[實用新型]基于低功耗廣域網絡技術的遠程實時水位監測設備

有效

• 申請號: 201820206704.8
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN208140223U
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 鄭寧;吳雙力;劉鐵
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心;廣州中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

本實用新型提供一種基于低功耗廣域網絡技術的遠程實時水位監測設備，包括一電池和集成于電路板上的一超聲波測距傳感器、一RF芯片、一低功耗MCU；其中，所述超聲波測距傳感器用于測量水位，包括位于本設備的頂部且外露的一超聲波探頭；所述RF芯片采用LoRa^TM擴頻調制技術及LoRaWAN^TM通信協議，用于將超聲波測距傳感器測量的水位數據通過LoRa局域網發送給一數據集中器，并通過該數據集中器發送給一網絡服務器；所述低功耗MCU由所述電池供電，與所述超聲波測距傳感器及RF芯片進行通信，并控制所述超聲波傳感器及RF芯片于低功耗工作模式。

技術領域

本實用新型涉及物聯網技術領域，具體涉及一種基于低功耗廣域網絡技術的用于消防水池和消防水箱的水位遠程實時監測的設備。

背景技術

隨著物聯網技術的快速發展，生產和生活的智能化手段變得越來越觸手可及，且持續促進著城市朝更加智能化的方向發展。智慧城市是利用新一代信息技術來感知、監測、分析、整合城市數字資源，對各種需求做出智能反應，為公眾創造綠色、和諧環境，提供泛在、便捷、高效服務的城市形態。消防工作是城市運作的重要環節，且形式嚴峻，對人民的生產和生活起著非常大的影響。一直以來，消防水池和消防水箱都是大型園區、工業、農業生產場所等防火救援不可或缺的重要設施，負責提供整個火災期間的每一項或全部消防用水。可見，確保消防水池和消防水箱保有充足的儲水量是社會消防安全管理和滅火救援工作的重要部分。因此，采用物聯網手段對消防水池和消防水箱的水位進行實時遠程監測是實現社會消防安全管理行為數字化感知的關鍵手段。

傳統的水池和水箱的水位監控大多依賴于人工目視采集，自動化水平低，人力投入大，且獲取的數據存在延遲和誤差，進而影響生產效率和質量，也會給人員和設備帶來安全隱患。這其中的原因很大程度上是由于傳統的水位監控系統不具備對水位信息的自動采集和實時傳輸，不能及時將實時水位信息反饋給工作人員以及控制和報警系統。可見，有效的水位監控需對水池和水箱的水位進行持續測量和實時傳輸，這其中少不了信息技術手段的參與，包括傳感器感知技術、數據傳輸和存儲技術等。

現有技術中已存在采用超聲波傳感器來測量水位，如申請號為201621464679.0的中國實用新型專利公開了一種基于超聲波式變電站水位監控系統，其包括超聲波傳感器、水位檢測架和控制系統；水位檢測架安裝在變電站內，超聲波傳感器安裝在水位檢測架上；控制系統包括控制器和無線發射器，控制器的信號輸入端與所述超聲傳感器電連接，控制器的信號輸出端與無線發射器連接。但是，目前采用的基于超聲波測距技術來實現水位遠程監測的方法，如上述實用新型專利，控制器功耗控制差，數據無線發射依賴的發射技術及網絡功耗高，成本高，且信號穿透力低，容易造成由地下發出的水位測量信號的傳輸中斷，難以實現可靠的遠距離實時監測，且部署環境受限于運營商的網絡部署情況。

數據傳輸是物聯網領域近年來的熱點，產業界也發展出藍牙、Wi-Fi、Zigbee和運營商網絡，直到自組織網絡等多種適合各種物聯網應用場景的通訊和網絡技術。然而，現有技術都存在部署規模小、成本高、功耗大、信號傳輸距離短等問題。在對消防設施的水位進行遠程監控的應用中，消防水池大多安裝在地下，消防水箱大多布于樓頂，均屬于會造成信號大幅衰減，且布線困難的環境。另外，此應用場景僅需間歇性的對水位數據進行傳輸，數據量非常小。因此，一種具備信號傳輸距離遠、支持采用電池供電特性的遠程水位實時采集和傳輸設備在實現對消防水池和水箱的水位進行遠程在線監測活動中十分必需。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于低功耗廣域網絡技術的遠程實時水位監測設備，基于低功耗廣域網絡技術(Low Power Wide Area Network，LPWAN)，該技術是物聯網領域新興的通信網絡技術，專門面向小數據量、低速、間歇性強的數據傳輸場景，具備功耗低(電池供電)、成本低、終端承載量大、覆蓋范圍廣等特點，非常匹配對消防水池和水箱進行水位監測的應用需求。本設備采用了低功耗控制器及低功耗遠距離收發芯片，以較低的成本和人力投入來實現對消防水池和水箱水位的遠程、實時、準確監測。