專利名稱：智能化測量控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于工程變形監(jiān)測、地球物理儀器自動記錄的多微機(jī)分布式測 量控制系統(tǒng)。具體地說，由工控機(jī)或PC機(jī)做主控制機(jī)，通過RS485總線與設(shè)在前方的測量控制 單元(MCU)相連，發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)。每個MCU可安裝1個測量控制模塊。不同測量方式 的儀器或不同物理量輸出的傳感器采用不同測量模塊，總系統(tǒng)可連接多達(dá)250個模塊。MCU 可脫離主控制機(jī)獨(dú)立進(jìn)行定時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲等工作，并配有后備電池，具備斷電保護(hù) 功能。MCU本身就是一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其適合無人值守場合使用。
背景技術(shù)：
對大型建筑物、工程構(gòu)筑物(如水庫大壩、橋樑、隧道等)進(jìn)行安全監(jiān)測是保障其 安全運(yùn)行的必要手段。目前安全監(jiān)測系統(tǒng)采用儀器(傳感器)種類繁多，所測物理量有很大 差別，是一個集散式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前尚存在以下不足一是只有數(shù)據(jù)采集功能， 缺少對儀器控制功能，例如儀器(傳感器)自檢等；二是儀器(傳感器)種類繁多，從儀器 (傳感器)到測量數(shù)字化裝置之間傳輸?shù)碾m僅為脈沖數(shù)字(計數(shù)、頻率)或模擬(電壓、電 流)信號，但測量的范圍至少有幾百米的直線距離，控制面積范圍約1平方千米。由于地域 較大，所處的環(huán)境亦不相同，長線傳輸干擾較大，導(dǎo)至測量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，模擬信號尤其表現(xiàn) 明顯。三是受控儀器(傳感器)分屬于不同廠商設(shè)計、生產(chǎn)，其儀器(傳感器)自身或安裝 位置的參考大地零電位也不一定相同，或因儀器(傳感器)到測量數(shù)字化裝置之間傳輸距 離差異導(dǎo)致零電位差異，從而致使監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)和不足，提供一種環(huán)境適應(yīng)性 強(qiáng)，能同時有效控制多個不同種類、不同距離的監(jiān)測儀器，采集、存儲、處理多個不同物理量 數(shù)據(jù)的智能化測量控制系統(tǒng)。此測量控制系統(tǒng)由信號輸出輸入適配器、測量控制模塊、系統(tǒng) 主控機(jī)、電源模塊組成；輸入適配器與測量控制模塊相連接，測量控制模塊通過RS485總線 和開機(jī)控制線與主控機(jī)相連接，電源模塊與測量控制模塊相連接；所述的測量控制模塊，由 由RS485總線、中央處理器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、通道選擇器、存儲器組成。1.由于儀器(傳感器)的輸出零參考線可能接地，也可能不接地，必須顧及在系統(tǒng) 中出現(xiàn)的兩種狀態(tài)。測量控制單元(MCU)的輸入適配器需要浮置，通道轉(zhuǎn)換開關(guān)各通道之 間零參考線需要相互隔離和浮置，A/D轉(zhuǎn)換的模擬地浮置、邏輯地浮置并在A/D轉(zhuǎn)換芯片引 腳下邏輯地與模擬地相接，CPU零參考線浮置并與外控電路(通信、通道轉(zhuǎn)換、自檢等)用 光耦隔離。不使用通道的信號和零參考線用雙路繼電器斷開。使整個系統(tǒng)的模擬電路、A/ D轉(zhuǎn)換電路在測量時或是浮置，或由與所選儀器(傳感器)接地端接地。數(shù)字電路同樣處 理，提高系統(tǒng)輸入電路的共模抑制比。2.在A/D轉(zhuǎn)換電路前增加一級0. 1秒兩階低通濾波，抑制串模高頻干擾信號。3.在濾波器輸入端接IM Ω電阻到地，A/D轉(zhuǎn)換器輸入阻抗恒定為IM Ω，使儀器 (傳感器)輸出到A/D轉(zhuǎn)換器輸入的傳輸線的電阻產(chǎn)生的壓降可控。[0010]4.測量控制單元(MCU)增加二路用光耦隔離的TTL電平輸出控制通道。用于控制 儀器(傳感器)的自檢功能。本發(fā)明有以下特點(diǎn)1.系統(tǒng)采用統(tǒng)一模塊構(gòu)架，每種模塊對應(yīng)一種傳感器，能隨時增添模塊數(shù)量和種 類，使系統(tǒng)具有持續(xù)擴(kuò)展組網(wǎng)能力。當(dāng)需要使用新型傳感器時，僅需在系統(tǒng)中增添該類傳感 器的模塊。2.系統(tǒng)具有對傳感器的自檢功能。3.系統(tǒng)具有無人值守功能。4.系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制能力。采用多種通信技術(shù)手段混合運(yùn)行方式，適應(yīng)既可在小 范圍內(nèi)密集布設(shè)大量傳感器，也可在大地域、空間距離很長的范圍內(nèi)布設(shè)傳感器并實(shí)施測 量控制。5.系統(tǒng)人機(jī)界面友好，所有設(shè)置、控制均在嵌入式CPU的軟件操作下運(yùn)行，具有測 量傳感器隨添隨用的功能。

