低功耗水位检测电路、装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种低功耗水位检测电路、装置及方法。该水位检测电路包括电源单元、电压转换单元、第一电源控制单元、第二电源控制单元、第三电源控制单元、信息处理单元、存储单元、无线通信单元、水位采集单元、电池电量测量单元。所述电源单元为整个水位检测电路供电，所述三个电源控制单元的输出端分别连接电池电量检测单元、存储单元和无线通信单元，所述水位采集单元连接信息处理单元。本发明专利技术的结构简单、安装方便、成本低。可以监测水位变化，对河流、湖泊、排水管网和易发生内涝的路段等的监测提供了很大的便利。监测提供了很大的便利。监测提供了很大的便利。

【技术实现步骤摘要】
低功耗水位检测电路、装置及方法


[0001]本专利技术涉及环保领域，尤其是水位信息采集技术，具体涉及一种低功耗的水位检测电路及检测方法。

技术介绍

[0002]在防洪防涝工程中，要求对江河、湖泊、水库、易发生内涝的路段需要进行水位检测。在环境保护、污水治理工程中，需要对污水管道管控进行污水水位检测，预防污水偷排漏排。
[0003]目前对于防洪内涝和污水管道的管控主要采用人工巡查的方式，既耗财费力又缺乏有效的监测和预警手段。往往是哪里淹、哪里堵、哪里塌陷才改造，管理和养护处于被动应急状态，无法主动预判，城市内涝问题更是频发，对地下污水管网空间缺乏感知。迫切需要研发出易于推广、性价比高、维护易的水位检测工具。
[0004]现有市面上的电子水尺集成了水位传感器和无线数据通信功能，可以实现对水位的连续自动检测，并按照预先设定的时间间隔参数自动上报至信息管理中心。但是水位检测设备一直处于工作状态中，整体的设备功耗还是不低，对于一些难以获取市电或太阳能的，只能采用电池供电的犄角旮旯地段，频繁的更换电池或给电池充电会增加不少人力成本。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：提供一种低功耗水位检测电路，以解决现有技术存在的问题之一。
[0006]技术方案：提供一种低功耗水位检测电路，包括：电源模块，用于为检测电路供电，处理单元，通过电压转换单元与所述电源模块连接，采集单元，与所述处理单元信号连接，用于包括采集水位信息在内的检测信息；以及通信单元、存储单元和电池电压测量单元；特点是，还包括通过使能端与所述处理单元信号连接并按照预定模式调整开断状态的第一电源控制单元、第二电源控制单元和第三电源控制单元，所述第一电源控制单元连接于所述电源模块与电池电压测量单元之间；所述第二电源控制单元连接于所述电压转换单元与存储单元之间；所述第三电源控制单元连接于所述电源模块与无线通信单元之间。
[0007]根据本申请的一个方面，所述电压转换单元采用LDO器件。
[0008]根据本申请的一个方面，所述采集单元包括若干个测量点和扫描采集电路；所述扫描采集电路具构成M*N矩阵，并与扫描测量点连接；所述测量点按照水位深度和水位精度沿水尺表面有序排列。
[0009]根据本申请的一个方面，所述预定模式包括：每隔预定时间周期接通第一电源控制单元，通过所述电池电压测量单元获取电源
模块的电压数据；断开所述第一电源控制单元，接通所述第三电源控制单元，将所述电压数据通过无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开第三电源控制单元；每隔预定时间周期通过所述采集单元获取水位信息，接通所述第三电源控制单元，将所述水位信息通过所述无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开所述第三电源控制单元；当无线通信单元返回发送失败标识符时，接通第二电源控制单元，将相关数据存储在所述存储单元。
[0010]进一步地，提供一种低功耗水位检测装置，包括上述任一项所述的检测电路，以及用于收容所述检测电路的本体；所述采集单元为水尺；所述水尺与壳体之间设置有拉力传感器。
[0011]根据本申请的一个方面，所述水尺的本体采用柔性材料制作，在工作状态下，相邻水尺连接处形成非弯折的平滑过渡。
[0012]根据本申请的一个方面，在工作状态下，最外侧水尺的自由端设置有配重。
[0013]一种低功耗水位检测方法，基于上述任一项所述的检测装置实现，所述方法包括如下步骤：每隔预定的时间周期，通过采集单元获取水位信息，接通第二电源控制单元，将相关信息暂存在所述存储单元，断开第二电源控制单元；在收集预定次数的水位信息后，接通第三电源控制单元，通过所述无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开第三电源控制单元；每隔预定的时间周期，接通第一电源控制单元，通过电池电压测量单元获取电源模块的电压数据，关闭第一电源控制单元；接通第三电源控制单元，通过无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开第三电源。
