[发明专利]一种无线通信网络化水文多参数量测仪器

说明书

技术领域

发明涉及一种基于多载波信道接入(CSMA-CA)的短距离无线传输方式的水文参数采集和量测的多载波信道接入的无线通信网络化水文多参数量测仪器，属于水利水文量测系统及自动化监测领域。

背景技术

目前，国内许多水文站监测水位、降水量、蒸发量、流量、水质等水文参数量测传感器或仪器装置，主要是通过有线方式传输数据，安装部署的位置和范围受到诸多限制，并且一种水文参数量测传感器只测量一种参数，一般不具备在现场进行成组信息处理功能，造成局部地区水文采集的信息不明确，无法在现场得到部署区域精确的面源水、雨情信息。同时，也增加了系统升级改造的难度；少数使用无线方式进行数据采集的测站或装置，一般采用射频模块直接发送量测信息，该监测方式不具备无线信道的自检及路由功能，导致信息传输可靠性降低。

现有技术存在以下缺陷：

(1)现有的水文参数量测传感器一般不具备在现场进行成组信息处理功能，一种水文参数量测传感器只测量一种参数，信息的集成收集和处理是经过遥测基站传输到中心站后，再做统一处理，这样的缺点是一但通信失败，会造成数据丢失。

(2)现有的基于无线方式的水文参数量测传感器不具备可路由方式。

(3)现有的水文参数量测传感器一般不具备功能的可重配置，以及灵活的传感器更换。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对现存的水文自动化监测传感器和装置存在的缺陷，设计出一种适合条件恶劣的山区、边远地区的水文信息面源采集传感器系统和监测装置，提高水文监测的可靠、有效性。

技术方案：本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明多载波信道接入的无线通信网络化水文多参数量测仪器，包括采集水文信息的众多智能传感器节点以及一个遥测终端，所述智能传感器节点之间通过基于IEEE802.15.4标准的免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式相互通信并与遥测终端相互通信。

所述多载波信道接入的无线通信网络化水文多参数量测仪器，其特征在于所述每个智能传感器节点都包括太阳能电源单元、数据采集单元、输入输出单元、通用接口单元、微处理器单元和通信单元，其中数据采集单元由传感器模块串接模数转换模块构成，微处理器单元由微控制器串接存储器构成，通信单元由射频通信单元与天线电连接构成，模数转换模块、输入输出单元分别通过通用接口单元与微控制器连接，模数转换模块的输出端接微控制器的输入端，射频通信单元与微控制器双向通信，太阳能电源单元分别给数据采集单元、输入输出单元、通用接口单元、微处理器单元和通信单元供电。

所述多载波信道接入的无线通信网络化水文多参数量测仪器，其特征在于所述遥测终端由终端微处理器单元、终端太阳能电源单元、终端通信单元和北斗通信小站，其中终端微处理器单元由终端微控制器串接终端存储器构成，终端通信单元由终端射频通信单元与终端天线电连接构成，北斗通信小站、终端射频通信单元分别与终端微控制器双向通信，终端太阳能电源单元分别给终端微处理器单元、终端通信单元和北斗通信小站供电。

所述多载波信道接入的无线通信网络化水文多参数量测仪器，其特征在于所述传感器模块包括流速计模块、雨量传感器模块、温湿度传感器模块、蒸发传感器模块、水位计模块和电平转换电路，其中流速计模块、雨量传感器模块、温湿度传感器模块的输出端分别接微控制器的输入端，蒸发传感器模块、水位计模块的输出端分别串接模数转换模块后通过电平转换电路与微处理器通信。

有益效果：

(1)本发明与现有的水文参数量测传感器不同，本发明具有现场成组信息处理功能，它集信号调理、数据处理和多种传感器测量的水文参数在现场集成收集和处理于一体，形成了一个智能型的水文多参数传感器系统。

(2)本发明具备可路由方式，在本发明中各传感器节点能根据传感器类型形成报文，搜索上传数据的最优路径，检测连接状态并及时上报错误信息。

(3)本发明具备功能的可重配置和灵活更换传感器。本发明在传感器节点的设计上采用通用接口，通过拨码开关识别传感器类型，在不同的检测区域中选择不同的水文信息传感器，五种水文信息传感器中在现场使用中可以实现即插即用。

(4)本设计中采用的是太阳能电池供电，并有蓄电池作为备用电池，而且电路本身采用超低功耗设计，其中耗能最大短距离无线通信部分采用休眠和唤醒的方式达到最低功耗并延长监测装置节点的寿命。

附图说明

图1是传感器节点结构框图。

图2是遥测终端结构框图。