CN208805261U - 一种低功耗的隧道积水监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗的隧道积水监测***，旨在提供一种信号传输稳定可靠的隧道积水监测***，其技术方案要点是，一种低功耗的隧道积水监测***，包括电源模块，电源模块上电性连接有NB‑IoT终端模块，NB‑IoT终端模块包括测量单元、与测量单元连接的通信单元、与通信单元连接的预警单元及与测量单元、通信单元、预警单元连接的控制单元，测量单元包括超声波液位传感器，NB‑IoT终端模块通过通信单元连接于NB‑IoT基站，NB‑IoT基站上连接有NB‑IoT服务器，NB‑IoT服务器上连接有监控管理中心及移动应用终端。

Description

一种低功耗的隧道积水监测***

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种低功耗的隧道积水监测***。

背景技术

隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，现代社会隧道的数量种类繁多，隧道不仅能够缓解路面交通拥堵的问题，而且能够帮助人们直接通过原先需要绕行的路段，大大减少了行使路程。隧道目前面临的最大问题就是降雨问题，当降雨量较大或是降雨持续时间较长时，隧道内如果没有安置较好的排水***，隧道随时会面临被淹没的情况，对于通过隧道的车辆而言，这是一种极为危险的情况。

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）是万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

目前，公开号为CN207318475U的中国专利公开了一种电缆隧道积水监测装置，它包括底座和水准仪，水准仪包括敏感元件、气孔接头、外桶、液位信号传输缆和液位接头，底座上端通过第一限位螺栓固定有第一安装板，第一安装板内通过第二限位螺栓固定有外桶，外桶上端安装有敏感元件，敏感元件的上端通过液位信号传输缆与外界接收器连接，敏感元件上端还安装有气孔接头，外桶的底部安装有液位接头。

这种隧道积水监测装置虽然监测效率高、监测数据精准，但是由于隧道中信号传输的能力较差，常规的无线信号传输手段信号穿透能力较差，容易受到多种外部环境因素的影响，直接导致交通部门对隧道内部积水情况的监测难以实施、管理并作出及时调度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低功耗的隧道积水监测***，其具有信号传输稳定可靠的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种低功耗的隧道积水监测***，包括电源模块，所述电源模块上电性连接有NB-IoT终端模块，所述NB-IoT终端模块包括测量单元、与测量单元连接的通信单元、与通信单元连接的预警单元及与测量单元、通信单元、预警单元连接的控制单元，所述测量单元包括超声波液位传感器，所述NB-IoT终端模块通过通信单元连接于NB-IoT基站，所述NB-IoT基站上连接有NB-IoT服务器，所述NB-IoT服务器上连接有监控管理中心及移动应用终端。

通过采用上述技术方案，测量单元、通信单元、预警单元及控制单元共同组成NB-IoT终端模块，超声波液位传感器小巧灵活，适用于各种综合***，并且超声波传感器的频率高、波长短、绕射现象小，其发出的超声波对液体的穿透本领很大，能够保证精确的测量结果。NB-IoT终端是一种窄带物联网，具有可海量连接、超低功耗、深度覆盖、安全性稳定可靠、成本低、可管理等优点，正好弥补了传统的无线通信的缺点，在隧道内布置后，信号的穿透能力极强，前期部署的成本也较低。通信单元能够实现NB-IoT终端与NB-IoT基站之间的交互，通信单元将超声波液位传感器测量的水位信息通过NB-IoT基站传输至NB-IoT服务器，NB-IoT基站是一种现有的社会资源，经济较为发达的地区NB-IoT基站基本实现了全覆盖，因而在***中搭建平台所需的基础技术已经较为成熟，可直接投入使用。NB-IoT服务器能够连接监控管理中心及移动应用终端，隧道内的水位信息能够通过NB-IoT服务器发送至个体用户及调度部门，给予个体用户直观的警示，同样监控管理中心能够通过NB-IoT服务器进行及时的反馈调度。

