[发明专利]一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端

权利要求书

1.一种低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，包括：硬件和嵌入式软件两部分；其中，硬件包含测量单元、中央处理器单元、通讯单元、电池单元和电源管理单元；嵌入式软件是运行在上述中央处理器单元上的程序；

所述电池单元，为监测终端的各个单元工作提供电源；

所述测量单元，用于对输入的模拟电信号进行幅度变换、阻抗转换；这里，通过幅度变换，使信号幅度符合后续单元的输入要求；埋地管道上的模拟信号的输出阻抗很大，通过阻抗变换，将信号的阻抗降低，使后续单元就能测得准确的信号；测量单元的输出信号送入中央处理器；

所述中央处理器，通过运行嵌入式程序，执行相关功能，并控制监测终端各部分的工作；中央处理器经过模数转换，将模拟信号转换为数字信号；对数字量进行整理，通过串口上连接的通讯单元，发送至后台服务器；同时，中央处理器根据测量得到的管道信号是否处于正常范围，自动调整检测终端的测量工作时间和休眠时间；在休眠时间通过电源管理单元切断测量单元、通讯单元的电源，中央处理器以低功耗模式运行；

所述嵌入式软件，在中央处理器上电时自动开始运行；嵌入式程序能够进行中央处理器的初始化、运行测量任务、通讯任务和智能功耗分配；所述智能功耗分配是指根据测量得到的数据进行判断，如果数据高于正常值则以较高的频率测量，如果处于正常范围则降低测量频率，从而实现低功耗工作。

2.根据权利要求1所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述测量单元，对外安装有一个导线接口，用于接入埋地管道预留的测量导线；工作时，监测终端与待测埋地管道连接，将埋地管道上的模拟电信号输入测量单元。

3.根据权利要求1或2所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述通讯单元采用无线通讯。

4.根据权利要求3所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述电池单元采用18650型的锂电池。

5.根据权利要求1、2或4所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述电源管理单元是由中央处理单元控制的电子开关，开关导通时电池单元给通讯单元和测量单元供电；开关断开时通讯单元和测量单元断电，此时只有中央处理单元在低功耗模式下工作。

6.根据权利要求5所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述测量单元包括一分压电路和一运放电路，分压电路用于对模拟电信号进行幅度变换，即将输入信号的幅度缩小；运放电路用于对模拟电信号进行阻抗转换，即将信号阻抗降低；使其符合后续电路的要求。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述中央处理器器是一微处理器芯片，微处理器芯片集成有程序存储器、内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口、程序下载接口；微处理器能够运行嵌入式程序，配置和调度各个内部模块；微处理器芯片的模拟量输入接口连接测量单元的输出信号，再通过模数转换器将模拟量转换为数字量；微处理器芯片通过串行通信口连接通讯单元，实现数据发送和接收。

8.根据权利要求7所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述电源管理单元由一个NPN型三极管和一个P沟道MOSFET组成；三极管的基极串联一个电阻，连接到微处理器芯片的一个输出管脚，作为控制信号；三极管的集电极串联一个电阻，连接到输入的电源；三极管的发射极接地；MOSFET的门极连接到三极管的集电极，源极连接到输入的电源，漏极连接到测量单元和通讯单元的电源输入；在工作时，微处理器芯片的控制信号输出高电平，使三极管导通，三极管的集电极为低电平，使得MOSFET导通，电池单元通过MOSTET连接到通讯单元和测量单元，给其供电；终端不工作时，微处理器芯片的控制信号输出低电平，使三极管不导通，三极管的集电极为高电平，使得MOSFET关断，通讯单元和测量单元没有供电，从而大幅降低终端功耗。

9.根据权利要求7所述的低功耗埋地管道阴极保护远程监测终端，其特征在于，所述嵌入式程序运行流程为：微处理器芯片的初始化、运行测量任务、调用通讯任务和进行智能功耗分配；其中，初始化是对使用到的芯片内部模块进行设置，包括打开内存、定时器、模数转换器、串行通信口、输入输出接口的时钟，并使能这些模块；运行测量任务每隔一段时间读取一次模数转换器的转换结果，累计若干次后计算平均值，并将此平均值存入测量数据内存区；存满一定次数的测量数据后，调用通讯任务，首先与后台服务器建立连接，然后将该次数组数据发送给服务器，发送成功能够接收到服务器的应答；进行智能功耗分配是根据测量得到的数据进行判断，如果数据超出正常范围则提高测量频率，缩短休眠时间，最短一分钟测量一次；如果数据正常则降低测量频率，加长休眠时间，最长一天测量一次，在休眠期间关断通讯单元和测量单元的电源，从而降低终端的功耗。