一种水位监测设备的制作方法

本实用新型涉及远程数据采集技术领域，具体涉及一种水位监测设备。

背景技术：

水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，如作为城市、乡村生活用水储备，太阳能热水器储水设备等，又比如水塔、地下水、水站等情况下的水位控制。

在以前，对水库和水箱等的水位监测和控制一般是基于人工进行控制的，由于人工操作存在不及时和不准确的问题，容易造成很大测量误差，在这种情况下带来的危机，轻则影响产品的质量，重则影响人员和设备的安全。因此，需要对水库或水箱内的水位进行自动且不间断的测量，从而能够实时反应水位信息，方便现场工作人员进行操作，提高水库或水箱运行的安全性和可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种水位监测设备，能够实现无人值守情况下的水位的自动采集和无线传输，提高水位监控的安全性、实时性和可靠性。

一种水位监测设备，包括水位检测单元、数据采集单元、主控制器及数据传输单元，水位检测单元经数据采集单元与主控制器通信，主控制器经数据传输单元与远程服务器通信；

所述水位检测单元包括压力变送器及信号处理电路，压力变送器设置于待测的水箱中，信号处理电路采用运算放大器，压力变送器的输出端依次经第一电阻和第二电阻与运算放大器的正相输入端相连，第一电阻和第二电阻的公共端经第一电容与运算放大器的输出端相连，运算放大器的正相输入端还经第二电容接地，运算放大器的反相输入端经第三电阻接地，运算放大器的反相输入端还经第四电阻与运算放大器的输出端相连，运算放大器的输出端经滑动变阻器接地，滑动变阻器的滑动端输出信号，与数据采集单元相连。

优选的，所述数据采集单元采用收发器芯片，收发器芯片的总线A端和总线B端分别经外部接口与水位检测单元相连，收发器芯片的总线A端经第五电阻与收发器芯片的总线B端相连，第五电阻两端并联有第一二极管，第一二极管的阳极与收发器芯片的总线B端相连，收发器芯片的总线B端经第六电阻接地，收发器芯片的总线B端还经第二二极管接地，收发器芯片的总线A端经第七电阻连接第二电源正极，收发器芯片的总线A端还经第三二极管接地，收发器芯片的电源端经第三电容接地，收发器芯片的输出引脚和输入引脚分别与主控制器的串口相连，收发器芯片的输出信号控制引脚和接收信号控制引脚相连后，与主控制器的接口相连。

优选的，所述数据传输单元采用zigbee单元或lora单元。

优选的，所述数据传输单元经射频单元引脚插座与主控制器通信，数据传输单元包括第一开关管和第二开关管，第一开关管的漏极和源极之间并联有第八电阻，第一开关管的漏极与射频单元引脚插座相连，第一开关管的源极经第九电阻连接第二电源正极，第一开关管的源极还经第十电阻连接第一电源正极，第一开关管的栅极经第十一电阻与第一开关管的源极相连，第一开关管的栅极还经第十二电阻与第二开关管的源极相连，第二开关管的漏极接地，第二开关管的栅极经第十三电阻接地，第十三电阻两端并联有第四电容，第二开关管的栅极还经第十四电阻与主控制器的接口相连。

优选的，所述射频单元引脚插座的1引脚经第十五电阻与第一开关管的漏极相连，射频单元引脚插座的1引脚还经第五电容接地，射频单元引脚插座的5引脚经第十六电阻与射频单元引脚插座的1引脚相连，射频单元引脚插座的5引脚还经第六电容接地，射频单元引脚插座的2引脚和3引脚分别经第十七电阻和第十八电阻与主控制器的串口相连。

优选的，还包括电源单元，电源单元分别与水位检测单元、数据采集单元、主控制器及数据传输单元相连，电源单元包括第一降压稳压器和第二降压稳压器，第一降压稳压器的输入端连接12V直流电源，第一降压稳压器的输入端还经第七电容接地，第一降压稳压器的输出端输出第一电源，第一降压稳压器的输出端还与第二降压稳压器的输入端相连，第二降压稳压器的输入端经第八电容接地，第二降压稳压器的输出端经第九电容接地，第九电容两端并联有第十电容，第二降压稳压器的输出端输出第二电源。

优选的，所述第一电源为5V直流电源，第二电源为3.3V直流电源。

优选的，所述运算放大器采用TL062放大器，收发器芯片采用MAX3485芯片，第一降压稳压器和第二降压稳压器均采用AM1117系列稳压器。

本实用新型将物联网技术应用于水位监测中，通过压力变送器检测待测的水箱内的水位，经信号处理电路处理后，发送至数据采集单元，由数据采集单元输入主控制器，最后经数据传输单元发送至远程服务器，从而实现水位的在线采集和远程传输，数据采集准确，传输速度快，实现无人值守情况下的水位的自动采集和无线传输，可以实现24小时连续在线监测并实时将监测数据传输到远程服务器，使后台服务器能够根据实时水位信息，向运行维护人员下发指令，方便后台对水箱进行监控和管理，提高水位监控的安全性、实时性和可靠性。本实用新型中的电路图均为自主设计，具有硬件简单、成本低廉、采集数据精度高、传输数据安全可靠的优点。

