH-01TG-6N）、前置放大器U6（AD795）、运放U7（OP07）与U8（OP07）及外围电子元件。PH1正端输出E与U6的正端相连，PH1负端接地；U6、U7配置为同相放大器方式，R1、R2调节增益，U6输出Uo3经R9、R10电平调整输入到U7正端；U8、RP3及电阻电路通过调整RP3，可进行基准电平调整，U7放大输出Uo4连接到控制单元的A/D转换端口。Uo4的输出电压为：Uo4=(1+R8/R7)×(1+R12/R11)×E。

本实施例的自动检测和播报的雨水监控装置能够实时、准确地自动进行雨水、雨量、雨水PH值及水温等参数的监控并完成数据采集、分析和显示，也可通过无线数据模块上报数据中心。

本发明的一种自动检测和播报的雨水监控装置不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。