[发明专利]一种雨量的智能无线监测终端及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及气象监测领域，特别涉及一种雨量的智能无线监测终端及监测方法。

背景技术

降雨量是一个重要的气候参数，对农业生产、环境保护、防洪和预防自然灾害都具有重要意义。传统的雨量监测设备成本比较高，不利用大范围部署；不具备自主供电、不支持远程数据传输和工作参数配置，自动化水平有待提高。

因此，有必要提供一种新的雨量监测设备、方法来满足人们的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种雨量的智能无线监测终端。

本发明的另一目的在于提供一种雨量的智能无线监测方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种雨量的智能无线监测终端，包括控制模块，以及分别与控制模块相连的雨量测量模块、片外数据存储模块、无线通信模块、供电模块、人机界面。

所述的控制模块为外接高频晶振、低频晶振的单片机MSP430FR5869。高频晶振的频率为4MHz，低频晶振的频率为32768Hz；低频晶振作为ACLK和实时时钟RTC的时钟源，高频晶振作为MCLK和SMCLK时钟源。为了实现低功耗运行，单片机工作在Active和LPM3两种模式，实现对雨量的检测、计算、存储、无线通信和能量管理功能。

所述的雨量测量模块，包括干簧继电器、雨量测量翻斗，其中干簧继电器的永磁铁安装在雨量测量翻斗上，干簧继电器一端连接供电电路，另一端连接充放电电路，充放电电路连接控制模块的引脚。下雨时雨量测量翻斗运动，雨量测量翻斗带动永磁铁运动，从而使干簧继电器闭合或者断开：当干簧继电器闭合时，充放电电路充电，引脚电压上升到其逻辑高电平时，控制模块获得干簧继电器闭合信号；当干簧继电器断开时，充放电电路放电，引脚电压下降到其逻辑低电平时，控制模块获得干簧继电器断开信号；由此控制模块获得雨量测量翻斗的工作状态和翻斗次数，由此计算出雨量。

所述的供电电路包括VDD电源、电阻R301，电阻R301的一端接VDD电源，另一端接干簧继电器；所述的充放电电路，包括电阻R302、电容C301，电阻R302、电容C301的一端并联接地，另一端并联同时连接干簧继电器、控制模块的引脚。

所述的片外数据存储模块为Flash存储芯片SST25VF080B。Flash存储芯片SST25VF080B功耗低且实现1MB的数据存储，控制模块通过三极管S9012控制片外数据存储模块工作电源的开关，只有在访问存储器时才上电。

所述的无线通信电路，包括顺序连接的RS232芯片SP3220E和无线通信模块TC35。控制模块通过电子开关FDT434P控制无线通信电路的供电，当需要进行无线通信时，控制模块对无线通信模块进行上电，无线通信模块初始化完成之后，实现与数据中心的无线数据发送和接收后，关闭模块并切断电源，无线通信方式采用对无线网络要求最低的短消息机制。

所述的供电模块，包含顺序连接的太阳能电池板、锂电池充电电路、锂电池、LDO电路，其中锂电池还与无线通信电路连接，LDO电路分别与雨量测量模块、片外数据存储模块、人机界面连接。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种雨量的智能无线监测方法，包含以下顺序的步骤：

S1.雨量测量翻斗在下雨时运动，安装在雨量测量翻斗上的永磁铁随之运动，作为干簧继电器一部分的永磁铁带动干簧继电器开关或闭合；

S2.当干簧继电器闭合时，充放电电路充电，引脚电压上升到其逻辑高电平时，控制模块获得干簧继电器闭合信号；当干簧继电器断开时，充放电电路放电，引脚电压下降到其逻辑低电平时，控制模块获得干簧继电器断开信号；由此控制模块获得雨量测量翻斗的工作状态和翻斗次数，由此计算出雨量；

S3.控制模块生成的数据存储在本地存储器，并通过无线通信电路将数据发送到数据中心；本地存储器为单片机片内FRAM或片外Flash存储器，当因通信故障使片上FRAM存储空间存满数据后，新数据存入片外Flash存储器中，确保数据不丢失。

步骤S2中，所述的充放电电路，包括电阻R302、电容C301，电阻R302、电容C301的一端并联接地，另一端并联同时连接干簧继电器、控制模块的引脚。

所述的控制模块为外接高频晶振、低频晶振的单片机MSP430FR5869。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)采用太阳能发电和锂电池储电，不需外接电源，采用无线数据传输，方便野外安装和部署。