一种智能化降雨量监测装置的制作方法

本实用新型涉及一种雨量监测装置，具体是一种智能化降雨量监测装置。

背景技术：

雨量监测装置适用于水利管理部门远程监测水库的水位、降雨量等实时数据，也可应用于气象、防汛、农业、水利水文、环保、高速公路、机场港口等领域的雨情监测。

专利201620349209.3降雨量监测装置，提供了最新的一种降雨量监测装置，包括水箱、集水盒，集水盒底部设置有压力传感器，通过压力传感器采集的数据计算出降雨量，不能满足某些特定需求的降雨量监测的要求。

因此，目前需要一种结构简单，便于操作，且能够实现日降水量、月降水量和年降水量的实时监测和进行数据统计和存储功能的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够实现日降水量、月降水量和年降水量的实时监测、进行数据统计和存储功能的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能化降雨量监测装置，结构包括一方形箱体，箱体内部设置有集水容器，箱体和集水容器顶部开设有通孔，通孔处安装有接水漏斗，其特征在于：集水容器一侧设置安装有电磁阀控制的排水管，排水管伸出箱体外设置；集水容器内设置有防水型超声波模块，用于探测集水容器内水位，箱体一侧设置有接线口，箱体外部的接线口处安装设置有控制器的控制面板。

作为优选，所述控制器内设置有控制模块、存储模块、显示模块、通信模块、继电器模块、按键模块；控制模块为STC15F2K60S2单片机，控制摸块实现时钟时间与日期功能，数据转化功能，显示控制功能，远程通信功能，数据保存功能以及电磁阀控制功能，是该装置的核心部分；控制模块通过导线与超声波模块连接，控制模块通过导线还分别与存储模块、显示模块、通信模块、继电器模块连接，控制器通过连接线与上位机连接，控制器上设置有按键模块，具体为按键一、按键二、按键三、按键四。

作为优选，所述超声波模块为防水型超声波探头。

作为优选，所述存储模块通过I2C，两线式串行总线与控制模块进行通行，存储模块包含EEPROM芯片24C064，总容量是8K(64K/8) 个字节，主要实现时钟，日降雨量，月降雨量以及年降雨量的掉电保存功能。

作为优选，所述继电器模块常开接口最大负载交流250V/10A，直流30V/10A，采用贴片光耦隔离，触发电流5mA，模块工作电压5V 可以直接连接控制模块和电磁阀，控制模块控制继电器模块关闭电磁阀。

作为优选，所述显示模块为LCD12864液晶显示。

作为优选，所述通信模块内设置有SP3485芯片，控制器的控制模块与上位机实现通信功能，上位机可以通过通信模块向控制模块发送命令，控制继电器模块从而控制电磁阀工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，操作方便，开机后控制模块会将该模块数据发送给显示模块，通信模块，存储模块实现对历史数据的记录功能，起到防止该系统重启后记录数据的丢失的作用，能够实现日降水量、月降水量和年降水量的实时监测和进行数据统计和存储功能的装置。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型控制器结构连接关系示意图；

图3为本实用新型控制模块原理图；

图4为本实用新型超声波模块原理图；

图5为本实用新型存储模块原理图；

图6为本实用新型继电器模块原理图；

图7为本实用新型显示模块原理图；

图8为本实用新型通信模块原理图；

图9为本实用新型通信功能开启跳线帽原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图，本实用新型实施例中，一种智能化降雨量监测装置，结构包括一方形箱体(1)，箱体(1)内部设置有集水容器(2)，箱体(1)和集水容器(2)顶部开设有通孔，通孔处安装有接水漏斗(3)，其特征在于：集水容器(2)一侧设置安装有电磁阀(4)控制的排水管(5)，排水管(5)伸出箱体(1)外设置；集水容器(2)内设置有超声波模块(6)，用于探测集水容器(2)内水位，箱体(1)一侧设置有接线口(7)，箱体(1)外部的接线口(7)处安装设置有控制器(8)的控制面板(9)。

具体实施过程中，所述超声波模块(6)为防水型超声波探头，防止雨水进入损坏探头，主要实现测距功能，由控制模块(10)控制发送超声波，采集反射回来的超声波，通过计算获得探头到集水容器 (3)水面的距离，进一步计算获得集水容器(3)内的水位；

