一種低功耗的地下水測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及地下水監(jiān)測設備領域，公開了一種低功耗的地下水測量裝置。所述地下水測量裝置，包括密封殼體(1)、地下水測量傳感器、電池(3)和測量控制電路板(4)，其中，所述地下水測量傳感器設置在所述密封殼體(1)的外部，所述電池(3)和所述測量控制電路板(4)設置在所述密封殼體(1)的內部；所述測量控制電路板(4)上布置有中央處理模塊、存儲模塊、傳輸模塊和延時開關模塊。所述地下水測量裝置在不影響測量地下水數(shù)據(jù)的同時，還能夠根據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制，從而可以有限地降低內部電路元件的功耗，使其能夠長期地被布置在地下水井或地下水層中，方便應用和推廣。
【專利說明】
一種低功耗的地下水測量裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及地下水監(jiān)測設備領域，具體地，涉及一種低功耗的地下水測量裝置。
【背景技術】
[0002]地下水監(jiān)測設備主要為廣泛被應用在水文、氣象、國土地質等領域的地下水監(jiān)測儀，其具有測量地下水水位和水溫等多種功能，能夠及時動態(tài)地掌握地下水的情況，從而方便對其進行長期的保護，以滿足人們生活需求。
[0003]由于地下水監(jiān)測儀需要長期布置在地下水井中或地下水層中，而地下水監(jiān)測儀內部又布置有諸多電路元件，因此對其內部的電池電量需求極大。同時由于電池儲電能力與電池的體積成正比關系，因此內部電池的儲電能力有限，如不降低地下水測量裝置的電路元件功耗，將需要頻繁地取出地下水測量儀，以更換電池或對電池進行充電，使用極為不方便，用戶體驗有限。
【實用新型內容】
[0004]針對前述目前地下水監(jiān)測設備中電池的儲電能力有限的問題，本實用新型提供了一種低功耗的地下水測量裝置，在不影響測量地下水數(shù)據(jù)的同時，還能夠根據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制，從而可以有限地降低內部電路元件的功耗，使其能夠長期地被布置在地下水井或地下水層中，方便應用和推廣。
[0005]本實用新型采用的技術方案提供了一種低功耗的地下水測量裝置，包括密封殼體、地下水測量傳感器、電池和測量控制電路板，其中，所述地下水測量傳感器設置在所述密封殼體的外部，所述電池和所述測量控制電路板設置在所述密封殼體的內部;所述測量控制電路板上布置有中央處理模塊、存儲模塊、傳輸模塊和延時開關模塊，其中，所述中央處理模塊分別通訊連接所述地下水測量傳感器、所述存儲模塊、所述傳輸模塊和所述延時開關模塊，所述延時開關模塊的輸入端電性連接所述電池的正負電極，所述延時開關模塊的輸出端分別電性連接所述地下水測量傳感器、所述中央處理模塊、所述存儲模塊和所述傳輸模塊。
[0006]具體的，所述延時開關模塊由依次通訊連接的計時觸發(fā)電路、繼電器驅動電路和繼電器構成，其中，所述繼電器的兩個輸出回路接線端分別電性連接所述延時開關模塊的輸入端和輸出端。
[0007]具體的，所述密封殼體為高導熱殼體，所述電池為可充電蓄電池，且在所述密封殼體的內部還設有溫差發(fā)電元件和充電電路板;所述溫差發(fā)電元件與所述密封殼體的內壁面相抵，且其輸出端電性連接所述充電電路板的輸入端，所述充電電路板的充電端電性連接所述電池的正負電極。
[0008]具體的，所述地下水測量傳感器包括水位傳感器和溫度傳感器，其中，所述水位傳感器為壓力式水位傳感器或浮子水位傳感器。
[0009]具體的，所述傳輸模塊為RS485接口或無線收發(fā)器。
[0010]具體的，所述中央處理模塊為單片機芯片或FPGA芯片。
