一种基于无线短波的流量测算子系统的制作方法

本实用新型涉及水文检测技术领域，尤其涉及一种水文行业转子式流速仪信号的采集与无线传输设备，具体是指一种基于无线短波的流量测算子系统。

背景技术：

水文测验行业中通常使用转子式流速仪测量水的流速，在这个过程中非常重要的一点就是如何有效的获取流速仪的“转数”信息，通常的做法是使用有线的模式，即使用一个音响器通过两芯的电缆分别连接流速仪的信号端和流速仪的外壳，流速仪的“开关量”信号传输到音响器的电路中，使音响器发出短暂的蜂鸣声，以此作为记录转子流速仪“转数”的依据。这种模式存在较高的劳动强度。

使用有线方式测算水的流速时，人员的劳动强度较大，而高频的无线电波信号在水中的传输信号的能力有限，例如在使用433MHZ短波进行通信时，无线信号在1.5米以上的水中迅速衰减，即使使用铠装电缆岸上仍然无法接收到有效的数据信号。

通过研究发现，当使用无线电波的频率在27MHZ，并使用铠装电缆作为信号传导天线时，无线电磁波信号被衰减的幅度较小，信号可以有效的传送到水面之上。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种基于无线短波的流量测算子系统，本测算系统解决的技术问题是：

1、发射终端采用26-27MHZ的无线电波做为无线通信的频段，以此作为载波信号，利用无线电的调制、解调原理实现数据的发送和接收。

2、发射终端发送出的无线电信号可以沿着钢丝绳传输到水面上的接收终端，将发射终端置于水下10米时，接收终端仍能有效的接收到数据信号。

3、接收终端通过对无线电波的解调，解析出发射终端的有效数据，并将数据显示到显示屏上或者通过RS232串口把数据发送到其他的接收端。

本文提出了一种基于无线短波的流量测算系统，水下的流速仪转数信号通过一个专用的装置(以下简称发射终端)采集，然后以27MHZ的无线电波发送出去。

无线电磁波在水中会随着水深的不同迅速的衰减，所以本系统中通过铠装电缆内置绝缘铜芯线的钢丝绳对信号的传导作用，将无线信号发送到水面，避免了信号衰减，测量精度高。

水面上的接收器(以下简称接收终端)可以对接收到的无线信号做处理、计算，并转换为“流速”信息反馈到显示器上，这样就减轻了工作人员的工作量和劳动强度。

本实用新型的技术解决方案是，提供如下一种基于无线短波的流量测算子系统，包括信号发射单元、信号接收单元以及用于连接信号接收单元和信号发射单元的电缆，所述信号接收单元与信号发射单元之间的电缆为铠装电缆，所述信号发射单元内设有能够发射超短波的超短波模块和用于数据采集并处理的数据采集模块，所述铠装电缆与信号发射单元之间为有线连接，所述铠装电缆与信号接收单元之间为无线连接。

作为优选，所述信号发射单元还包括为数据采集模块和信号发射模块提供能源的电池组。

作为优选，所述数据采集模块、电池组、超短波模块集成设计在防水壳中，所述防水壳上设有与铠装电缆连接的防水插头。信号发射模块为超短波模块，发射超短波频率为26-27MHZ。

作为优选，所述数据采集模块、超短波模块集成设计在信号电路主板上。

作为优选，所述防水插头与铠装电缆连接实现流速仪信号的采集与无线信号传输，铠装电缆为信号传输的天线部分。

作为优选，所述信号接收单元包括信号接收端，所述信号接收端为集成在壳体内的无线信号接收模块，为无线信号接收模块提供显示功能的显示屏，用于连接无线信号接收模块和显示屏的主板模块，所述主板拨块上还设有控制按钮，为信号接收单元提供能源的电池组。