计算方法为：超声波设置值减去超声波探头到水面的距离，再由控制模块(10)计算当前降雨量，从而获得日降雨量，月降雨量以及年降雨量；

超声波设置值程序已写入，不需要用户更改；该值是超声波探头到集水容器底的距离，以毫米为单位，精度1毫米；

基本工作原理：采用单片机IO口TRIG触发测距，给最少10us 的高电平信号。超声波模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过单片机IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间；

测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。

具体实施过程中，所述控制器(8)内设置有控制模块(10)、存储模块(11)、显示模块(12)、通信模块(13)、继电器模块(14)、按键模块(15)；控制模块(10)为STC15F2K60S2单片机，控制摸块 (10)实现时钟时间与日期功能，数据转化功能，显示控制功能，远程通信功能，数据保存功能以及电磁阀(4)控制功能，是该装置的核心部分；控制模块(10)通过导线与超声波模块(6)连接，控制模块(10)通过导线还分别与存储模块(11)、显示模块(12)、通信模块(13)、继电器模块(14)连接，控制器(8)通过连接线与上位机(16)连接，控制器上设置有按键模块(15)，具体为按键一(151)、按键二(152)、按键三(153)、按键四(154)。

具体实施过程中，控制模块(10)是通过STC15F2K60S2单片机实现控制功能的，STC15F2K60S2单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051 单片机，这种单片机价格低廉，编程操作简单，且系统稳定性好，处理能力强，STC15F2K60S2系列工作电压：4.5V-5.5V，片内大容量2048字节的SRAM，最多可存储60K字节数据，工作频率范围： 0MHz-28MHz，本装置工作频率为12MHz，控制摸块实现时钟时间与日期功能，数据转化功能，显示控制功能，远程通信功能，数据保存功能以及电磁阀控制功能，是该装置的核心部分。

具体实施过程中，所述存储模块(11)通过I2C，两线式串行总线与控制模块(10)进行通行，存储模块(11)包含EEPROM芯片24C064，总容量是8K(64K/8)个字节，主要实现时钟，日降雨量，月降雨量以及年降雨量的掉电保存功能。

具体实施过程中，所述继电器模块(14)常开接口最大负载交流 250V/10A，直流30V/10A，采用贴片光耦隔离，触发电流5mA，模块工作电压5V通过连接线直接连接控制模块(10)和电磁阀(4)，控制模块(10)控制继电器模块(14)关闭电磁阀(4)。继电器模块(14) 由控制模块(10)控制继电器模块(14)从而控制电磁阀(4)工作，为第二天降雨量统计提供初始水位。控制模块(10)定时控制该模块动作，动作时间为每日00:00:00，排水时间为5分钟，到达00:05:00，控制模块(10)控制继电器模块(14)关闭电磁阀(4)，完成排水，该排水动作的前提是00:00:00的前30分钟水位没有发生变化，避免该时间内有降雨，造成降雨量的统计误差。继电器模块(14)常开接口最大负载交流250V/10A，直流30V/10A，采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定；触发电流5mA，模块工作电压5V可以直接连接控制模块(10)。

作为优选，所述显示模块(12)为LCD12864液晶显示；

其带中文字库图形点阵式液晶显示，可配合单片机完成中文汉字、英文字符和图形显示，可构成中文人机交互图形界面，模块具有功耗低、显示内容丰富等特点而应用广泛，它是利用液晶经过处理后能改变光线的传播方向，以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背光灯构成画面。其显示分辨率为128X 64,内置2M位中文字型ROM (CGROM)8192个(16*16点阵)汉字，和16K位半宽字型ROM(HCGROM) 128个(16*8点阵)ASCII字符集，可以显示8X4行16X 16点阵的汉字ST7920的字型产生RAM(CGRAM)提供用户自定义字符生成(造字) 功能，可提供4组16*16点阵的空间。将要显示的字符的编码写到显示RAM(DDRAM)上，硬件从CGROM中选择将要显示的字型显示在屏幕上。绘图RAM提供64*32个字节的空间，最多可以控制256*64点阵的二维绘图缓冲空间。具有4位18位并行(适配M6800时序)、2线或3线串行多种接口方式。工作界面显示如下：