[0011]綜上，采用本實用新型所提供的一種低功耗的地下水測量裝置，具有如下有益效果:(I)在不影響測量地下水數(shù)據(jù)的同時，還能夠根據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制，從而可以有限地降低內部電路元件的功耗；(2)能夠結合溫差發(fā)電技術，將地下熱能轉化成電能的形式以對內部電池進行充電，從而可對內部電池能夠長期地進行電量補充；(3)所述地下水測量裝置具有低功耗、續(xù)航時間長和環(huán)保的優(yōu)點，能夠長期地被布置在地下水井或地下水層中，方便應用和推廣。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本實用新型提供的低功耗的地下水測量裝置的結構示意圖。
[0014]圖2是本實用新型提供的在測量控制電路板上各模塊的結構框圖。
[0015]上述附圖中:1、密封殼體201、水位傳感器202、溫度傳感器3、電池4、測量控制電路板5、溫差發(fā)電元件6、充電電路板。
【具體實施方式】
[0016]以下將參照附圖，通過實施例方式詳細地描述本實用新型提供的低功耗的地下水測量裝置。在此需要說明的是，對于這些實施例方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構成對本實用新型的限定。
[0017]本文中描述的各種技術可以用于但不限于地下水監(jiān)測設備領域，還可以用于其它類似領域。
[0018]本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯(lián)對象的關聯(lián)關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/SB，可以表示:單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術語“/和”是描述另一種關聯(lián)對象關系，表示可以存在兩種關系，例如，A/和B，可以表示:單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符，一般表示前后關聯(lián)對象是一種“或”關系O
[0019]實施例一
[0020]圖1示出了本實用新型提供的低功耗的地下水測量裝置的結構示意圖，圖2示出了本實用新型提供的在測量控制電路板上各模塊的結構框圖。本實施例提供的所述低功耗的地下水測量裝置，包括密封殼體1、地下水測量傳感器、電池3和測量控制電路板4，其中，所述地下水測量傳感器設置在所述密封殼體I的外部，所述電池3和所述測量控制電路板4設置在所述密封殼體I的內部;所述測量控制電路板4上布置有中央處理模塊、存儲模塊、傳輸模塊和延時開關模塊，其中，所述中央處理模塊分別通訊連接所述地下水測量傳感器、所述存儲模塊、所述傳輸模塊和所述延時開關模塊，所述延時開關模塊的輸入端電性連接所述電池3的正負電極，所述延時開關模塊的輸出端分別電性連接所述地下水測量傳感器、所述中央處理模塊、所述存儲模塊和所述傳輸模塊。
[0021]如圖1所示，在所述地下水測量裝置的結構中，所述密封殼體I用于實現(xiàn)內部電路元件和外部水體的隔離，保護內部電路元件的正常工作;所述地下水測量傳感器被設置在所述密封殼體I的外表面上，用于測量外部水體的各個傳感數(shù)據(jù)，例如水位數(shù)據(jù)或水溫數(shù)據(jù)等，并將這些測量數(shù)據(jù)傳送到所述中央處理模塊;所述電池3用于提高儲存電能;所述測量控制電路板4用于儲存測量數(shù)據(jù)及向外部傳送測量數(shù)據(jù)，同時還用于據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制。
[0022]如圖2所示，所述中央處理模塊用于中轉測量數(shù)據(jù)，并對實時測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)進行處理，確定下一次測量數(shù)據(jù)的時間，并將下一次測量時間信息發(fā)送至所述延時開關模塊。例如結合神經網絡算法對實時測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)進行處理，統(tǒng)計最新的數(shù)據(jù)變化程度，然后根據(jù)數(shù)據(jù)變化程度預算下一次測量時間(如果變化程度較劇烈，確定一個較短的測量時間，如果變化程度較平緩，確定一個較長的測量時間)及對應的測量數(shù)據(jù)，在確保不影響測量地下水數(shù)據(jù)的情況下，選取一個合適的下一次測量時間。