一体式地下水监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水位监控系统，特别是一种一体式地下水监测系统。
【背景技术】
[0002]地下水作为人类生存空间的重要组成部分，为人类提供了优质的淡水资源。地下水影响着人类正常的生活，地下水水位的监测有着必不可少的意义。为保障供水安全，有必要对地下水的水文和水质参数进行监测，以便实时掌握地下水的储量变化，水质指标等情况，选择合适优质的地下水源，保障饮用水源的安全，合理有效的利用地下水，在近海地区，更可以根据实时监测指标对可能出现的海水倒灌实现预警等目的。
[0003]近十几年来，随着科技的发展，传感器以及网络通讯、地理信息系统等自动化技术被运用在地下水科学领域，从而获得地下水的各种数据，地下水监测设备应运而生，促进了人们对地下水的深入研究。现有的地下水监测系统只有简单的数据采集传输功能，通过传感器获取地下水的水位、水温等信息，利用GPRS发送数据从而实现实时监测。然而功能比较单一，无法进一步满足人们的一些实际需求。当设备程序运行有bug时，工作人员无法远程进行更新升级，也无法根据环境的变化及时有效地配置参数，更不用说利用人机界面实时查看数据、上传历史数据、短信群控等功能，系统不够智能化。从而浪费了人力、财力和物力，造成不必要的损失，制约了工作效率。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种一体式地下水监测系统，能够自动实时监测地下水水位、水温，并能储存数据、远程传输数据，同时实现人机交互界面、远程升级、配置参数、GPS定位和授时、彩信和邮箱上传数据等功能。
[0005]本发明米取的技术方案为:一体式地下水监测系统，包括外壳，夕卜壳内安装有主控模块，通讯模块、GPRS模块、电源模块；所述主控模块连接大气压力传感器、水位压力传感器和温度传感器，所述主控模块连接GPRS模块，GPRS模块连接S頂卡；所述主控模块连接人机界面显示模块；所述主控模块连接GPS模块；所述主控模块连接RTC模块、看门狗模块。
[0006]所述通讯模块包括RS-485通讯单元、SPI通讯单元和串口通讯单元；水位压力传感器、温度传感器通过RS-485通讯单元连接主控模块；大气压力传感器通过SPI通讯单元连接主控模块；人机界面显示模块通过串口通讯单元连接主控模块。
[0007]所述主控模块连接外部存储器。
[0008]所述电源模块为12 V/13 Ah锂电池。
[0009]本发明一体式地下水监测系统，有益效果如下:
1)、基于GPRS/CDMA无线数据传输，集远程数据采集、存储与传输于一体。可方便实现远程数据无线、网络化的通信与控制，能采集、存储、传输地下水水位和水温、标高、气压、气温等多参数数据等。
[0010]2)、能实现固件远程升级更新功能、短信群控和参数配置功能，串口人机交互界面，邮箱与彩信数据上传功能，GPS定位和授时功能，历史数据上传功能，在远端及时更改参数配置，定位出现故障节点位置等功能。与现有技术相比，具有低功耗、高可靠、多通道、大容量等特点。
[0011]3)、该系统集成性高、功能丰富完善、覆盖范围广、组网方便快捷、运行成本低、安全性能高等优点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明系统连接框图。
【具体实施方式】
[0013]一体式地下水监测系统，由硬件部分、软件部分组成。硬件部分包括不锈钢外壳，不锈钢外壳采用904L材质高标号不锈钢外壳，采用一体化结构，体积小、防水性能好、安装方便，IP68防水等级，可用于各种恶劣环境。
[0014]如图1所示，不锈钢外壳内安装有主控模块，通讯模块、GPRS模块、电源模块；所述主控模块连接大气压力传感器、水位压力传感器和温度传感器，所述主控模块连接GPRS模块，GPRS模块连接S頂卡。系统能通过GPRS网络和GMS网络远程传输升级文件，实现固件的更新升级，发送邮件、短信、彩信等。系统通过GPRS拨号上网，将压缩的数据文件，发送至指定的服务器，服务器收到数据文件后进行解码并汇入数据库。也可以SMS短信的形式，向指定的接收端发送，接收端接到短信后，在服务器上进行解码，并将解码后的数据汇入数据库。工作人员可以通过发送短信来控制GPRS联接、关闭、短信设置等操作，进行短信群控功能，本系统支持软件群发服务器，来群发控制短信的软件群控和短信猫来群发控制短信的硬件群控等2种群控方式。
[0015]大气压力传感器米用MS5611型号的传感器,测大气压力和温度，安装在外壳内部，具有高分辨率、高稳定性以及非常低的压力信号滞后等特点，测得的数据通过SPI通讯单元传给主控模块进行处理。
[0016]水位压力传感器采用的是型号为YLN-M2的投入式表压传感器，在外壳的外面，通过485通讯与外壳连接，投入水中测量水压和水温，将所测数据通过RS-485通讯单元传输给主控模块进行处理。
[0017]所述主控模块连接人机界面显示模块，可独立连线，通过串口通讯连接到PC进行实现，也可在外壳的表面连接显示屏实现。
[0018]所述主控模块连接GPS模块，实现定位和授时功能。
[0019]主控模块采用的ST公司的型号为STM32F103RET6的微处理器，基于ARMCortex-M3内核，具有强大的定时器功能，更加灵活高效的编译码方式。连接各个模块，通过不同的通讯方式控制各个模块，获得数据并处理数据，从而实现系统所有功能。
