CN212378839U - 一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于NB‑IoT通讯技术的多级水位监测装置，包括NB‑IoT无线传输终端、通信线缆和复数个水位感应器；复数个所述水位感应器通过所述通信线缆上并联连接于所述NB‑IoT无线传输终端；且复数个所述水位感应器呈竖直间隔排布固定连接于所述通信线缆。通过所述通信线缆将所述NB‑IoT无线传输终端、复数个水位感应器等连接起来，实现通信，同时，也通过所述通信线缆将复数个所述水位感应器悬挂起来，起固定所述水位感应器的作用，从而在安装使用时，本实用新型所述的水位感应器无需固定在窨井的侧壁上，直接将所述NB‑IoT无线传输终端固定在井盖上，通过所述通信线缆将复数个水位感应器吊装挂住，便于安装和维护。

Description

一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置

【技术领域】

本实用新型涉及污水管网水位监测技术领域，特别是一种基于NB-IoT 通讯技术的多级水位监测装置。

【背景技术】

在污水管网水位监测的过程中，窨井水质脏、温度高、湿度大、有杂物，液位计探头在使用过程中容易附着淤泥与污物，安装维护麻烦，维护工作量大。同时，因为在排水管网的特殊环境，无法做到有源供电，因此对设备功耗也提出了要求。

目前低成本的静压式液位计探头安装时需要沿井壁固定，安装麻烦，使用过程中探头容易被淤泥与污物附着堵塞，维护工作量大。同时，因为传输模块功耗大，导致电池容量增大，无法做到设备小型化。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，用于实现污水管网中水位监测的同时，具有维护方便的优点。

本实用新型是这样实现的：一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，包括

NB-IoT无线传输终端；

复数个水位感应器；

通信线缆，复数个所述水位感应器通过所述通信线缆并联连接于所述 NB-IoT无线传输终端；且复数个所述水位感应器呈竖直间隔排布固定连接于所述通信线缆。

进一步地，每所述水位感应器包括防水外壳、接线板和两个金属触点；所述接线板固定连接于所述防水外壳内；两所述金属触点安装在所述防水外壳外，且两所述金属触点连接于所述接线板；所述接线板通过所述通信线缆连接于所述NB-IoT无线传输终端。

进一步地，每所述接线板包括液位触发模块；所述液位触发模块通过所述通信线缆连接于所述NB-IoT无线传输终端；所述液位触发模块连接于两所述金属触点.

进一步地，所述NB-IoT无线传输终端包括NB-IoT无线模块和MCU；所述NB-IoT无线模块连接于所述MCU；所述MCU还连接于所述液位触发模块。

进一步地，所述NB-IoT无线传输终端还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块连接于所述MCU。

进一步地，所述NB-IoT无线传输终端还包括角度传感器，所述角度传感器连接于所述MCU。

进一步地，还包括电源模块，所述NB-IoT无线传输终端、每所述水位感应器分别连接于所述电源模块。

进一步地，相邻的所述水位感应器之间的间隔相同或不同。

进一步地，还包括配重块，所述配重块固定连接于所述通信线缆。

本实用新型的优点在于：本实用新型的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，包括NB-IoT无线传输终端、通信线缆和复数个水位感应器；复数个所述水位感应器通过所述通信线缆上并联连接于所述NB-IoT无线传输终端；且复数个所述水位感应器呈竖直间隔排布固定连接于所述通信线缆。通过所述通信线缆将所述NB-IoT无线传输终端、复数个水位感应器等连接起来，实现通信，同时，也通过所述通信线缆将复数个所述水位感应器悬挂起来，起固定所述水位感应器的作用，从而在安装使用时，本实用新型所述的水位感应器无需固定在窨井的侧壁上，直接将所述NB-IoT无线传输终端固定在井盖上，通过所述通信线缆将复数个水位感应器吊装挂住，便于安装和维护。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型所述的多级水位监测装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述的多级水位监测装置的原理框图。