所述延時開關模塊用于在接收到所述所述下一次測量時間信息后，通過對供電回路的閉合或斷開動作，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制:在下一次測量時間到來之前，斷開供電回路，使整個測量裝置進入休眠模式(此時只有所述延時開關模塊需要上電維護休眠模式)；在下一次測量時間到達時，閉合供電回路，使整個測量裝置進入工作模式中。此外，所述存儲模塊用于儲存歷史測量數(shù)據(jù)，以便所述中央處理模塊調取。所述傳輸模塊用于提供外部通信接口，先外部監(jiān)控中心發(fā)送測量數(shù)據(jù)或接收來自外部監(jiān)控中心的控制指令。由此所述地下水測量裝置，在不影響測量地下水數(shù)據(jù)的同時，還能夠根據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制，從而可以有限地降低內部電路元件的功耗，使其能夠長期地被布置在地下水井或地下水層中，方便應用和推廣。
[0023]具體的，所述延時開關模塊由依次通訊連接的計時觸發(fā)電路、繼電器驅動電路和繼電器構成，其中，所述繼電器的兩個輸出回路接線端分別電性連接所述延時開關模塊的輸入端和輸出端。如圖2所示，所述計時觸發(fā)電路用于根據(jù)所述下一次測量時間信息，在指定時間生成對應的閉合或斷開觸發(fā)信號，并向所述繼電器驅動電路發(fā)送所述觸發(fā)信號;所述繼電器驅動電路用于根據(jù)所述觸發(fā)信號，驅動所述繼電器，執(zhí)行對應的、對供電回路的閉合或斷開動作，從而實現(xiàn)工作模式與休眠模式之間的切換。
[0024]具體的，所述密封殼體I為高導熱殼體，所述電池3為可充電蓄電池，且在所述密封殼體I的內部還設有溫差發(fā)電元件5和充電電路板6;所述溫差發(fā)電元件5與所述密封殼體I的內壁面相抵，且其輸出端電性連接所述充電電路板6的輸入端，所述充電電路板6的充電端電性連接所述電池3的正負電極。如圖1所示，由于地下水溫較高且比較恒定，由此可通過具有高導熱特性的密封殼體I將外部地下熱能傳遞到所述溫差發(fā)電元件5中，利于所述溫差發(fā)電元件5的溫差發(fā)電原理可將收集到的熱量轉化為電能，并通過所述充電電路板6將轉化電能充入至可充電蓄電池中，從而實現(xiàn)長期地對電池3進行電量補充，延長電池的續(xù)航能力。
[0025]進一步具體的，所述溫差發(fā)電元件5可以但不限于為溫差發(fā)電片。所述溫差發(fā)電元件5是一種利用溫差來獲取電能的半導體元件，其溫差發(fā)電的基本原理是“澤貝克”效應一一即連接兩種不同的金屬構成一個閉合回路時，如果兩個連接點的溫度不一至，就能產生微小的電壓，從而實現(xiàn)熱量與電能的轉換。溫差發(fā)電片是一種體積小巧且轉換效率較高的溫差發(fā)電元件，因此可配置在空間狹小的殼體內部，實現(xiàn)溫差發(fā)電的功能。
[0026]進一步具體的，所述密封殼體I可以但不限于為不銹鋼殼。所述密封殼體I采用不銹鋼殼，一方面可防止所述密封殼體I變形，另一方面可利用其高導熱特性，將外部地下熱能傳遞到所述溫差發(fā)電元件5中，實現(xiàn)較高的溫差發(fā)電效率，同時還具有制造成本低、易于生產和推廣的優(yōu)點。
[0027]具體的，所述地下水測量傳感器可以但不限于包括水位傳感器201和溫度傳感器202，其中，所述水位傳感器201可以但不限于為壓力式水位傳感器或浮子水位傳感器。如圖1所示，所述水位傳感器201用于測量地下水位信息，所述溫度傳感器202用于測量地下水溫
?目息O
[0028]具體的，所述傳輸模塊可以但不限于為RS485接口或無線收發(fā)器。通過所述RS485接口或所述無線收發(fā)器可以實現(xiàn)所述地下水測量裝置與外部監(jiān)控中心的有線通信或無線通信。作為優(yōu)化的，如圖2所述，所述傳輸模塊采用RS485接口，可以實現(xiàn)長距離的、傳輸能量需求低的信號傳輸，進一步降低測量裝置的功耗。
