CN113686410A - 蓝牙水深测量设备 - Google Patents

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CN113686410A CN202110935455.2A CN202110935455A CN113686410A CN 113686410 A CN113686410 A CN 113686410A CN 202110935455 A CN202110935455 A CN 202110935455A CN 113686410 A CN113686410 A CN 113686410A
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耿峻峰
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Hefei Lianrui Microelectronics Technology Co ltd
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Hefei Lianrui Microelectronics Technology Co ltd
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    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明提供一种基于成本低廉的蓝牙技术和装置的水深测量设备。本水深测量设备包括蓝牙信号发射装置、蓝牙信号接收装置和水深计算装置；蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置，任意一个置于水面上，另一个置于水中；水深计算装置根据蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置之间的传播路径对电磁波引入的信号衰减，估算水深。使用蓝牙信号测量水深，设备结构简单、体积小、成本低，而且低功耗蓝牙技术的运用能够有效延长电池的使用时间，设备续航时间长。

Description

蓝牙水深测量设备
技术领域
本发明涉及水深测量技术领域，具体涉及一种蓝牙水深测量设备。
背景技术
水文监测是指通过科学方法对自然界水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等的一个复杂而全面的***工程，是一门综合性学科。水文监测***适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测，监测内容包括：水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。水文监测由监测中心、通信网络、前端监测设备、测量设备四部分组成。测量设备包括雨量传感器、水位计、工业照相机等。
降雨现象，是自然界最常见的天气现象，它与国计民生密切相关，暴雨则会造成严重灾害，危及人民生命财产的安全。暴雨对城市交通的严重影响就是其中重要一项。
因此，水位和水深测量探测设备具有广泛的用途。水位水深观测的仪器设备主要有气泡式、压力式、浮子式、非接触式雷达水位计等，使用较多的是压力式水深测量设备。但是，现有水位水深观测的仪器设备成本较高，该缺点在一定程度上阻碍了水深观测仪器设备的大规模应用。
发明内容
本发明提供一种基于成本低廉的蓝牙技术和装置的水深测量设备。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种蓝牙水深测量设备，其特征在于：包括蓝牙信号发射装置、蓝牙信号接收装置和水深计算装置；蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置，任意一个置于水面上，另一个置于水中；水深计算装置根据蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置之间的传播路径对电磁波引入的信号衰减，估算水深。
优选的，所述水深计算装置估算水深依据的原理是公式
Figure BDA0003212699230000021
其中，d是计算所得距离，即所述传播路径的长度；RSSI是接收信号强度，A表示蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置相隔1米时的信号强度，单位为dB或dBm；n是环境衰减因子。
优选的，所述蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置之间的传播路径在水面上的部分对电磁波引入的信号衰减被忽略不计。
本发明的有益效果在于，使用蓝牙信号测量水深，设备结构简单、体积小、成本低，而且低功耗蓝牙技术的运用能够有效延长电池的使用时间，设备续航时间长。
附图说明
图1是本发明的蓝牙水深测量设备应用场景示意图；
图2是本发明的蓝牙水深测量设备信号接收处理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本实施例的蓝牙水深测量设备应用场景示意图。图中方框代表一个容纳有积水或水流的物体，例如河道、湖泊或城市道路下穿隧道。在水面上方安装固定蓝牙信号接收装置，在蓝牙信号接收装置正下方的河床或路基上布置蓝牙信号接收装置。
无线电波在介质中传输，信号功率随传播距离增大而衰减。在同一种介质中传播，信号衰减与传播距离之间呈指数型的函数关系。介质的电导率越高，衰减越大。通常情况，在大气中的衰减仅为1.5～3分贝/兆米，而在水中的衰减是0.2～10分贝/米。即无线电波在水中的衰减远大于在空气中。
本蓝牙水深测量设备在水面上方接近水面处安装固定蓝牙信号接收装置，在蓝牙信号接收装置正下方的河床或路基上布置蓝牙信号发射装置。故蓝牙无线信号实际穿越两种介质，水和水面上的空气。根据前面的分析可知，无线电波在水中的衰减远大于在空气中的衰减，故电波在空气中传播引入的功率衰减可以忽略不计。在此前提下，成立如下的关系式
Figure BDA0003212699230000031
其中，d是传播距离，或传播路径的长度(即水深)；RSSI 是接收信号强度，A表示蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置相隔1米时的信号强度，单位为dB或dBm；n是(水的)环境衰减因子。
图2是本实施例的蓝牙水深测量设备信号接收处理框图。蓝牙信号发射装置发射的电磁波信号经无线信道到达蓝牙信号接收装置中的解扩模块，解扩模块使用来自伪随机码发生器的伪随机码对接收到的调频扩频信号进行解扩；然后解调模块对解扩后的频移键控信号或相移键控信号实施解调，并输出调制的信息和接收机测量得到的各种参数。输出信息包括接收机测量得到的实时RSSI参数。该RSSI参数被提供给水深计算装置，利用公式
Figure BDA0003212699230000032
计算出水的深度。

Claims (3)

1.一种蓝牙水深测量设备，其特征在于：包括蓝牙信号发射装置、蓝牙信号接收装置和水深计算装置；蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置，任意一个置于水面上，另一个置于水中；水深计算装置根据蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置之间的传播路径对电磁波引入的信号衰减，估算水深。
2.一种蓝牙水深测量设备，其特征在于：所述水深计算装置估算水深依据的原理是公式
Figure FDA0003212699220000011
其中，d是计算所得距离，即所述传播路径的长度；RSSI是接收信号强度，A表示蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置相隔1米时的信号强度，单位为dB或dBm；n是环境衰减因子。
3.一种蓝牙水深测量设备，其特征在于：所述蓝牙信号发射装置与蓝牙信号接收装置之间的传播路径在水面上的部分对电磁波引入的信号衰减被忽略不计。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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