作为优选，所述信号发射单元通过电连接还接有流速仪，所述信号发射单元与流速仪之间的电连接为数据线缆连接。

作为优选，所述铠装电缆包括位于芯部的铜芯，围绕着在铜芯周边设置的编织状钢丝绳。

作为优选，发射终端发射的无线电波的频率为26-27MHZ。

采用本技术方案的有益效果：

发射终端采用26-27MHZ的无线电波作为无线通信的频段，以此作为载波信号，利用无线电的调制、解调原理实现数据的发送和接收；发射终端发送出的无线电信号可以沿着钢丝绳传输到水面上的接收终端，将发射终端置于水下10米时，接收终端仍能有效的接收到数据信号；接收终端通过对无线电波的解调，解析出发射终端的有效数据，并将数据显示到显示屏上或者通过RS232串口把数据发送到其他的接收端。

本文提出了一种基于无线短波的流量测算系统，水下的流速仪转数信号通过一个专用的装置(以下简称发射终端)采集，然后以27MHZ的无线电波发送出去。

无线电磁波在水中会随着水深的不同迅速的衰减，所以本系统中通过铠装电缆内置绝缘铜芯线的钢丝绳对信号的传导作用，将无线信号发送到水面，避免了信号衰减，测量精度高。

水面上的接收器(以下简称接收终端)可以对接收到的无线信号做处理、计算，并转换为“流速”信息反馈到显示器上，这样就减轻了工作人员的工作量和劳动强度。

附图说明

图1为基于无线短波的流量测算子系统硬件组成的结构示意图。

图2为图1中的铠装电缆结构示意图。

图3为信号器内部结构示意图。

图4为图3的仰视结构示意图。

图5为电路主板控制电路的部分电路图(一)。

图6为电路主板控制电路的部分电路图(二)。

图7为电路主板控制电路的部分电路图(三)。

图8为电路主板控制电路的部分电路图(四)。

图9为电路主板控制电路的部分电路图(五)。

图10为电路主板控制电路的部分电路图(六)。

图11为电路主板控制电路的部分电路图(七)。

图12为电路主板控制电路的部分电路图(八)。

图13为电路主板控制电路的部分电路图(九)。

图14为电路主板控制电路的部分电路图(10)。

图15为电路主板控制电路的部分电路图(11)。

图16为信号接收端结构示意图。

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图，对实用新型的一种基于无线短波的流量测算子系统做详细说明。

一种基于无线短波的流量测算子系统，包括信号发射单元1、信号接收单元2以及用于连接信号接收单元2和信号发射单元1的电缆3，所述信号接收单元2与信号发射单元1之间的电缆3为铠装电缆3，所述信号发射单元1内设有能够发射超短波的超短波模块和用于数据采集并处理的数据采集模块4，所述铠装电缆3与信号发射单元1之间为有线连接，所述铠装电缆3与信号接收单元2之间为无线连接。

所述信号发射单元1还包括为数据采集模块4和信号发射模块5提供能源的电池组6；所述数据采集模块4、电池组6、超短波模块集成设计在防水壳7中，所述防水壳7上设有与铠装电缆3连接的防水插头8；所述数据采集模块4、信号发射模块5集成设计在信号电路主板9上；所述防水插头8与铠装电缆3连接实现流速仪16信号的采集与无线信号传输，铠装电缆3为信号传输的天线部分。

所述信号发射单元1通过电连接还接有流速仪16，所述信号发射单元1与流速仪16之间的电连接为数据线缆17连接

所述信号接收单元2包括信号接收端10，所述信号接收端10为集成在壳体11内的无线信号接收模块12，为无线信号接收模块12提供显示功能的显示屏13，用于连接无线信号接收模块12和显示屏13的主板模块14，所述主板模块14上还设有控制按钮15，为信号接收单元2提供能源的电池组6。

