一种水流在线监测装置的制作方法

1.本实用新型属于水利监测的技术领域，具体说是一种水流在线监测装置。


背景技术：

2.我国特殊的自然地理位置，导致降雨在时间与空间上分布极其不均，并且随着环境的影响，经常有恶劣极端天气，引起山洪灾害频发，造成重大经济损失与人员伤亡。因此水利流量的监测需要保证足够的准确性与稳定性，所以山洪易发河道等地水利流量的准确监测愈加重要。为避免洪水决堤、水力侵蚀、水土流失、泥沙堆积导致河床升高等现象的发生，就必须对影响这些现象的各种因素进行实时监测，利用这些数据提前发现问题并预警，更好的发挥水利工程的作用。
3.水利流量在线监测装置是一套集数据采集、分析、展示、告警于一体的水利流量监测系统，在水利流量监测的过程中，有很多的因素可以对水利流量监测装置造成影响，像磁场、水锈、水垢、管道震动、环境湿度大等。现有的水利流量监测装置抗干扰能力差，在复杂环境下监测不准确，只能监测数据，不能直观了解河道区域的实时状况。


技术实现要素：

4.为解决上述存在的一系列技术问题，本实用新型提供一种水流在线监测装置，提供一种能实现对水利流量数据稳定准确采集并实时上传直观展示自动告警的在线监测告警装置，采用超声波流量计，准确性高、寿命长、安装方便，同时具有始动流量低、无需前后直管段、适应各种环境的优点；可以以最快的速度获取现场数据和实时监控的河道环境，以便在最短的时间内做出响应。
5.本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种水流在线监测装置，包括：供电模块、主控模块、水流监测模块、图像监拍模块、通信模块和后台系统终端；
6.所述的水流监测模块通过超声波流量计传感器进行水利参数的监测，所述的水流监测模块实时监测河道水流的水利参数：包括瞬时流量和累计流量；所述的图像监测模块实时监控河道环境画面；主控模块的主控微控制器接收并检测水流监测模块实时监测的水利参数是否异常，并通过通信模块上传至图像监拍模块，进行监拍联动，所述的图像监拍模块将水利参数与河道环境画面通过通信模块定时发送至后台系统终端或水利参数检测异常后立即将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端；所述的供电模块给水流监测模块、图像监拍模块、主控模块和通信模块供电；所述的后台系统终端接收定时发送的水利参数与河道环境画面并保存，或对发现异常的水利参数和河道环境画面，由后台系统终端推送相关监控信息并通过报警器报警。本新型中，判断水利参数和河道环境画面是否异常的方法可以通过在所述主控模块加载适应的监测软件实现，属于现有技术的范畴，并不是本新型所要保护的内容。
7.所述的供电模块包括电池模块、太阳能模块和电源微控制器，所述的电池模块为蓄电池，所述的电源微控制器为电平转换电路，所述的太阳能模块为太阳能电池板，所述的
太阳能电池板通过充电电路对蓄电池进行充电，所述的电池模块通过电平转换电路与供电电路电连接为水流监测模块和图像监拍模块供电。
8.所述的图像监拍模块包括监拍微控制器、主摄像头和副摄像头，主摄像头和副摄像头监控河道环境画面，监拍微控制器将接收的超声波流量计传感器水利参数、主摄像头及副摄像头监拍的河道环境画面发送至后台系统终端。
9.所述的通信模块包括rs485模块、串口模块和4g模块；所述的超声波流量计传感器通过rs485模块与主控微控制器之间有线通讯连接，通过rs485模块进行超声波流量计传感器与主控微控制器之间的水利参数的通讯传输，rs485模块将超声波流量计传感器的差分信号转化为ttl电平先传输给主控微控制器，超声波流量计传感器能够在复杂的电磁环境下长距离、高效率的传输信号，实现了更远的通讯距离传输，降低成本；
10.所述的监拍微控制器通过串口模块连接主控微控制器，主控微控制器通过rs485模块接收超声波流量计传感器的水利参数处理后并通过串口模块上传给监拍微控制器；
11.所述的监拍微控制器通过4g模块远程连接后台系统终端，监拍微控制器将接收的超声波流量计传感器的水利参数、主摄像头及副摄像头监拍的河道环境画面发送至后台系统终端，当主控微控制器检测的超声波流量计传感器监测的水利参数数据正常时，监拍微控制器定时将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端；当主控微控制器检测的超声波流量计传感器监测的水利参数数据异常时，监拍微控制器立即将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端，能够及时监测异常状态。图像监拍模块和超声波流量计传感器均采用低功耗处理，能够降低能源消耗。经试验，若遇到连续阴雨低光照甚至无光照的情况，锂电池组能够支持设备在不充电的情况下连续运行20天以上。
12.进一步的，所述的主控微控制器采用armcortex-m4内核mcu；
13.进一步的，所述的供电电路为3.3v电路，所述的太阳能电池板为15w太阳能电池板，使设备能够快速对电池进行充电，减少充满电所需时间，使得设备能够稳定长期免维护运行，且达到节能环保的目的。
14.进一步的，所述的主摄像头支持1600万像素，副摄像头固定为200像素并具有夜视功能。