[0014]根据本申请的一个方面，还包括获取拉力传感器的力学数据，所述云平台管理控制中心读取所述力学数据，并计算预定时间周期内的若干组拉力极值，查找拉力极值的差值小于阈值，作为预期值，判断该预期值是否在一定时间内周期性出现，若出现，则作为待检值，并获取该周期的时长；若为非周期性出现，则进一步判断拉力的波动是否小于预期值，若小于预期值，则计算预定时间内的拉力均值，将该均值作为待检值。
[0015]根据本申请的一个方面，还包括：获取管网线路图，以水流流向划分成若干管网支路，并在相邻管网支路的连接处，标记为管网节点；获取各管网支路的参数，构建管网参数矩阵；所述管网支路的参数包括：平均内径、管网长度、下水口通量及位置；以非外溢原则构建管网支路的拓扑关系矩阵，结合管网参数矩阵，构建管网流量矩阵；基于管网流量矩阵，布设水位检测装置；获取水位检测装置反馈的数据，并进行综合分析。
[0016]有益效果：1） 通过及时切换电路状态，减少功耗损失，实现超低功耗。
[0017]所使用的水位检测电路，平均功耗小于1mA，如果采用19000mAH的ER34615锂亚电
池供电，此低功耗水尺监测电路可以独立使用长达3年之久。而现有的电子水尺功耗基本都达10mA以上，维护周期基本小于1年。
[0018]2） 成本低，水位采集单元采用的电阻、MOS管、不锈钢金属环相比于水位传感器成本非常便宜。
[0019]3） 水位检测精度可调。没有零点漂移和温度漂移，设置不锈钢金属环的位置调节水位测量范围和精度。
[0020]4） 通过构建检测拓扑网络，实现系统化检测，提高了检测的准确度，同时提高对水流管网的整体检测效率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术低功耗检测电路的结构框图。
[0022]图2为本专利技术中水位采集单元的不锈钢金属环安装示意图。
[0023]图3为本专利技术中水位采集单元的电路原理图。
[0024]图4为本专利技术中电池电压测量单元的电路原理图。
[0025]图5为本专利技术中电源控制单元的电路原理图。
[0026]图6为本专利技术水位采集单元工作状态示意图。
[0027]图7为本专利技术检测装置布设示意图。
具体实施方式
[0028]如图1所示，本实施例的一种用于水文监测的智慧水尺，其电路结构包括电源单元、电压转换单元、第一电源控制单元、第二电源控制单元、第三电源控制单元、信息处理单元、存储单元、无线通信单元、水位采集单元和电池电量测量单元；所述三个电源控制单元的输出端分别连接电池电量检测单元、存储单元和无线通信单元，三个电源控制单元的控制端分别连接信息处理单元的3个IO，当需要相应的单元工作时才对相应单元供电，主要目的是低功耗，节省电能。
[0029]也就是说，在本实施例中，通过控制耗电模块的通断，实现节能降耗。相关模块在工作时接通电源，在非工作状态下，切断其与电源之间的连接，从而实现状态切换。需要说明的是，本实施例中，电源控制单元的数量为示例性的，还可以增加或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗水位检测电路，包括：电源模块，用于为检测电路供电，处理单元，通过电压转换单元与所述电源模块连接，采集单元，与所述处理单元信号连接，用于包括采集水位信息在内的检测信息；以及通信单元、存储单元和电池电压测量单元；其特征在于，还包括通过使能端与所述处理单元信号连接并按照预定模式调整开断状态的第一电源控制单元、第二电源控制单元和第三电源控制单元，所述第一电源控制单元连接于所述电源模块与电池电压测量单元之间；所述第二电源控制单元连接于所述电压转换单元与存储单元之间；所述第三电源控制单元连接于所述电源模块与无线通信单元之间。2.根据权利要求1所述的低功耗水位检测电路，其特征在于，所述电压转换单元采用LDO器件。3.根据权利要求1所述的低功耗水位检测电路，其特征在于，所述采集单元包括若干个测量点和扫描采集电路；所述扫描采集电路具构成M*N矩阵，并与扫描测量点连接；所述测量点按照水位深度和水位精度沿水尺表面有序排列。4.根据权利要求3所述的低功耗水位检测电路，其特征在于，所述预定模式包括：每隔预定时间周期接通第一电源控制单元，通过所述电池电压测量单元获取电源模块的电压数据；断开所述第一电源控制单元，接通所述第三电源控制单元，将所述电压数据通过无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开第三电源控制单元；每隔预定时间周期通过所述采集单元获取水位信息，接通所述第三电源控制单元，将所述水位信息通过所述无线通信单元发送至云平台管理控制中心，断开所述第三电源控制单元；当无线通信单元返回发送失败标识符时，接通第二电源控制单元，将相关数据存储在所述存储单元。5.低功耗水位检测装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的检测电路，以及用于收容所述检测电路的本体；所述采集单元为水尺；所述水尺与壳体之间设置有拉力传感器。6.根据权利要求5所述的低功耗水位检测装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马成有，卜文斌，单智光，王金铭，
申请(专利权)人：南京新联电能云服务有限公司，
类型：发明
国别省市：