进一步设置：所述测量单元还包括水平校准仪，所述通信单元将水平校准仪的实时信号传输至NB-IoT基站。

通过采用上述技术方案，水平校准仪能够实时检测超声波液位传感器的状态信息，防止超声波液位传感器的位置出现倾斜过度的情况，从而影响到水位信息的测量结果，监控管理中心在获取到超声波液位传感器的状态信息后，若是判定液位传感器的倾斜角度过大，监控管理中心能够及时派遣维护人员前去校准。

进一步设置： 所述通信单元包括NB-IoT模组及eSIM卡，所述NB-IoT模组及eSIM卡与NB-IoT基站信号连接。

通过采用上述技术方案，通信单元由NB-IoT模组及eSIM卡组成，eSIM卡是一种嵌入式SIM卡，eSIM卡小巧轻便，能够节省大量的占用空间，于此同时，eSIM卡有助于接入NB-IoT基站。

进一步设置：所述通信单元还包括***，所述***与NB-IoT模组连接。

通过采用上述技术方案，***中储存了每一个NB-IoT模组的对应编码，编码上记录了设备安装的经纬度信息，编码存入Nb-IoT服务器中的数据库，监控管理中心在获取水位信息的同时获取到经纬度信息，便于精确地判断每一条数据对应的设备位置，***的信号传输同时依托于NB-IoT技术，数据传输稳定可靠。

进一步设置：所述控制单元为控制板，所述控制板与测量单元、通信单元及预警单元电连接。

通过采用上述技术方案，控制板相比普通的电路板更具智能化和自动化，提高了控制效率，通过控制板能够将超声波液位传感器的测量信息直接显示在预警单元上，通过控制板能够将超声波液位传感器的测量信息通过通信单元进行传输。

进一步设置：所述预警单元包括显示器及信号灯，所述显示器及信号灯受控制单元控制。

通过采用上述技术方案，显示器及信号灯接受监控管理中心的调度，可以直观地为过往的车辆提供警示，保障车辆及驾驶员的安全。

进一步设置：所述移动应用终端为手机、平板及车载显示器。

通过采用上述技术方案，移动应用终端能够直观地个人用户提供隧道的积水情况，便于驾驶员提前调整自己的行使路线。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：***中的信号传输部分使用NB-IoT技术，信号的穿透能力强，信号的传输方式安全、稳定、可靠，信号基站的覆盖面广，能够保证交通部门及时对现场状况进行调度，使用NB-IoT技术的设备功耗较低，前、中、后期的维护安装成本均较低，能够节省大量的资金投入，通过预警单元及NB-IoT服务器的设置，不仅能够为交通部门提供实时信息，而且能够为个体用户提供相同的信息，隧道内的积水情况同时同步发布，保证及时对危险的路段作出预警，降低发生事故的可能性。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是实施例1中NB-IoT终端的结构示意图；

图3是实施例1中移动应用终端的结构示意图。

图中，1、电源模块；2、NB-IoT终端模块；21、测量单元；211、超声波液位传感器；212、水平校准仪；22、通信单元；221、NB-IoT模组；222、eSIM卡；223、***；23、预警单元；231、显示器；232、信号灯；24、控制单元；3、控制板；4、NB-IoT基站；5、NB-IoT服务器；6、监控管理中心；7、移动应用终端；71、手机；72、平板；73、车载显示器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种低功耗的隧道积水监测***，如图1及图3所示，***中通过电源模块1实现供电，电源模块1电性连接于NB-IoT终端模块2，NB-IoT终端模块2构成监测设备的整个***并投放于各个隧道中，NB-IoT终端模块2与隧道附近的NB-IoT基站4连接，NB-IoT基站4连接于NB-IoT服务器5，NB-IoT服务器5一方面连接于监控管理中心6，另一方面连接于移动应用终端7，移动应用终端7为手机71、平板72、车载显示器73等个体用户设备。