图3至图6是本实用新型所述的多级水位监测装置的电路图。

图7是本实用新型所述的多级水位监测装置的工作流程图。

图8是本实用新型所述的防水外壳的上盖的主视图。

图9是图8中的A-A剖视图。

图10是本实用新型所述的防水外壳的上盖的侧视图。

图11本实用新型所述的防水外壳的下盖的主视图。

图12是图11中的B-B剖视图。

图13是图12中的C-C剖视图。

图14是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的壳体的主视图。

图15是图14中的D-D剖视图。

图16是图14中的E-E剖视图。

图17是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的壳体的后视图。

图18是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的上壳体的主视图。

图19是图18中的G-G剖视图。

图20是图18中的F-F剖视图。

图21是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的上壳体的后视图。

图22是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的下壳体的主视图。

图23是图22中的H-H剖视图。

图24是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的下壳体的侧视图。

图25是本实用新型所述的NB-IoT无线传输终端的下壳体的后视图。

附图标记说明：

NB-IoT无线传输终端1，上壳体11，下壳体12；

水位感应器2，防水外壳21；上盖211，第一穿孔2111，下盖212，螺孔2121，第二穿孔2122，第三穿孔2123；

通信线缆3；

配重块4；

井盖5。

【具体实施方式】

本实用新型实施的总体构思如下：

(1)通过所述通信线缆将所述NB-IoT无线传输终端、复数个水位感应器等连接起来，实现通信，同时，也通过所述通信线缆将复数个所述水位感应器悬挂起来，其固定所述水位感应器的作用，从而在安装使用时，本实用新型所述的水位感应器无需固定在窨井的侧壁上，直接将所述NB-IoT无线传输终端固定在井盖上，通过所述通信线缆将复数个水位感应器吊装挂住，便于安装和维护。

(2)所述NB-IoT无线传输终端采用NB-IoT无线模块和低功耗的 MCU，使其整体功耗更低，从而对电池容量降低了要求，便于小型化。

请参阅图1至图25所示。其中，图3至图6合起来为本实用新型所述的多级水位监测装置的一幅完整电路图。其中，图5中液位触发部分的电路只画出了L2的，L3至L6的未画出，这些和L2的相同，因此省略未画出； L2中的R5的一端overflow2和MCU中的overflow2对应的引脚连接；从 overflow3至overflow6以此类推对应连接。

图5中的无线模块即为所述NB-IoT无线模块。

图8至图13为所述防水外壳21的一实施例的结构示意图，此时，所述防水外壳21包括上盖211和下盖212，其中上盖211的第一穿孔2111和下盖的螺孔2121对应用螺丝锁紧；下盖212的第二穿孔2122用于穿设所述通信线缆3，第三穿孔2123用于气密性穿设两所述金属触点(未图示)和所述接线板(未图示)的连接导体，例如，连接导体可采用螺丝，将金属触点(未图示)穿过第三穿孔2123锁紧在所述接线板(未图示)上；也可以导线连接两者，并在第三穿孔2123上涂密封胶、套设密封圈等密封措施。在其它实施例中，还可以设计成其它结构。

图14至图25为所述NB-IoT无线传输终端1的壳体的一实施例的结构示意图。所述NB-IoT无线传输终端1的壳体包括上壳体11和下壳体12。当然，在其它实施例中，还可以设计成其它的结构。

实施例一：

本实用新型的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，包括

NB-IoT无线传输终端1；用于和远程服务器实现通信。

复数个水位感应器2；所述水位感应器2用于监测水位。

通信线缆3，复数个所述水位感应器2通过所述通信线缆3并联连接于所述NB-IoT无线传输终端1；且复数个所述水位感应器2呈竖直间隔排布固定连接于所述通信线缆3。所述通信线缆3主要起两个作用：一、作为所述水位感应器2和无效传输终端1的连接线，实现两者通信；二、起吊装固定所述水位感应器2的作用，从而在本实用新型所述的多级水位监测装置安装在窨井内时，所述水位感应器2直接悬挂在所述通信线缆3上，而无需固定在窨井的侧壁上。在具体一实施例中，所述通信线缆3采用防腐蚀橡胶外套包含屏蔽层的6芯线缆。

具体一安装示方式，如图1所示，所述NB-IoT无线传输终端1固定安装在井盖5上，复数个所述水位感应器2竖直间隔排布吊在所述通信线缆3 上，相邻的所述水位感应器之间的间隔相同或不同，间隔根据实际监测水位的需求去设计即可。而通信线缆3和所述NB-IoT无线传输终端1的电路采用焊接的方式固定。维护时，只需将井盖5打开，而本实用新型所述的多级水位监测装置即可和井盖5一起取出进行清理，方便维护。

