[实用新型]基于低功耗广域网络技术的远程实时水位监测设备

说明书

本实用新型提供一种基于低功耗广域网络技术的远程实时水位监测设备，包括一电池和集成于电路板上的一超声波测距传感器、一RF芯片、一低功耗MCU；其中，所述超声波测距传感器用于测量水位，包括位于本设备的顶部且外露的一超声波探头；所述RF芯片采用LoRa^TM扩频调制技术及LoRaWAN^TM通信协议，用于将超声波测距传感器测量的水位数据通过LoRa局域网发送给一数据集中器，并通过该数据集中器发送给一网络服务器；所述低功耗MCU由所述电池供电，与所述超声波测距传感器及RF芯片进行通信，并控制所述超声波传感器及RF芯片于低功耗工作模式。

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于低功耗广域网络技术的用于消防水池和消防水箱的水位远程实时监测的设备。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，生产和生活的智能化手段变得越来越触手可及，且持续促进着城市朝更加智能化的方向发展。智慧城市是利用新一代信息技术来感知、监测、分析、整合城市数字资源，对各种需求做出智能反应，为公众创造绿色、和谐环境，提供泛在、便捷、高效服务的城市形态。消防工作是城市运作的重要环节，且形式严峻，对人民的生产和生活起着非常大的影响。一直以来，消防水池和消防水箱都是大型园区、工业、农业生产场所等防火救援不可或缺的重要设施，负责提供整个火灾期间的每一项或全部消防用水。可见，确保消防水池和消防水箱保有充足的储水量是社会消防安全管理和灭火救援工作的重要部分。因此，采用物联网手段对消防水池和消防水箱的水位进行实时远程监测是实现社会消防安全管理行为数字化感知的关键手段。

传统的水池和水箱的水位监控大多依赖于人工目视采集，自动化水平低，人力投入大，且获取的数据存在延迟和误差，进而影响生产效率和质量，也会给人员和设备带来安全隐患。这其中的原因很大程度上是由于传统的水位监控系统不具备对水位信息的自动采集和实时传输，不能及时将实时水位信息反馈给工作人员以及控制和报警系统。可见，有效的水位监控需对水池和水箱的水位进行持续测量和实时传输，这其中少不了信息技术手段的参与，包括传感器感知技术、数据传输和存储技术等。

现有技术中已存在采用超声波传感器来测量水位，如申请号为201621464679.0的中国实用新型专利公开了一种基于超声波式变电站水位监控系统，其包括超声波传感器、水位检测架和控制系统；水位检测架安装在变电站内，超声波传感器安装在水位检测架上；控制系统包括控制器和无线发射器，控制器的信号输入端与所述超声传感器电连接，控制器的信号输出端与无线发射器连接。但是，目前采用的基于超声波测距技术来实现水位远程监测的方法，如上述实用新型专利，控制器功耗控制差，数据无线发射依赖的发射技术及网络功耗高，成本高，且信号穿透力低，容易造成由地下发出的水位测量信号的传输中断，难以实现可靠的远距离实时监测，且部署环境受限于运营商的网络部署情况。

数据传输是物联网领域近年来的热点，产业界也发展出蓝牙、Wi-Fi、Zigbee和运营商网络，直到自组织网络等多种适合各种物联网应用场景的通讯和网络技术。然而，现有技术都存在部署规模小、成本高、功耗大、信号传输距离短等问题。在对消防设施的水位进行远程监控的应用中，消防水池大多安装在地下，消防水箱大多布于楼顶，均属于会造成信号大幅衰减，且布线困难的环境。另外，此应用场景仅需间歇性的对水位数据进行传输，数据量非常小。因此，一种具备信号传输距离远、支持采用电池供电特性的远程水位实时采集和传输设备在实现对消防水池和水箱的水位进行远程在线监测活动中十分必需。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于低功耗广域网络技术的远程实时水位监测设备，基于低功耗广域网络技术(Low Power Wide Area Network，LPWAN)，该技术是物联网领域新兴的通信网络技术，专门面向小数据量、低速、间歇性强的数据传输场景，具备功耗低(电池供电)、成本低、终端承载量大、覆盖范围广等特点，非常匹配对消防水池和水箱进行水位监测的应用需求。本设备采用了低功耗控制器及低功耗远距离收发芯片，以较低的成本和人力投入来实现对消防水池和水箱水位的远程、实时、准确监测。