附图说明

图1为本实用新型所述水位监测单元的电路原理图；

图2为本实用新型所述数据采集单元的电路原理图；

图3为本实用新型所述外部接口的电路原理图；

图4为本实用新型所述数据传输模块的电路原理图；

图5为本实用新型所述射频单元引脚插座的电路原理图；

图6为本实用新型所述电源单元的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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的部分实施例，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的前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1至图6所示，本实用新型公开了一种水位监测设备，包括水位检测单元、数据采集单元、主控制器、数据传输单元及电源单元，水位检测单元经数据采集单元与主控制器通信，主控制器经数据传输单元与远程服务器通信，电源单元用于产生电压为5V的第一电源和电压为3.3V的第二电源，从而分别为水位检测单元、数据采集单元、主控制器及数据传输单元供电。

水位检测单元包括压力变送器及信号处理电路，压力变送器设置于待测的水箱中，信号处理电路采用运算放大器U1，压力变送器的输出端依次经第一电阻R1和第二电阻R2与运算放大器U1的正相输入端相连，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端经第一电容C1与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的正相输入端还经第二电容C2接地，运算放大器U1的反相输入端经第三电阻R3接地，运算放大器U1的反相输入端还经第四电阻R4与运算放大器U1的输出端相连，运算放大器U1的输出端经滑动变阻器RP接地，滑动变阻器RP的滑动端输出信号，与数据采集单元相连。压力变送器采集到水箱内的液位，经运算放大器放大器U1放大后输出。

数据采集单元采用收发器芯片U2，收发器芯片U2的总线A端和总线B端分别经外部接口J1与水位检测单元相连，收发器芯片U2的总线A端经第五电阻R5与收发器芯片U2的总线B端相连，第五电阻R5两端并联有第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与收发器芯片U2的总线B端相连，收发器芯片U2的总线B端经第六电阻R6接地，收发器芯片U2的总线B端还经第二二极管D2接地，收发器芯片U2的总线A端经第七电阻R7连接第二电源正极VCC2，收发器芯片U2的总线A端还经第三二极管D3接地，收发器芯片U2的电源端VCC经第三电容C3接地，收发器芯片U2的输出引脚RO和输入引脚D1分别与主控制器的串口相连，收发器芯片U2的输出信号控制引脚DE和接收信号控制引脚RE相连后，与主控制器的接口相连。第一三极管D1、第二三极管D2和第三三极管D3为ESD器件，用于保护接口，防止静电干扰。

数据传输单元采用zigbee模块或lora模块，zigbee模块采用3.3V供电，lora模块采用5v电源供电，数据传输单元经射频模块引脚插座J2与主控制器通信，数据传输模块包括第一开关管Q1和第二开关管2，第一开关管Q1的漏极和源极之间并联有第八电阻R8，第一开关管Q1的漏极与射频模块引脚插座J2相连，第一开关管Q1的源极经第九电阻R9连接第二电源正极VCC2，第一开关管Q1的源极还经第十电阻R10连接第一电源正极VCC1，第一开关管Q1的栅极经第十一电阻R11与第一开关管Q2的源极相连，第一开关管Q1的栅极还经第十二电阻R12与第二开关管Q2的源极相连，第二开关管Q2的漏极接地，第二开关管Q2的栅极经第十三电阻R13接地，第十三电阻R13两端并联有第四电容C4，第二开关管Q2的栅极还经第十四电阻R14与主控制器的接口P1.7相连。第一电源VCC1接通时，数据传输模块为zigbee模块组网，当第二电源VCC2接通时，数据传输模块为lora模块组网，通过改变第九电阻R9和第十电阻R10的阻值，可选择使用zigbee模块或lora模块。数据传输模块用于组网，然后通过射频模块引脚插座J2将主控制器的信号发送至后台服务器。

射频模块引脚插座J2的1引脚经第十五电阻R15与第一开关管Q1的漏极相连，射频模块引脚插座J2的1引脚还经第五电容C5接地，射频模块引脚插座J2的5引脚经第十六电阻R16与射频模块引脚插座J2的1引脚相连，射频模块引脚插座J2的5引脚还经第六电容C6接地，射频模块引脚插座J2的2引脚和3引脚分别经第十七电阻R17和第十八电阻R18与主控制器的串口相连。

电源单元分别与水位检测单元、数据采集单元、主控制器及数据传输单元相连，电源单元包括第一降压稳压器U3和第二降压稳压器U4，第一降压稳压器U3的输入端连接12V直流电源，第一降压稳压器U3的输入端还经第七电容C7接地，第一降压稳压器U3的输出端输出第一电源VCC1，第一降压稳压器U1的输出端还与第二降压稳压器U2的输入端相连，第二降压稳压器U2的输入端经第八电容C8接地，第二降压稳压器U2的输出端经第九电容C9接地，第九电容C9两端并联有第十电容C10，第二降压稳压器U2的输出端输出第二电源VCC2。其中，第一电源VCC1为5V直流电源，第二电源VCC2为3.3V直流电源。

在本实施例中，运算放大器U1采用TL062放大器，收发器芯片U2采用MAX3485芯片，第一降压稳压器U3和第二降压稳压器U4均采用AM1117系列稳压器。

本实用新型在工作时，由压力变送器检测待测的水箱内的水位，经信号处理电路处理后，发送至数据采集单元，由数据采集单元输入主控制器，最后经数据传输单元发送至远程服务器，从而实现实现无人值守情况下的水位的自动采集和无线传输，可以实现24小时连续在线监测并实时将监测数据传输到远程服务器，方便后台监控和管理。