实施例二：

在实施例一的基础上：

每所述水位感应器2包括防水外壳21、接线板(未图示)和两个金属触点(未图示)；所述接线板(未图示)固定连接于所述防水外壳21内；两所述金属触点(未图示)安装在所述防水外壳21外，且两所述金属触点 (未图示)连接于所述接线板(未图示)；所述接线板(未图示)通过所述通信线缆3连接于所述NB-IoT无线传输终端1。通常电路接线采用焊接固定，即所述通信线缆3在具体一实施例中，接线时，采用焊接的方式和所述接线板(未图示)进行固定，从而使得所述通信线缆3起到将所述水位感应器2固定吊装的作用。而所述防水外壳21只需能够将接线板密封防水即可，其外形可设计成各种各样的结构。在具体一实施例中，每所述金属触点(未图示)可设计一环状部，当然在其它实施例中，还可以设计成其它的形状，其形状无特殊要求，在所述防水外壳21上开设螺孔，在接线板对应连接的触点位置开设螺孔，通过螺丝穿过环状部锁入所述接线板(未图示)，这样起导通和固定作用，而在螺丝和防水外壳21的螺孔处可套上密封圈或者涂上密封胶起密封作用。

每所述接线板(未图示)包括液位触发模块；所述液位触发模块通过所述通信线缆3连接于所述NB-IoT无线传输终端1；所述液位触发模块连接于两所述金属触点(未图示)。

所述NB-IoT无线传输终端1包括NB-IoT无线模块和MCU；所述 NB-IoT无线模块连接于所述MCU；所述MCU还连接于所述液位触发模块，两者通过所述通信线缆3进行连接。

所述NB-IoT无线传输终端1还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块连接于所述MCU。

所述NB-IoT无线传输终端1还包括角度传感器，所述角度传感器连接于所述MCU。

在具体一实施例中，所述NB-IoT无线传输终端1还包括壳体，所述 NB-IoT无线模块、MCU、蓝牙模块、角度传感器安装在壳体内。

如图3至图6所示，每所述接线板(未图示)包括液位触发模块；所述 MCU通过所述通信线缆3连接于每所述液位触发模块；所述液位触发模块连接于两所述金属触点(未图示)；

所述NB-IoT无线传输终端1包括NB-IoT无线模块和SIM卡座；所述 SIM卡座通信连接于所述NB-IoT无线模块；所述NB-IoT无线模块通过所述通信线缆连接于所述MCU。

工作原理：根据实际使用需求，预设好所需的所述水位感应器2的数量以及对应的监测水位的高度，根据检测水位的高度设置通信线缆3的长度以及相邻所述水位感应器2之间的间隔。在所述SIM卡座上插入NB-IoT无线模块的SIM卡；

当窨井内的液位上升，和所述水位感应器2的两所述金属触点(未图示) 接触时，将两所述金属触点(未图示)短路，使其电平发生变化，从而触发所述液位触发模块反馈信号给MCU，MCU将该所述水位感应器2对应的水位状态信息发送给所述NB-IoT无线模块，所述NB-IoT无线模块最后将水位状态信息无线传输给远程服务器，实现远程监控。

所述角度传感器用于监测井盖5是否发生倾斜、翘起等位置变化状态，从而实现远程监控井盖的状态。例如，在具体实施中，当所述的多级水位监测装置安装在井盖5上，井盖5安装好后，所述角度传感器具有一初始角度，该角度为默认状态的角度，可以事先预设，当井盖5发生倾斜、翘起等变化时，所述角度传感器检测到角度发生变化，反馈信号给MCU，MCU则反馈给所述NB-IoT无线模块，所述NB-IoT无线模块最后将水位状态信息无线传输给远程服务器，提示工作人员井盖5位置发生变化，再去排查异常。从而可以及时让工作人员知道井盖的位置异常，降低该井盖5处发生交通事故等安全隐患的风险。

还包括电源模块，所述NB-IoT无线传输终端1、每所述水位感应器2 分别连接于所述电源模块。在具体实施中，如图3所示，所述电源模块包括MCU供电、电池电量监控、无线模块供电即为所述NB-IoT无线模块供电、蓝牙模块供电。

所述蓝牙模块通信连接于所述MCU；所述蓝牙模块还连接于所述电源模块。所述蓝牙模块用于给MCU进行配置相关信息，例如配置参数、端口号、唤醒时间、上报周期、检测液位等信息，这些根据实际使用需求去配置即可。例如，在具体安装过程中，工作人员使用移动设备上相应的APP，通过所述蓝牙模块实现和MCU进行通信，进行相应的信息配置即可；配置好后，再将本实用新型所述的多级水位监测装置安装在井盖5上，最后再将井盖5安装好。然后去下一个窨井进行安装作业。

相邻的所述水位感应器之间的间隔相同或不同，根据实际需要监测的水位去设计间隔的大小。

还包括配重块4，所述配重块4固定连接于所述通信线缆3。如图1所示，配重块4安装在最底端的所述水位感应器2的上方，其和通信线缆3 可以采用多种方式进行固定，例如，胶黏、或通信线缆3穿过配重块4，使得配重块4直接套在通信线缆3上，当然在其它实施例中还可以采用其它方式进行固定。