15.进一步的，所述的图像监拍模块还包括ddr内存、flash存储器和usb接口，所述的ddr内存负责图像监拍模块程序的正常运行，临时存放运行过程中的数据参数，所述的flash存储器用来储存重要运行参数及告警信息，所述的usb接口为图像监拍模块调试接口，用于与pc机连接。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型提供一种水流在线监测装置，具备流量监测、图像监拍、快速上传、实时告警的智能监测装置，此前的水利流量监测装置都只具备监测流量数据的功能，本实用新型在之前装置的基础上增加了监拍功能，能够更加直观具体地了解设备所处河道区域的环境情况。且本实用新型能够准确实时监测设备装置所处位置流量的变化情况，并且可以图像监拍模块直观观察河道环境，能够及时对汛情、旱情、险情及灾情等情况进行预防和补救，确保水利设施的安全运行。
附图说明
18.图1是本实用新型结构原理示意图。
19.图2是本实用新型图像监拍模块与主控模块和供电模块连接的原理图。
具体实施方式
20.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
23.如图1和2所示，一种水流在线监测装置，包括：供电模块、主控模块、水流监测模块、图像监拍模块、通信模块和后台系统终端；
24.水流监测模块通过超声波流量计传感器进行水利参数的监测，并通过通信模块上传至图像监拍模块，进行监拍联动，所述的水流监测模块实时监测河道水流的水利参数：包括瞬时流量和累计流量；所述的图像监测模块实时监控河道环境画面；主控模块的主控微控制器接收并检测水流监测模块实时监测的水利参数是否异常，所述的主控微控制器采用armcortex-m4内核mcu，主控微控制器检测水利参数时，是通过对水利参数的一些数据处理和分析：包括去除无用数据，去除最大值、最小值等，本新型中，判断水利参数是否异常的方法可以通过在所述主控模块加载适应的监测软件实现，属于现有技术的范畴，并不是本新型所要保护的内容，所述的图像监拍模块将水利参数与河道环境画面通过通信模块定时发送至后台系统终端或水利参数检测异常后立即将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端；
25.后台系统终端接收定时发送的水利参数与河道环境画面并保存，或对发现异常的水利参数和河道环境画面，由后台系统终端推送相关监控信息并通过报警器报警。所述的通信模块包括rs485模块、串口模块和4g模块；所述的超声波流量计传感器通过rs485模块与主控微控制器之间有线通讯连接，通过rs485模块进行超声波流量计传感器与主控微控制器之间的水利参数的通讯传输，rs485模块将超声波流量计传感器的差分信号转化为ttl电平先传输给主控微控制器，超声波流量计传感器能够在复杂的电磁环境下长距离、高效率的传输信号，实现了更远的通讯距离传输，降低成本；监拍微控制器通过串口模块连接主控微控制器，主控微控制器通过rs485模块接收超声波流量计传感器的水利参数处理后并通过串口模块上传给监拍微控制器；
26.图像监拍模块包括监拍微控制器、主摄像头和副摄像头，主摄像头支持1600万像素，副摄像头固定为200像素并具有夜视功能。主摄像头和副摄像头监控河道环境画面，监
拍微控制器通过4g模块远程连接后台系统终端，监拍微控制器将接收的超声波流量计传感器的水利参数、主摄像头及副摄像头监拍的河道环境画面发送至后台系统终端，当主控微控制器检测的超声波流量计传感器监测的水利参数数据正常时，监拍微控制器定时将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端；当主控微控制器检测的超声波流量计传感器监测的水利参数数据异常时，主控微控制器立即唤醒监拍微控制器，监拍微控制器立即将水利参数与河道环境画面通过通信模块发送至后台系统终端，能够及时监测异常状态。
27.供电模块给水流监测模块、图像监拍模块、主控模块和通信模块供电；所述的供电模块包括电池模块、太阳能模块和电源微控制器，所述的电池模块为蓄电池，所述的电源微控制器为电平转换电路，所述的太阳能模块为太阳能电池板，所述的太阳能电池板通过充电电路对蓄电池进行充电，所述的电池模块通过电平转换电路与供电电路电连接为水流监测模块和图像监拍模块供电，供电电路为3.3v电路，所述的太阳能电池板为15w太阳能电池板，使设备能够快速对电池进行充电，减少充满电所需时间，使得设备能够稳定长期免维护运行，且达到节能环保的目的。
28.图像监拍模块还包括ddr内存、flash存储器和usb接口，所述的ddr内存负责图像监拍模块程序的正常运行，临时存放运行过程中的数据参数，所述的flash存储器用来储存重要运行参数及告警信息，所述的usb接口为图像监拍模块调试接口，用于与pc机连接，图像监拍模块和超声波流量计传感器均采用低功耗处理，能够降低能源消耗。经试验，若遇到连续阴雨低光照甚至无光照的情况，锂电池组能够支持设备在不充电的情况下连续运行20天以上。
29.本实用新型涉及的程序设计，采用现有技术并无改进，故不再赘述
30.上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。