第一行：时间xx-xx-xx

第二行：当日降雨量xxxx

第三行：当月降雨量xxxxx

第四行：年降雨量xxxxxxx

设置界面为时间日期设置界面显示内容如下：

第一行：时间xx-xx-xx 即时分钟秒

第二行：年：xxxx

第三行：月：xx

第四行：日：xx

浏览界面显示内容如下：

第一行：xx-xx-xx-xx-xx 即年月日时分钟

第二行：当日降雨量xxxx

第三行：当月降雨量xxxxx

第四行：年降雨量xxxxxxx

时间日期设置以及界面切换都是由按键模块(15)实现的。

具体实施过程中，所述通信模块(13)内设置有SP3485芯片，通信模块(13)数据可以实现传输距离1000米以内通信功能。该模块需要通过更改控制模块(10)电路板上的跳线帽，才可以实现通信功能，本领域技术人员很容易实现，开启通信模块(13)后，控制模块(10)每1秒向上位机发送一次当前降雨量数值(日降雨量，月降雨量，年降雨量)。上位机(16)可以通过通信模块(13)向控制模块(10)发送命令，控制继电器模块(14)从而控制电磁阀(4)工作。上位机发送命令优先级高于自动控制命令。

具体实施过程中，控制器(8)的控制模块(10)与上位机(16) 实现通信功能，上位机(16)可以通过通信模块(13)向控制模块(10) 发送命令，控制继电器模块(14)从而控制电磁阀(4)工作。

具体实施过程中，按键模块(15)实现时钟和日期的设置功能，界面切换功能以及手动排水功能；实现工作界面，设置界面，浏览界面的切换；

在设置界面，按键二(152)实现切换需要被修改数据的位置，在显示器中的位置，按键三(153)实现具体修改的数，每按动一次按键三(153)，数值就加一。按动按键四(154)，电磁阀(4)动作，进行手动排水。再次按动按键一(151)进入浏览界面，该界面下，按键二(152)实现切换需要被修改月和日期的位置(在显示器中的位置)，确定需要查看的日期，按键三(153)实现具体修改的数，每按动一次按键三(153)，数值就加一。再次按动按键一(151)是回到工作界面。

工作原理：

本实用新型控制器显示有三种界面，工作界面，设置界面，浏览界面；工作界面实时显示当前时钟，日降雨量，月降雨量，年降雨量以及上位机通信功能。设置界面主要实现日期和时间的设置，设置结束后，控制模块将设置数据自动保存到存储模块。浏览界面，界面实现对记录降雨量的浏览功能。

工作界面工作过程：本实用新型超声波模块(6)发出超声波，通过超声波检测功能，将检测信号通过导线发送给控制模块(10)，控制模块(10)计算后获得集水容器(2)内部液位，进一步获得降雨量，控制模块(10)通过导线将降雨量数据发送给存储模块(11)，显示模块(12)以及通信模块(13)，存储模块(11)将降雨量数据进行保存，显示模块(12)实时显示降雨量，通信模块(13)通过导线利用485协议将数据发送给上位机(16)；继电器模块(14)通过导线与控制模块(10)相连接，控制模块(10)根据时钟时间，定时控制继电器模块(14)，进一步控制电磁阀(4)开启，将集水容器(2) 内的水排空，为第二天降雨量统计提供初始水位；本实用新型通过存储模块(11)实现设置参数(日期和时钟)和降雨量实时保存功能，避免掉电后数据丢失。显示模块(12)实时显示时钟时间，日降雨量，月降雨量以及年降雨量，按键模块(15)提供时钟时间与日期的更改以及工作界面的切换功能。

设置界面：通过按键一(151)实现切换至设置界面，按键二(152) 切换需要被修改数据的位置(在显示器中的位置)，按键三(153)实现具体修改的数，每按动一次按键二(152)，数值就加一。按动按键四(154)，电磁阀(4)动作，进行手动排水。

浏览界面工作过程如下：再次按动按键一(151)进入浏览界面，该界面下，按键二(152)实现切换需要被修改月和日期的位置(在显示器中的位置)，按键三(153)实现具体修改的数，每按动一次按键三(153)，数值就加一，再次按动按键一(151)是回到工作界面；从而实现了智能监测功能。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，操作方便，开机后控制模块会将该模块数据发送给显示模块，通信模块，存储模块实现对历史数据的记录功能，起到防止该系统重启后记录数据的丢失的作用，能够实现日降水量、月降水量和年降水量的实时监测和进行数据统计和存储功能的装置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。