一种装配式雨量低功耗监测系统及监测方法与流程

1.本发明涉及地质灾害监测技术领域，具体涉及一种装配式雨量低功耗监测系统及监测方法。


背景技术：

2.我国是地质灾害多发国家，其中发生频率较高且社会危害较大的是崩滑流灾害（崩塌、滑坡、泥石流）和地面变形灾害（地面塌陷、地面沉降、地裂缝）。持续降水和暴雨是形成崩滑流等自然灾害的重要因素之一。有效的监测暴雨和持续降水，并开展预报预测工作，是预防崩滑流等自然灾害的重要工程措施之一。
3.目前国内应用的雨量计，一般为简易雨量器、虹吸式雨量传感器和翻斗式雨量计等几种测量装置。在地质灾害监测中，现阶段使用的雨量计存在安装不便、维护困难等问题，无法自动化识别雨情信息，不能实现智能化分级预警，为灾情研判提供可靠有效的数据支撑。
4.而现有技术中的光电/压电雨量传感器由于体积小、无机械配件，比其他技术的雨量计更为坚固耐用，敏感和可靠，易与嵌入式系统融合、嵌入智能算法，实现雨量监测的自动化、分级预警的智能化，在体积、重量、成本、功耗、可靠性和寿命方面都具有传统雨量计无可比拟的优势。


技术实现要素：

5.本发明提供一种装配式雨量低功耗监测系统及监测方法，该监测系统通过自带的光电警报模块发出预警信息，也可以通过无线网络唤醒同区域的其它地质灾害监测设备，还可以通过无线网络将监测数据发送到云平台；实现了雨量监测的全过程全天候实时智能监测预警，提升了地质害监测的可靠性及安全性。
6.本发明采取的技术方案为：一种装配式雨量低功耗监测系统，该系统包括压电雨量传感器、声光报警模块、太阳能电池板、雨量低功耗监测装置。所述压电雨量传感器、声光报警模块、太阳能电池板安装在支架上，压电雨量传感器、声光报警模块、太阳能电池板均连接雨量低功耗监测装置。
7.所述雨量低功耗监测装置与监测预警云平台无线连接。
8.所述雨量低功耗监测装置包括微控制器，所述微控制器分别连接lora通讯模块、全网通通讯模块、语音输出模块。
9.所述微控制器通过4g/nb
‑
iot网络与监测预警云平台通信连接，监测预警云平台与客户终端通信连接。
10.所述微控制器连接时钟模块。
11.所述雨量低功耗监测装置包括太阳能充电控制模块、锂电池，锂电池通过太阳能充电控制模块连接太阳能电池板。
12.所述锂电池连接电源转换模块，电源转换模块将锂电池的输出转换为微控制器、
全网通通讯模块、语音输出模块、声光报警模块、压电雨量传感器所需要的电压。
13.所述语音输出模块连接声光报警模块。
14.本发明一种装配式雨量低功耗监测系统及监测方法，针对崩滑流等地质灾害监测应用的特殊性，采用光电/压电雨量传感器，以一体化、模组化、装配式、集成化的理念，研制重量轻、体积小、功耗低、防护等级高、安装轻便、性能稳定的装配式智能分级雨量监测预警仪，提高了监测适应性和可推广性。
附图说明
15.图1为本发明监测系统的安装示意图。
16.图2为本发明监测系统的雨量低功耗监测装置硬件连接框图。
17.图3为本发明监测系统的工作流程图。
18.图4为本发明监测系统的中断判定流程图。
具体实施方式
19.如图1、图2所示，一种压电雨量低功耗监测系统，该系统包括：压电雨量传感器2、声光报警模块1、太阳能电池板5、雨量低功耗监测装置4；所述压电雨量传感器2、声光报警模块1、太阳能电池板5安装在支架3上，压电雨量传感器2、声光报警模块1、太阳能电池板5均通过导线连接雨量低功耗监测装置4，雨量低功耗监测装置4与监测预警云平台无线连接。
20.所述支架3为太阳能支架，采用不锈钢加工而成，其上设有压电雨量传感器2和声光报警模块1安装孔，便于快速模块化组装。
21.所述压电雨量传感器2采用脉冲输出型压电冲击测量原理的压电雨量传感器。
22.所述雨量低功耗监测装置4包括低功耗stm32微控制器，所述微控制器分别连接lora通讯模块、全网通通讯模块、语音输出模块。
23.lora通讯模块采用sx1278射频模块；全网通通讯模块采用ec20 r2.1 mini pcie模块。
24.所述微控制器通过4g/nb
‑
iot网络与监测预警云平台通信连接，监测预警云平台与客户终端通信连接。
25.监测预警云平台为地质灾害群测群防预警信息管理系统。
26.客户终端为地质灾害监测预警手机终端平台。
27.所述微控制器连接时钟模块，时钟模块由时钟芯片和32.768k的无源晶振组成，用于定时唤醒stm32微控制器。微控制器采用stm32微处理器采用基于arm
®ꢀ
cortex
®‑
m0 内核的超低功耗32位单片机stm32l071。
28.所述雨量低功耗监测装置4包括太阳能充电控制模块、锂电池，锂电池通过太阳能充电控制模块连接太阳能电池板5。锂电池采用3节18650锂电池组成。太阳能充电控制模块由适用于太阳能应用且具有最大功率点跟踪功能的独立式同步降压电池充电控制器芯片bq24650构成，具有输入反接保护、过压保护、过流保护功能。通过太阳能电池板5向锂电池充电；锂电池为雨量低功耗监测装置4供电。
29.所述锂电池连接电源转换模块，电源转换模块由多路电源转换芯片组成，电源转
换模块将锂电池的输出转换为微控制器、全网通通讯模块、语音输出模块、声光报警模块1、压电雨量传感器2所需要的电压。
30.所述语音输出模块连接声光报警模块1。语音输出模块采用xfs5152ce语音合成模块和大功率数字功放tpa3116d2音频放大模块组成，可以驱动声光报警模块1发出预警信息。声光报警模块1采用ys
‑
800声光报警器。
31.如图3所示，一种雨量低功耗监测方法，包括以下步骤：s1：雨量低功耗监测装置4上电开始以低频模式工作，在设定好参数后采集压电雨量传感器2的脉冲输出；s2：如果检测到压电雨量传感器2的输出脉冲，通过lora通讯模块向监测区域内的其它设备传输监测命令，通过全网通通讯模块实时传输降雨量；s3：通过内设的雨量统计程序，计算出有效降雨量、小时降雨量、日降雨量、降雨强度和持时，如果超过内设的阈值，通过声光报警模块1发出自预警信息。
32.s4：如果没有检测到压电雨量传感器2的输出脉冲，则进入低功耗运行模式，配置为低频工作模式，关闭声光报警模块1和全网通通讯模块。
33.s5：如果有中断产生，则解析中断并判断中断源；如图4所示：s6：如果中断是时钟模块产生的，则采集监测系统状态信息，通过全网通通讯模块传输监测系统状态，再依据压电雨量传感器2的输出，进入雨量监测或低功耗运行模式；s7：如果中断是压电雨量传感器2产生，则采集监测系统状态信息，检测压电雨量传感器2的输出，判断雨量，进入雨量监测或低功耗运行模式；s8：如果中断是lora通讯模块产生，则响应接收自lora通讯模块的命令，依据命令执行不同的操作后，再依据压电雨量传感器2的输出，进入雨量监测或低功耗运行模式；s9：如果中断是全网通通讯模块产生，则响应接收自全网通通讯模块的命令，依据命令执行不同的操作后，再依据压电雨量传感器2的输出，进入雨量监测或低功耗运行模式。