所述铠装电缆3包括位于芯部的铜芯18，围绕着在铜芯18周边设置的编织状钢丝绳19。

信号发射单元1发射的无线电波的频率为26-27MHZ。

发射终端置于水下10米，铠装电缆一端与发射终端连接，另一端延伸至水面以上，铠装电缆为信号传输的天线部分，信号接收单元与铠装电缆之间没有直接连接，是无线传输。

所述的主板的信号采集模块包括芯片U3，芯片U3的型号为AT90S2313，还包括与芯片U3的 LSY-IN端连接的三极管Q3，三极管Q3的C端与LSY-IN端连接，三极管Q3的E端接地，三极管Q3的C端还接有电阻R17的一端，电阻R17的另一端接VCC端，LSY-IN端通过电容C16接地，三极管Q3的B端接有电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接VCC端，电阻R16的另一端接三极管Q5的C端，三极管Q5的E端接地，三极管Q5的B端接电阻R18的一端，电阻R18的另一端接二极管D3的负极端，二极管D3的正极端接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接VCC端，二极管D3的正极端通过电阻C18接地，二极管D3的正极端接LSY-sig端，LSY-sig端为接口P2-2的其中一个接线脚，接口P2-2包括1-4个接线脚，另外三个接线脚分别与芯片U3的River bottom接线脚、LSY-TYP接线脚和GND接线脚连接。

芯片U3上还设有RESET接线脚、RXD接线脚、TXD接线脚、LSP-IN接线脚、Water接线脚、LED接线脚、XTAL1接线脚、XTAL2接线脚、FR接线脚、PB1(AIN0)接线脚、PB2接线脚，SEND接线脚、Water2接线脚、MOSI接线脚、MISO接线脚、SCK接线脚和VCC接线脚，其中VCC接线脚称为VCC端，GND接线脚称为GND端。

芯片U3的XTAL1接线脚接有电容C15的一端，电容C15的另一端GND端，芯片U3的XTAL2接线脚接有电容C14的一端，电容C14的另一端GND端，XTAL1接线脚和XTAL2接线脚之间还设有石英晶体振荡器Y1，石英晶体振荡器Y1的频率为7.3728KHz，REST接线脚接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端接VCC端，电阻R7的另一端还接有电容C10的一端，电容C10 的另一端接GND端， RESET还接有接线端子ISP1，接线端子ISP1有1-6个接线脚，分别与芯片U3为RESET接线脚、VCC接线脚、MISO接线脚、SCK接线脚、MOSI接线脚和GND接线脚连接。

还包括河底信号模块，分别为与芯片U3的River bottom接线脚连接的电阻R8，并与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端接VCC端，电阻R8的一端还接电容C12的一端，电容C12的另一端接GND端；与芯片U3的LSY-TYP接线脚连接的电阻R9，并与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端接VCC端，电阻R9的一端还接有电容C11的一端，电容C11的另一端接GND端；与芯片U3的LED接线脚连接的二极管LED3，并与二极管LED3的负极端连接，二极管LED3的正极端接电阻R14的一端，电阻R14的另一端接VCC端。

还包括入水信号模块，分别为与Water接线脚连接的电阻R10 的一端，电阻R10 的另一端接VCC端，Water接线脚还接有电容C13的一端，电容C13的另一端接GND端，Water接线脚还接有三极管Q1的C端，三极管Q1的E端接GND端，三极管Q1的B端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接三极管Q2的C端，三极管Q2的E端接VCC端，三极管Q2的B端接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接VCC端，三极管Q2的B端还接有电阻R12的一端，电阻R12的另一端接Water entry端。

Water entry端与接口P2-3的其中一个接线口连接，接口P2-3的另一个接线口接VCC端。

无线模块电源包括芯片U2，所述芯片U2型号为SX1308，芯片U2的SW接线口接线圈L1的一端，线圈L1的另一端接芯片U2的IN端，芯片U2的NC端接VCC端，芯片U2的EN端接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接BOM-GND端，芯片U2的FB端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接BOM-GND端，电阻R5的另一端还接有电容C3的有单，电容C3的另一端接12V-BOM端，电阻R5的另一端接电容C4的一端，电容C4的另一端接12V-BOM端，电容C4的正极端与12V-BOM端连接，芯片U2得FB端还接有电阻R3的一端，电阻R3的另一端接12V-BOM端，电阻R3的另一端还接有二极管D2的负极端，二极管D2的正极端接芯片U2的SW端，芯片U2的IN端还接有电容C6的一端，电容C6的另一端接BOM-GND端，芯片U2的GND端接BOM-GND端。

充电放大控制模块包括芯片U1，所述芯片U1型号为TP5400，所述芯片U1的VOUT端接供电端Sys pow BOM，供电端Sys pow BOM为型号3PX2接线端JP2的其中一个接线端，接线端JP2的6号接线端为供电端Sys pow BOM，接线端JP2的1-3号接线端均与BOM-GND端连接，接线端JP2的4号接线端为V Char BOM端。

