[发明专利]一种水文遥测设备

权利要求书

1.一种水文遥测设备，其特征在于，包括MCU及与所述MCU连接的水位检测模块、无线通信模块、定点检测上传数据模块、电量检测模块、超低功耗控制模块、断网重传模块，

所述水位检测模块检测所述水文遥测设备到水位的距离；

所述无线通信模块将所述水文遥测设备检测的水位距离值、温度、电量值传输到网关或对应网络，无线通信模块包括LoRa无线模块、NB-IOT无线模块，LoRa无线模块将水文遥测设备检测到的数据发送至网关，并接收网关发送的下行数据帧和控制命令，通过SPI接口和DIO0中断来控制对LoRa模块的寄存器的读写，设置频率、信道、功率等参数来实现数据的无线收发，NB-IOT无线模块中，处理芯片采用华为海思NB芯片，模组采用移远bc28全网通模组；

所述定点检测上传数据模块收到下行校时命令后，开启定时模块定时到最近的定点时间上传数据，之后每隔固定时间检测水位并上传数据；

所述电量检测模块检测所述水文遥测设备的供电电池剩余电量等级，所述电量检测模块通过可编程电压探测器更改参考电压阀值，进而检测所述供电电池的电压范围，再根据所述供电电池的放电曲线换算成对应的剩余电量等级；

超低功耗控制模块通过温度传感器连接电源，并控制无线通信模块进入睡眠模式、MCU进入RTC+Standby工作模式实现超低功耗；

断网重传模块通过开关控制电源开断和无线通信模块的数据传输模式，断网重传模块在断网时实时存储水位数据，并与未传输成功的数据建立索引，当网络状况恢复正常时重新上传水位数据，

在断网重传模块中，将512Kbit的数据存储器EEPROM分为三个区，其中第一分区存放原始数据存贮位置指针orginal_save_addr、丢失数据存贮位置指针current_save_addr及丢失数据重传位置指针current_send_addr，第二分区存放每次测量的数据，第三分区存放丢失数据存贮位置指针current_save_addr及丢失数据重传位置指针current_send_addr，

断网重传模块在休眠间隔内进行重传，数据补传的具体过程为：

（1）开始补传过程，判断休眠间隔的普通数据是否到来，若没有则重复判断过程，若检测到普通数据，则进行下一步；

（2）读取水位值及对应的时间，并将其存放到原始数据存贮位置指针orginal_save_addr所指的位置，原始数据存贮位置指针orginal_save_addr加8；

（3）启动无线通信模块，进行数据的上传；

（4）判断是否收到下行ACK，

若否，则将第一分区的原始数据存贮位置指针orginal_save_addr-8，并存放到第三分区的丢失数据存贮位置指针current_save_addr，并更新第一分区的丢失数据存贮位置current_save_addr加2，并跳转步骤（10），

若收到下行ACK，则进行下一步；

（5）根据丢失数据存贮位置指针current_save_addr和丢失数据重传位置指针current_send_addr的差值，计算需要补传的数据的组数；

（6）读取第三分区内丢失数据重传位置指针current_send_addr所指向的地址值，根据该地址值依次取出原始数据的8个字节的数据，打包形成一组数据；

（7）启动无线通信模块进行数据的传输，并判断数据是否传输成功，若成功则丢失数据重传位置指针current_send_addr加2，并更新第一分区内的丢失数据重传位置指针current_send_addr并进入下一步，若不成功，则直接进入下一步；

（8）启动下一次丢失数据补传过程；

（9）判断休眠间隔时间是否即将到达，若是，则进入下一步，若不是，则启动数据补传过程并跳转到步骤（5）；

（10）休眠间隔时间到达前结束补传数据，等待下一次休眠间隔时间再进行补传过程，关闭外设电源，MCU进入STOP。

2.根据权利要求1所述的水文遥测设备，其特征在于，所述水位检测模块通过超声波传感器发送超声波，并通过计算从发送超声波到接收超声波时间换算水位距离值。

3.根据权利要求1所述的水文遥测设备，其特征在于，还包括温度检测模块，所述温度检测模块通过温度传感器检测所述水文遥测设备的终端温度。

4.根据权利要求1所述的水文遥测设备，其特征在于，在所述定点检测上传数据模块上传数据的过程中，具体包括以下步骤：

（1）初始化无线通信模块及其MAC地址；

（2）准备发送数据帧；

（3）对将要发送的数据帧加密；

（4）设置发送数据的信号、频率、功率，并将测得的数据写入到无线通信模块的数据缓冲区；

（5）发送编辑好的数据帧；

（6）数据帧上传后判断是否有下行数据，若无则跳转下一步，若有下行数据，则处理下行数据帧；

（7）设置发送下一帧数据的定时器；

（8）判断下一帧数据的定时器事件是否到来，若未到则等待定时器事件并重复判断下一帧数据的定时器事件是否到来，下一帧数据的定时器事件到来则准备发送下一数据帧，跳转步骤（2）；

（9）结束上传数据的过程。