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智能水务监测系统

    采用先进的传感技术、物联网技术、云计算技术、移动互联网技术的智能水务云服务管理系统,可以帮助城市管理部门建立高效可靠的排水监测 预彆系统,实现对排水管道、渠道、检查井、排水口、下凹道路、地下停车场、城市河湖水系等点位的液位在线监测和预警预报,及时准确地为公众发布精细化内涝预警预报信息,大幅提高城市应对排水内涝时间的信息化管控能力,减少由于内涝导致的生命财产损失。该智能水务系统可通过网页端、手机进行全方位预警预报推送,智能化配置、便捷的安装维护、直观的数据分析统计,有效地辅助了日常运营及排水防涝。

    硬件系统由主机设备与无线中继器两部分构成。主机安装于待测水体环境中,主机本身自带GPRS通信模块,可以直接跟云平台通信。无线中继是选配,只有当主机所安装在信号屏蔽或者信号较差的密闭环境中时,才需要安装无线中继器。无线中继器安装在主机附近信号较好的地方,中继器跟主机之间通过433MHz无线通信,主机采集的水体参数通过中继中转上传至云平台。

    MCU采用意法半导体公司的超低功耗系列32位单片机ST32LXX系列作为主控制器,供电电压:1.65~3.6V,温度范围:-40~105℃,休眠待机电流低至0.28uA,最低运行功耗10.9uA,正常运行模式功耗仅有185uA/MHz,休眠唤醒时间不超过8us。处理器采用Cortex-M3 32bit内核,运行频率范围:32KHz~32MHz,处理性能1.25DMIPS/MHz。内嵌128KB Flash存储器,32KB RAM空间,4KB EEPROM,80Byte的备份寄存器用于测试、系统掉电关键信息备份。外设接口支持:1路USB 2.0高速接口,3路UART(支持ISO 7816,IrDA协议),2路SPI高速串行接口,最高传输速度可达16Mbps,2路串行I2C接口(兼容SMBus和PMBus),10路硬件定时器,包含4路 IC/OC/PWM定时器通道,2路基本定时器和2路看门狗定时器。

    GPRS通讯模块选择SIMCOM公司的高性价比2G模块,模块支持GSM/GPRS,工作频段为:EGSM900MHz和DCS1800MHz,采用68脚的SMT邮票孔封装,体积24*24*3mm,主要包含:一路全功能串口;1路USB接口,便于用户调试、下载软件;1路音频接口,包含麦克风输入和受话器输出;1路SIM卡接口;4*5键盘接口;1路DISP接口;1路I2C接口;可编程的通用输入/输出接口(GPIO);2路PWM接口,用于控制外部的微型电机以及蜂鸣器;1路ADC,主要用于系统电量采集;包含蓝牙和GSM双天线接口。供电电压:3.4V~4.4V,典型工作电压:4.0V,休眠功耗为:0.55mA。本项目主要通过串口连接GPRS模块,加上必要的开机、复位以及状态获取信号和电源控制信号来实现远程数据传输。

    电源模块主要实现锂电12V到3.3V和4.0V的电源转换,太阳能电池板充电控制部分。DC-DC电源控制器选择Silergy(矽立杰)公司的高性能电源控制器SY8213,电压输入范围:4.5V~30V,电流输出能力3A以上,转换效率在95%以上,振荡频率500KHz,关闭后的静态漏电流5uA。太阳能充电管理部分采用TI的BQ24650RVAT控制器,支持5V~28V的太阳电池板输入,适应锂离子/聚合物,磷酸铁锂以及铅酸性化学电池的充放电控制管理,提供±0.5%的充电电压控制精度,±3%的充电电流控制精度和±0.6%输入电压控制精度。支持输入电压过压保护、电池温度检测、电池缺失检测和电池过温关闭等特性,不大于15uA的断电电池放电电流和低功耗消耗时自动休眠机制,封装采用QFN-16的超小封装。太阳能电池充电转换效率约17.5%,采用18V@100W左右的太阳能电池板供电。

    云平台运行环境CentOS7.6 Nginx,设计实现框架Java SSM,数据库MySQL。


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