芯片U1的VCC端接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电容C5的一端，电容C5的另一端接BOM-GND端，电阻R4的另一端还与接线端JP2的4号接线端V Char BOM端连接。

芯片U1的-CHRG端接有发光二极管LED2的负极端，发光二极管LED2的正极端接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接芯片U1的VCC端，芯片U1的-STDBY端接有发光二极管LED1的负极端，发光二极管LED1的正极端接电阻R2的一端，芯片U1的PROG端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接BOM-GND端，电阻R1的另一端还接有电容C1的一端，电容C1的另一端接供电端Sys pow BOM，电阻R1的另一端还接有电容C2的一端，电容C2为有极性电容，电容C2的正极端与供电端Sys pow BOM连接，芯片U1的VOUT端还接有二极管D1的负极端，二极管D1的正极端接芯片U1的LX端，芯片U1的LX端还接有线圈L2的一端，线圈L2的另一端接芯片U1的BAT端，芯片U1的BAT端还接有电池组BT1的正极端，电池组BT1的负极端接芯片U1的GND端，电容C5的另一端还接有芯片U1的GND端，芯片BAT端还接有电容C8的一端，电容C8的另一端接BOM-GND端，芯片BAT端还接有电容C9的一端，电容C9的另一端接BOM-GND端，芯片BAT端还接有电容C7的一端，电容C7的另一端接BOM-GND端。

还包括型号为3PX2的接线端JP3，接线端JP3包括1-6个接线口，其中接线端JP1的4-6号接线口均与BOM-GND端连接，接线端JP3的1号接线口与芯片U2的EN 12V端连接，接线端JP3的3号接线口与BOM-GND端连接。

还包括型号为3PX2的接线端JP1，接线端JP1包括1-6个接线口，其中接线端JP1的1-2号接线口均与BOM-GND端连接，接线端JP1的3-4号接线口与VCC-BOM端连接，接线端JP1的6号接线口与12V-BOM端连接。

还包括型号为3PX2的接线端JP6，接线端JP6包括1-6个接线口，其中接线端JP1的1-3号接线口均与GND端连接，接线端JP1的4号接线口接V Char TOP端，V Char TOP为接口P2上的一个接线口，接口P2上还设有Sys pow TOP接线口，接线端JP6的6号接线口与接口P2的Sys pow TOP接线口连接。

还包括型号为3PX2的接线端JP4，接线端JP4包括1-6个接线口，其中接线端JP4的3-6号接线口均与GND端连接，接线端JP4的1号接线口接芯片U3的FR端。

还包括型号为3PX2的接线端JP5，接线端JP5包括1-6个接线口，其中接线端JP5的3-4号接线口均与VCC端连接，接线端JP5的1-2号接线口接GND端，接线端JP5的6号接线口与12-TOP端连接。

还包括接口P1，所述接口P1上设有1-6号接线口，其中接口P1的1号接线口接GND端，接口P1的2号接线口接RFO端，接E1端，接口P1的3号接线口接12V TOP端，接口P1的4号接线口接GND 端，接口P1的5号接线口接SEND端，接口P1的6号接线口接12V TOP端。

还包括三极管Q6，所述三极管Q6的B端接电阻R23的一端，电阻R26的另一端接三极管Q6的E端，三极管Q6的E端接VCC端，三极管Q6的B端还接有电阻R22的一端，电阻R22的另一端为 Water entry2端，三极管Q6的C端接电阻R20 的一端，电阻R20 的另一端接三极管Q4的B端，三极管Q4的E端接GND端，三极管Q4的C端接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接VCC端，三极管Q4的C端还接有电容C17的一端，电容C17的另一端接GND端，三极管Q4的C端为Water2端。

在上述实施例中，对本实用新型的最佳实施方式做了描述，很显然，在本实用新型的实用新型构思下，仍可做出很多变化，在此，应该说明，在本实用新型的实用新型构思下所做出的任何改变都将落入本实用新型的保护范围内。