如图1及图2所示，NB-IoT终端模块2由测量单元21、通信单元22、预警单元23及控制单元24四个部分组成，测量单元21中使用超声波液位传感器211测量隧道内部的积水深度，使用水平校准仪212测量超声波液位传感器211的状态信息，测量单元21与通信单元22连接，超声波液位传感器211测量得到的水位信息和水平校准仪212测量得到的状态信息通过通信单元22传输至NB-IoT基站4。

如图1及图2所示，通信单元22包括NB-IoT模组221、eSIM卡222及***223，NB-IoT模组221与***223连接，NB-IoT模组221及eSIM卡222与NB-IoT基站4信号连接。

如图1及图2所示，预警单元23包括显示器231及信号灯232，显示器231及信号灯232受到控制单元24控制。

如图1及图2所示，控制单元24为控制板3，控制板3与测量单元21、通信单元22及预警单元23电连接。

在本实用新型的实施方式中，整个隧道积水监测***处于工作状态时，超声波液位传感器211间断性地测量并得到隧道内的积水深度信息，水平校准仪212间断性地测量并得到超声波液位传感器211的倾斜角度状态信息，积水深度信息、倾斜角度状态信息以同样的频率发送信号，受到控制板3的控制后，由通信单元22传输信号至隧道附近的NB-IoT基站4，伴随积水深度信息同时发送的是***223中设置的编码信息，编码信息对应每一台设备的经纬度信息，积水深度信息、倾斜角度状态信息及编码信息通过NB-IoT基站4发送至NB-IoT服务器5，NB-IoT服务器5将积水深度信息发送至移动应用终端7，个体用户通过手机71、平板72或是车载显示器73查看附近隧道的积水情况，能够提前规划适合自己的新的路线，NB-IoT服务器5将积水深度信息、倾斜角度状态信息及编码信息发送至监控管理中心6，监控管理中心6通过编码信息确认监测设备的经纬度信息，从而确认监测设备的具***置，如果判定倾斜角度状态信息的数值超出了阈值范围，监控管理中心6可以派遣维护人员前去校准监测设备的位置，如果判定积水深度信息的数值超出了阈值范围，监控管理中心6作出及时反馈调度，发送信号至NB-IoT服务器5，进而由隧道附近的NB-IoT基站4发送信号至通信单元22，通过控制板3打开信号灯232并将预警文字显示在显示器231上，及时提醒进入隧道的车辆，起到警示作用。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种低功耗的隧道积水监测***，包括电源模块（1），其特征在于：所述电源模块（1）上电性连接有NB-IoT终端模块（2），所述NB-IoT终端模块（2）包括测量单元（21）、与测量单元（21）连接的通信单元（22）、与通信单元（22）连接的预警单元（23）及与测量单元（21）、通信单元（22）、预警单元（23）连接的控制单元（24），所述测量单元（21）包括超声波液位传感器（211），所述NB-IoT终端模块（2）通过通信单元（22）连接于NB-IoT基站（4），所述NB-IoT基站（4）上连接有NB-IoT服务器（5），所述NB-IoT服务器（5）上连接有监控管理中心（6）及移动应用终端（7）。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述测量单元（21）还包括水平校准仪（212），所述通信单元（22）将水平校准仪（212）的实时信号传输至NB-IoT基站（4）。

3.根据权利要求2所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述通信单元（22）包括NB-IoT模组（221）及eSIM卡（222），所述NB-IoT模组（221）及eSIM卡（222）与NB-IoT基站（4）信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述通信单元（22）还包括***（223），所述***（223）与NB-IoT模组（221）连接。

5.根据权利要求4所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述控制单元（24）为控制板（3），所述控制板（3）与测量单元（21）、通信单元（22）及预警单元（23）电连接。

6.根据权利要求5所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述预警单元（23）包括显示器（231）及信号灯（232），所述显示器（231）及信号灯（232）受控制单元（24）控制。

7.根据权利要求6所述的一种低功耗的隧道积水监测***，其特征在于：所述移动应用终端（7）为手机（71）、平板（72）及车载显示器（73）。