一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种液位检测工具，具体涉及一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统。


背景技术：

2.静力水准仪系统是通过罐体内液位的变化量来测量多点间相对高度变化的精密仪器。主要用于楼盘地基、高层建筑、桥梁隧道、地铁轨道等垂直位移和倾斜的监测。常见的水准仪有磁致伸缩式、电感式和液压式，一般安装在被测物体等高的侧墩或墙壁等高线上，通过有线的方式与控制器连接，从而实现数据采集，但是有线的连接方式，不仅安装不便，在液体环境下还存在很大的安全隐患；而多个水准仪都需要与后台进行数据传输，需要每个水准仪都与后台建立通信通道，成本较高。
3.且目前的水准仪其传感器需要与液体直接接触才能更灵敏的检测，长时间接触液体，影响传感器使用寿命，还会影响检测精度。


技术实现要素：

4.本实用新型目的在于提供一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统，基于现有的静力水准仪进行改进，以解决现有静力水准仪安装不便、成本高、液体环境下使用寿命短和检测精度不高的问题。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种静力水准仪监测前端，包括：主控制器模块、与主控制器模块连接的温度传感器模块、液位传感器模块、显示模块、无线通信模块和物联网模块；
7.所述温度传感器模块通过温度传感器接口电路与主控制器模块连接，液位传感器模块通过ad7750接口电路与主控制器模块连接，显示模块通过hmi串口屏接口电路与主控制器模块连接，物联网模块通过物联网模块接口电路与主控制器模块连接。
8.本方案工作原理：本方案提供的静力水准仪监测前端，水准仪与水准仪之间通过无线通信模块进行数据传输，可以通过无线通信模块与后台进行数据通信；可将液位、温度数据信息汇集在指定水准仪节点后，通过物联网模块发送至后台服务器、管理中心；实时监测液位变化情况、周围环境温度变化情况，并在显示模块上实时显示；各个静力水准仪之间通过有线电缆连接通信，供电方式既可以独立供电也可以集中供电，安装便利、成本低。
9.进一步优化方案为，所述主控制器模块采用主控制器stm32f103c8t6，液位传感器模块采用光电式液位传感器或压差式气压传感器。
10.进一步优化方案为，所述光电式液位传感器为pm18模拟量输出型光电式传感器，所述压差式气压传感器为ds18b20单线数字温度传感器。
11.光电式液位传感器采用上海木西pm18模拟量输出型光电式传感器，该传感器工作支持宽电压10～30v，输出电压0～5v，防护等级ip67，测量精度高达0.1mm，具有低功耗、短路自保护的优点；压差式气压传感器采用高精度硅晶芯体传感器测量，在使用中，多个静力
水准仪的测压强胶体通过通液管串联连接至液位容器。该传感器供电电压24v，输出信号采用1～5v模拟量输出，经过高精度ad转换器后换算成液位高度值。传感器防护等级ip65，测量精度0.5mm(默认)，具有低功耗、灵敏度高的优点。
12.光电监测式静力水准仪采用光电式传感器替代现有的磁致伸缩式、电感式传感器，无需将传感器浸入液体里，安装简单，成本较低，测量精度高。
13.进一步优化方案为，还包括电源模块，电源模块向主控制器模块、温度传感器接口电路、ad7750接口电路、hmi串口屏接口电路和物联网模块接口电路供电。
14.进一步优化方案为，电源模块采用asm1117
‑
5和asm1117
‑
3.3；
15.其中：asm1117
‑
5的vin端口连接电容c2后接地，电容c3并联在asm1117
‑
5的vout端口与gnd端口之间，asm1117
‑
5的gnd端口接地；asm1117
‑
5的vout端口连接asm1117
‑
3.3的vin端口，asm1117
‑
3.3的vin端口连接光电二极管d1的正极，光电二极管d1的负极连接电阻r2后接地；电容c1并联在asm1117
‑
3.3的vout端口与gnd端口之间，asm1117
‑
3.3的gnd端口接地。
16.进一步优化方案为，所述温度传感器接口电路采用ds18b20，主控制器的pb7端口连接ds18b20的dq端口，电阻r1并联在ds18b20的vdd端口与dq端口之间；
17.ad7750接口电路采用ad7750，在ad7750中：rst端口连接主控制器的pa0端口、sck端口连接主控制器的pa5端口、dout端口连接主控制器的pa6端口、cs端口连接主控制器的pa4端口、din端口连接主控制器的pa7端口、drdy端口连接主控制器的pa1端口；
18.物联网模块接口电路采用wh
‑
lte
‑
7s4，在wh
‑
lte
‑
7s4中：uart1_rx连接主控制器的pa2_tx2端口，uart1_tx连接主控制器的pa3_rx2端口。
19.进一步优化方案为，所述无线通信模块采用d43
‑
433t13s，在d43
‑
433t13s中：端口m0和端口m1均接地、端口rx连接主控制器的pa9_tx1端口、端口tx连接主控制器的pa10_rx1端口、端口aux连接电阻r3的一端、电阻r3另一端连接光电二极管d2的正极，光电二极管d2的负极接地。
20.本方案还提供一种静力水准仪实时监测系统，运用上述静力水准仪监测前端，包括：后台服务器，多个无联网模块的静力水准仪监测前端和至少一个具有物联网模块的静力水准仪监测前端；多个无联网模块的静力水准仪监测前端与具有物联网模块的静力水准仪监测前端之间通过无线通信模块进行通信，具有物联网模块的静力水准仪监测前端通过物联网模块与后台服务器通信。
21.主水准仪和各水准仪之间可通过无线通信模块组成局域网，主水准仪内部有物联网模块，可通过物联网卡将所有水准仪的数据实时上传给后台服务器进行数据的存储和监测，通过局域网通信，只由主水准仪与后台服务器进行物联网通信，大大减少了通信成本。。