[0029]具體的，所述中央處理模塊可以但不限于為單片機芯片或FPGA芯片，作為舉例的，如圖2所示，所述中央處理模塊為單片機芯片。
[0030]綜上，本實施例所提供的低功耗的地下水測量裝置，具有如下有益效果:(I)在不影響測量地下水數(shù)據(jù)的同時，還能夠根據(jù)實時采集到的測量數(shù)據(jù)和歷史測量數(shù)據(jù)，執(zhí)行定期或不定期的休眠機制，從而可以有限地降低內部電路元件的功耗；(2)能夠結合溫差發(fā)電技術，將地下熱能轉化成電能的形式以對內部電池進行充電，從而可對內部電池能夠長期地進行電量補充；(3)所述地下水測量裝置具有低功耗、續(xù)航時間長和環(huán)保的優(yōu)點，能夠長期地被布置在地下水井或地下水層中，方便應用和推廣。
[0031]如上所述，可較好的實現(xiàn)本實用新型。對于本領域的技術人員而言，根據(jù)本實用新型的教導，設計出不同形式的低功耗的地下水測量裝置并不需要創(chuàng)造性的勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對這些實施例進行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，包括密封殼體(I)、地下水測量傳感器、電池(3)和測量控制電路板(4)，其中，所述地下水測量傳感器設置在所述密封殼體(I)的外部，所述電池(3)和所述測量控制電路板(4)設置在所述密封殼體(I)的內部； 所述測量控制電路板(4)上布置有中央處理模塊、存儲模塊、傳輸模塊和延時開關模塊，其中，所述中央處理模塊分別通訊連接所述地下水測量傳感器、所述存儲模塊、所述傳輸模塊和所述延時開關模塊，所述延時開關模塊的輸入端電性連接所述電池(3)的正負電極，所述延時開關模塊的輸出端分別電性連接所述地下水測量傳感器、所述中央處理模塊、所述存儲模塊和所述傳輸模塊。2.如權利要求1所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述延時開關模塊由依次通訊連接的計時觸發(fā)電路、繼電器驅動電路和繼電器構成，其中，所述繼電器的兩個輸出回路接線端分別電性連接所述延時開關模塊的輸入端和輸出端。3.如權利要求1所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述密封殼體(I)為高導熱殼體，所述電池(3)為可充電蓄電池，且在所述密封殼體(I)的內部還設有溫差發(fā)電元件(5)和充電電路板(6)； 所述溫差發(fā)電元件(5)與所述密封殼體(I)的內壁面相抵，且其輸出端電性連接所述充電電路板(6)的輸入端，所述充電電路板(6)的充電端電性連接所述電池(3)的正負電極。4.如權利要求3所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述溫差發(fā)電元件(5)為溫差發(fā)電片。5.如權利要求1或3所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述密封殼體(I)為不銹鋼殼。6.如權利要求1所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述地下水測量傳感器包括水位傳感器(201)和溫度傳感器(202)，其中，所述水位傳感器(201)為壓力式水位傳感器或浮子水位傳感器。7.如權利要求1所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述傳輸模塊為RS485接口或無線收發(fā)器。8.如權利要求1所述的一種低功耗的地下水測量裝置，其特征在于，所述中央處理模塊為單片機芯片或FPGA芯片。
【文檔編號】G01D21/02GK205483055SQ201620101724
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月29日
【發(fā)明人】肖廷亭, 賀新, 丁勝, 吳晉
【申請人】成都萬江港利科技股份有限公司