[0020]所述主控模块连接RTC模块、看门狗模块。所述通讯模块包括RS-485通讯单元、SPI通讯单元和串口通讯单元。水位压力传感器、温度传感器通过RS-485通讯单元连接主控模块；大气压力传感器通过SPI通讯单元连接主控模块；人机界面显示模块通过串口通讯单元连接主控模块。人机界面显示模块可以控制与配置节点，调试与检测系统的各个硬件模块、软件单元，实时查看系统的运行状态。
[0021]所述主控模块连接外部存储器。通过铁电式的外部存储器，存储参数和数据，有系统定时闹钟唤醒功能和软件运行异常自动复位功能等。
[0022]所述电源模块为12 V/13 Ah锂电池，供电时间可长达5~10年，无需外接供电，无需太阳能供电，节约成本并容易安装。电源模块为各个模块供电。
[0023]软件部分:
软件部分基于免费数据库MySQL的中心站管理软件DataManager，通过GSM和GPRS网络服务进行操作，允许第三方软件从中获取数据，加入到用户已有的数据处理系统中。人机界面软件的菜单栏，有系统、数据库、管理、视图、帮助这5项。具有基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，工作人员可以在监测中心或智能手机上查看地下水的水位、水温，监测中心或智能手机的监测管理软件能够实现数据的远程采集、远程监测，监测的所有数据进入数据库，依据用户要求生成各种报表和曲线。以及地图定位授时、邮件彩信收发、数据库管理、固件远程更新升级和历史数据上传等功能。将服务器程序由PC端移植到手机上，方便用户随时随地对终端的控制与数据获取。
[0024]中心站可以通过本发明的软件部分，接收各个子站的数据，保存数据并归纳于数据库，同时也管理各个子站。采用了 B/S结构，主要包括两大系统:一个是通讯前置机软件，另一个是人机界面软件。通讯前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，它具有强大的兼容性，可支持任何厂家生产的GPRS、CDMA、MODEM、RS-485等通信产品，支持多种通信方式共存一个系统。人机界面软件包括:基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理等多项内容，可根据不同客户的不同需求，设计组合成个性化的监控与管理系统软件。软件中包括看门狗软件，实时监测各个模块是否正常运行，若出现异常，使主控模块立即重启。
[0025]本发明系统的安装方式为:浸入式安装，将供电单元卡在、或者吊在井口即可。水位测量范围:10?300米。
【主权项】
1.一体式地下水监测系统，包括外壳，外壳内安装有主控模块，通讯模块、GPRS模块、电源模块；其特征在于， 所述主控模块连接大气压力传感器、水位压力传感器和温度传感器，所述主控模块连接GPRS模块，GPRS模块连接S頂卡； 所述主控模块连接人机界面显示模块； 所述主控模块连接GPS模块； 所述主控模块连接RTC模块、看门狗模块； 所述通讯模块包括RS-485通讯单元、SPI通讯单元和串口通讯单元； 水位压力传感器、温度传感器通过RS-485通讯单元连接主控模块； 大气压力传感器通过SPI通讯单元连接主控模块； 人机界面显示模块通过串口通讯单元连接主控模块。2.根据权利要求1所述一体式地下水监测系统，其特征在于，主控模块连接外部存储器。3.根据权利要求1所述一体式地下水监测系统，其特征在于，电源模块为12V/13 Ah锂电池。4.根据权利要求1所述一体式地下水监测系统，其特征在于，主控模块采用STM32F103RET6的微处理器。5.如权利要求1~4所述一体式地下水监测系统，其特征在于，包括两大软件系统:一个是通讯前置机软件，另一个是人机界面软件； 通讯前置机软件主要负责监控中心与现场设备的通信，支持任何厂家生产的GPRS、CDMA、MODEM、RS-485通信产品，支持多种通信方式共存一个系统； 人机界面软件包括:基础数据管理、远程操作、人工录入、数据查询、数据报表、数据分析、地图管理多项内容，可根据不同客户的不同需求，设计组合成个性化的监控与管理系统软件。6.根据权利要求5所述一体式地下水监测系统，其特征在于，所述人机界面软件中包括看门狗软件，实时监测各个模块是否正常运行，若出现异常，使主控模块立即重启。
【专利摘要】一体式地下水监测系统，包括外壳，外壳内安装有主控模块，通讯模块、GPRS模块、电源模块。所述主控模块连接大气压力传感器、水位压力传感器和温度传感器，所述主控模块连接GPRS模块，GPRS模块连接SIM卡。所述主控模块连接人机界面显示模块，所述主控模块连接GPS模块，所述主控模块连接RTC模块、看门狗模块。本发明一种一体式地下水监测系统，能够自动实时监测地下水水位、水温，并能储存数据、远程传输数据，同时实现人机交互界面、远程升级、配置参数、GPS定位和授时、彩信和邮箱上传数据等功能。
【IPC分类】G01D21/02, G05B19/042
【公开号】CN105320017
【申请号】CN201410350874
【发明人】张新强
【申请人】湖北亿立能科技股份有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月23日