[實(shí)用新型]一種新型的基于NB?IoT的無線水位變送器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720673865.3
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN206832324U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈杜海
• 申請（專利權(quán)）人: 福建強(qiáng)閩信息科技有限公司
• 主分類號: G01F23/18
• 分類號: G01F23/18;G08C17/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及水位與壓力檢測裝置及窄帶物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新型的基于NB-IoT的無線水位變送器。

背景技術(shù)

在污水處理、環(huán)保檢測、供排水、制藥、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域，經(jīng)常會用到水位或液位變送器，這類檢測方法一般是利用流體靜力學(xué)原理測量液位，傳統(tǒng)的傳感器或變送器一般采用有線連接，將測量的結(jié)果通過電信號或者有線串口通訊的方法對外連接。

常見的水位傳感器是通過傳感器輸出4～20mA/0～10mA的電流標(biāo)準(zhǔn)信號，或者是1～5V/0～5V的電壓標(biāo)準(zhǔn)信號，后端再連接采集器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)信號采集處理，獲取對應(yīng)的壓力或水位參數(shù)，此種通過DA輸出方式在工業(yè)領(lǐng)域最為常見，有時(shí)還有通過頻率輸出來反饋對應(yīng)的壓力值。

傳統(tǒng)水位傳感器也有通過RS485/RS232或者SDI-12等有線通訊方式進(jìn)行傳輸傳感器采集的壓力參數(shù)，一般需要配置采集器構(gòu)成一個(gè)水位變送器整體，或者直接通過有線連接至系統(tǒng)中。

上述通過DA輸出標(biāo)準(zhǔn)信號或者通過有線串口通訊方式的水位傳感器或變送器，都存在需要導(dǎo)線連接且需要采集單元配合使用的問題；在電源供應(yīng)及功耗上也有缺陷，通常需要外接穩(wěn)定電源及轉(zhuǎn)換電路或者通訊隔離電路，比如是采用SDI-12通訊方式，需要提供穩(wěn)定的12VDC。

已有的水位變送器也有通過短距離組網(wǎng)進(jìn)行無線傳輸?shù)姆绞剑蛘卟捎肦F射頻通訊方式，此類無線水位變送器一般通訊距離較近，需要額外布置通訊路由節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)，有時(shí)還需要配合數(shù)據(jù)集中器或者通訊網(wǎng)關(guān)使用，此類水位變送器的有效通訊距離以及系統(tǒng)整體的造價(jià)是一個(gè)很明顯的技術(shù)缺陷或技術(shù)方案缺陷。而少量采用GPRS通訊的水位變送器，由于功耗問題，一般需要外接電源供電，而且由于GPRS通訊的不穩(wěn)定，有時(shí)會因?yàn)檫B接被斷開而導(dǎo)致實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失或者延遲送達(dá)，由于劣勢明顯，這種方式在水位變送器上應(yīng)用還比較少見。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對上述技術(shù)問題做出改進(jìn)，即本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用電池即可長時(shí)間供電、無需額外配備采集器且能夠基于NB-IoT遠(yuǎn)程通訊的低功耗的無線水位變送器。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的一種技術(shù)方案是：一種新型的基于NB-IoT的無線水位變送器，利用液體靜壓力測量水位，包括有測壓敏感元件單元、中央處理單元、電池模塊、溫度敏感單元，以及與所述中央處理單元連接的無線通訊模組、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源管理模塊。

進(jìn)一步地，所述測壓敏感元件單元與濾波整流模塊電連接，用于將水體靜壓轉(zhuǎn)換為電信號。

進(jìn)一步地，所述濾波整流模塊與差分放大電路電連接，經(jīng)過信號放大處理后與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接。

進(jìn)一步地，所述電池模塊與所述電源管理模塊連接，分別為所述無線通訊模組、中央處理單元、A/D轉(zhuǎn)換模塊、差分放大電路、濾波整流模塊供電。

進(jìn)一步地，所述無線通訊模組是一種低功耗的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊模組，所述窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊模組還包括有NB-IOT模塊，以及eSIM卡，所述無線通訊模組用于與遠(yuǎn)程平臺通訊連接并傳輸測量數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述無線通訊模組可以是單模的NB-IOT模組，還可以是包括有NB-IOT技術(shù)模式的多模通訊模組。

進(jìn)一步地，所述測壓敏感元件單元是一種隔離型擴(kuò)散硅敏感元件，包括有一不銹鋼材質(zhì)的壓力測量膜片。

進(jìn)一步地，所述隔離型擴(kuò)散硅敏感元件的壓力測量膜片在受到靜壓力時(shí)會產(chǎn)生微位移，從而導(dǎo)致所述測壓敏感元件單元內(nèi)置的電阻阻值變化，結(jié)合后端電路處理轉(zhuǎn)換，將這一變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成毫伏電壓信號的變化，經(jīng)過進(jìn)一步的濾波整流、放大處理及AD轉(zhuǎn)換，進(jìn)入所述中央處理單元進(jìn)行算法運(yùn)算，得到水體壓力值及對應(yīng)的水位參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述溫度敏感單元內(nèi)置于所述測壓敏感元件單元中，用于測量介質(zhì)溫度，進(jìn)行所測壓力的溫度補(bǔ)償。

進(jìn)一步地，所述溫度敏感單元是一種單總線型數(shù)字溫度傳感器，型號為DS18B20，所述中央處理單元直接讀取溫度值用于計(jì)算。

進(jìn)一步地，所述中央處理單元是一種低功耗的微處理器(Central Processing Unit，CPU)。

進(jìn)一步地，所述低功耗的微處理器優(yōu)選內(nèi)置數(shù)據(jù)儲存單元及AD轉(zhuǎn)換單元的ARM內(nèi)核的低功耗的系列微處理器。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

（1）通過使用低功耗的NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及采用低功耗的微處理器，采用合適電池供電，可以長時(shí)間使用，不用頻繁更換電池，不用外接電源；