根据现场水位监测需求，在预定长度的通信线缆3上，分段并联安装多个水位感应器2，并将通信线缆3接入NB-IoT无线传输终端1。当水位感应器2监测到有水时，会触发NB-IoT无线传输终端1通过窄带物联网 (NB-IoT)网络向远程服务器发送当前水位状态。

所述无线电路板，采用NB-IoT网络传输，当连接到服务器后，回传设备水位状态、电池状态等信息，并通过软件系统在电脑上显示，在连接过程中，设备可接收系统下发的控制指令，修改设备本身参数，完成数据传输后设备进入休眠状态。

触发原理说明：

如图5和图6所示，所述液位触发模块包括液位触发和水位段落选择，每所述水位感应器2的一金属触点和水位段落选择中的VCC端连接，每所述水位感应器2的另一金属触点连接于液位触发中的磁珠FBI的接地端，实现公共端接地。

水位段落选择部分，每个所述水位感应器2对应有一个水位段落选择部分，即假设有L2至L6对应的五级水位监测，则有5个水位段落选择部分的电路，另外5个未画出，假设图6中的为L6对应水位监测，则在具体使用时，CON3和CON4上的L1不需要接线，空着即可；L6对应的开关SW3 线路导通，其余L2至L5则不导通，同理L2至L5只需将对应的SW3线路导通即可，即实现水位段落的选择。

假设L2、L3、L4、L5、L6对应从上往下的液位监测点位，即有5个所述水位感应器2。假设L6点位在最下端。图6水位段落选择部分中的VCC 即为L6对应水位的所述水位感应器中的一金属触点，而另一金属触点则和接线板上的接地端相连接。

以L6为例：

初始状态，L6对应的开关SW3导通，L6需要将该位置的拨码开关SW3 拨到VCC，此时L6水位对应的两个金属触点，一个接地，另一个和开关 SW3中的L6线路导通。当液位上升后，L6位于最下端，当L6对应的两所述金属触点和窨井内的水接触后，L6水位对应的两个金属触点被短路，从而使得电平发生变化，触发所述液位触发模块，进而反馈给MCU，接着 MCU将L6对应的水位状态信息发送给所述NB-IoT无线模块，最后所述 NB-IoT无线模块再将水位状态信息发送给远程服务器。

同理，L2至L5对应的水位监测，将对应的SW3线路导通，其余不导通，当达到对应的水位，L2至L5的触发原理和L6相同。

角度传感器的原理：

在本实用新型安装好后，角度传感器处于初始状态，该角度设为默认值，当井盖5位置发生变化引起所述角度传感器监测的角度发生变化，则反馈信号给MCU，MCU再反馈给所述NB-IoT无线模块，最后所述NB-IoT无线模块再将角度状态发送给远程服务器。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：包括

NB-IoT无线传输终端；

复数个水位感应器；

通信线缆，复数个所述水位感应器通过所述通信线缆并联连接于所述NB-IoT无线传输终端；且复数个所述水位感应器呈竖直间隔排布固定连接于所述通信线缆。

2.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：每所述水位感应器包括防水外壳、接线板和两个金属触点；所述接线板固定连接于所述防水外壳内；两所述金属触点安装在所述防水外壳外，且两所述金属触点连接于所述接线板；所述接线板通过所述通信线缆连接于所述NB-IoT无线传输终端。

3.如权利要求2所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：每所述接线板包括液位触发模块；所述液位触发模块通过所述通信线缆连接于所述NB-IoT无线传输终端；所述液位触发模块连接于两所述金属触点。

4.如权利要求3所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：所述NB-IoT无线传输终端包括NB-IoT无线模块和MCU；所述NB-IoT无线模块连接于所述MCU；所述MCU还连接于所述液位触发模块。

5.如权利要求4所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：所述NB-IoT无线传输终端还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块连接于所述MCU。

6.如权利要求4所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：所述NB-IoT无线传输终端还包括角度传感器，所述角度传感器连接于所述MCU。

7.如权利要求1或2所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：还包括电源模块，所述NB-IoT无线传输终端、每所述水位感应器分别连接于所述电源模块。

8.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：相邻的所述水位感应器之间的间隔相同或不同。

9.如权利要求1所述的一种基于NB-IoT通讯技术的多级水位监测装置，其特征在于：还包括配重块，所述配重块固定连接于所述通信线缆。

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