22.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.1、本实用新型一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统，光电监测式静力水准仪内部电路采用自主设计和研发的芯片和主板，配有1.3寸显示屏，可实时显示罐体编号、现场温度、液位高度和沉降值。
24.2、本实用新型一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统，采用光电式传感器替代现有的磁致伸缩式、电感式传感器，无需将传感器浸入液体里，安装简单，成本较低，测量精度高，使用寿命长。
25.3、本实用新型一种静力水准仪监测前端及静力水准仪实时监测系统，主水准仪和各水准仪之间通过无线通信模块组成局域网，主水准仪通过物联网模块与后台服务器通信，大大减少通信成本。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
27.图1为本实用新型静力水准仪监测前端结构示意图；
28.图2为本实用新型主控制器模块示意图；
29.图3为本实用新型温度传感器接口电路示意图；
30.图4为本实用新型ad7750接口电路示意图；
31.图5为本实用新型物联网模块接口电路示意图；
32.图6为本实用新型无线通信模块示意图；
33.图7为本实用新型电源模块示意图；
34.图8为种静力水准仪实时监测系统。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
36.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
37.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
39.实施例1
40.如图1所示，一种静力水准仪监测前端，包括：主控制器模块、与主控制器模块连接的温度传感器模块、液位传感器模块、显示模块、无线通信模块和物联网模块；
41.所述温度传感器模块通过温度传感器接口电路与主控制器模块连接，液位传感器
模块通过ad7750接口电路与主控制器模块连接，显示模块通过hmi串口屏接口电路与主控制器模块连接，物联网模块通过物联网模块接口电路与主控制器模块连接。
42.温度采集模块采用ds18b20单线数字温度传感器，该芯片由dallas半导体公司生产，是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。其输入电压3～5.5v，测量温度范围为
‑
55℃～ 125℃，精度高达
±
0.5℃，适用于恶劣环境的现场温度测量。
43.由于oled显示屏同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，采用spi/iic接口的oled显示屏作为信息显示设备。
44.如图2所示，所述主控制器模块采用主控制器stm32f103c8t6，液位传感器模块采用光电式液位传感器或压差式气压传感器；当为光电式液位传感器时采用pm18模拟量输出型光电式传感器，当为压差式气压传感器时采用ds18b20单线数字温度传感器。
45.还包括电源模块，电源模块向主控制器模块、温度传感器接口电路、ad7750接口电路、hmi串口屏接口电路和物联网模块接口电路供电。
46.如图7所示，电源模块采用asm1117
‑
5和asm1117
‑
3.3；
47.其中：asm1117
‑
5的vin端口连接电容c2后接地，电容c3并联在asm1117
‑
5的vout端口与gnd端口之间，asm1117
‑
5的gnd端口接地；asm1117
‑
5的vout端口连接asm1117
‑
3.3的vin端口，asm1117
‑
3.3的vin端口连接光电二极管d1的正极，光电二极管d1的负极连接电阻r2后接地；电容c1并联在asm1117
‑
3.3的vout端口与gnd端口之间，asm1117
‑
3.3的gnd端口接地。(电阻r2为1kω，电容c1为1μf)
48.如图3所示，所述温度传感器接口电路采用ds18b20，主控制器的pb7端口连接ds18b20的dq端口，电阻r1并联在ds18b20的vdd端口与dq端口之间；(电阻r1为5.1kω)
49.如图4所示，ad7750接口电路采用ad7750，在ad7750中：rst端口连接主控制器的pa0端口、sck端口连接主控制器的pa5端口、dout端口连接主控制器的pa6端口、cs端口连接主控制器的pa4端口、din端口连接主控制器的pa7端口、drdy端口连接主控制器的pa1端口；
50.如图5所示，物联网模块接口电路采用wh
‑
lte
‑
7s4，在wh
‑
lte
‑
7s4中：uart1_rx连接主控制器的pa2_tx2端口，uart1_tx连接主控制器的pa3_rx2端口。
51.如图6所示，所述无线通信模块采用d43
‑
433t13s，在d43
‑
433t13s中：端口m0和端口m1均接地、端口rx连接主控制器的pa9_tx1端口、端口tx连接主控制器的pa10_rx1端口、端口aux连接电阻r3的一端、电阻r3另一端连接光电二极管d2的正极，光电二极管d2的负极接地。(电阻r3为300ω)
52.实施例2
53.如图8所示，一种静力水准仪实时监测系统，运用实施例1所述的任意一种静力水准仪监测前端，包括：后台服务器，多个无联网模块的静力水准仪监测前端和至少一个具有物联网模块的静力水准仪监测前端；多个无联网模块的静力水准仪监测前端与具有物联网模块的静力水准仪监测前端之间通过无线通信模块进行通信，具有物联网模块的静力水准仪监测前端通过物联网模块与后台服务器通信。后台服务器基于pc机或者笔记本电脑开发，软件开发平台visual studio 2010，开发语言c#、asp.net。数据库：sql server 2008r2，模式：b/s结构。
54.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。