[0017]圖ι-測量控制單元原理框圖。[0018]其中1_輸入信號[0019]2-輸入輸出適配器[0020]3_測量控制模塊[0021]4-輸出控制信號[0022]5-RS485 總線[0023]6-主控機(jī)[0024]7-電源模塊[0025]8-蓄電池[0026]9-開機(jī)控制線[0027]圖2-測量控制模塊原理框圖[0028]其中10_中央處理器CPU[0029]11-A/D轉(zhuǎn)換模塊[0030]12-通道選擇器[0031]13-復(fù)位控制[0032]14-時鐘控制[0033]15-存儲器[0034]16-手動控制
具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖1說明本發(fā)明實(shí)施方式如下傳感器或儀器的信號(1)經(jīng)輸出輸入適配器(2)送入測量控制模塊(3)；測量控 制模塊⑶讀取信號并存儲；需要控制時，由測量控制模塊⑶輸出控制信號⑷通過輸出 輸入適配器(2)送到相應(yīng)的傳感器或儀器。測量控制模塊(3)通過RS485總線(5)接收主控機(jī)(6)命令、發(fā)送數(shù)據(jù)。RS485總線用RS485/232轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)主控機(jī)(6)的PC機(jī)、工控 機(jī)或便攜計算機(jī)串口直接連接。測量控制模塊(3)的電源由電源模塊(7)、蓄電池⑶或市電220V提供，有直流 6V、24V，交流36V三種。6V電源僅供測量控制模塊(3)使用。直流24V和交流36V供外部 傳感器使用。
以下結(jié)合附圖2進(jìn)一步說明本發(fā)明應(yīng)用于構(gòu)筑物、建筑物監(jiān)測的垂線儀、引張線 儀、靜力水準(zhǔn)、伸縮儀等測量控制模塊的實(shí)施方式測量控制模塊由RS485總線(5)、中央處理器CPU (10)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(11)、通道選 擇器(12)、復(fù)位控制(13)、時鐘控制(14)、存儲器(15)、手動控制(16)組成。其中通道選 擇器(12)由信號選擇控制電路、雙路繼電器組成。垂線儀、引張線儀等傳感器或儀器的信號⑴經(jīng)輸出輸入適配器(2)送入測量控 制模塊(3)的通道選擇器(12)，使選中的信號通道與其他各通道之間零參考線相互隔離 和浮置，A/D轉(zhuǎn)換模塊(11)的模擬地浮置、邏輯地浮置，并在A/D芯片引腳下與模擬地相 接，CPU(IO)零參考線浮置并與外控電路(通信、通道轉(zhuǎn)換、自檢等)用光耦隔離；不使用 通道的信號和零參考線用雙路繼電器斷開；選中并讀取相應(yīng)監(jiān)測儀器的信號存儲于存儲器 (15)，存儲信號包含狀態(tài)值(日歷、時間、站號、狀態(tài))和測量值或自檢值(高位、低位)數(shù) 據(jù)。測量控制單元(MCU)中二路用光耦隔離的TTL電平輸出控制信號(4)，用于控制儀 器(傳感器)的自檢功能。不工作時CPU(IO)休眠，測量控制模塊(3)具有手動控制(16)、時鐘控制(14)、 RS485總線(5)控制信號復(fù)位控制(13)三種啟動控制方式。在有開機(jī)控制線(9)時，具有 遠(yuǎn)程硬件串口啟動功能。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于工程變形監(jiān)測、地球物理儀器自動記錄的多微機(jī)分布式智能化測量控制 系統(tǒng)，其特征在于由信號輸出輸入適配器(2)、測量控制模塊(3)、系統(tǒng)主控機(jī)(6)、電源模 塊(7)組成；輸入適配器(2)與測量控制模塊(3)相連接，測量控制模塊(3)通過RS485總 線(5)和開機(jī)控制線(9)與主控機(jī)(6)相連接，電源模塊(7)與測量控制模塊(3)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述智能化測量控制系統(tǒng)，其特征在于測量控制模塊(3)由RS485總 線(5)、中央處理器(10)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(11)、通道選擇器(12)、存儲器(15)組成。
3.如權(quán)利要求2所述智能化測量控制系統(tǒng)，其特征在于通道選擇器(12)由信號選擇控 制電路、雙路繼電器組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于工程變形監(jiān)測、地球物理儀器自動記錄的多微機(jī)分布式智能化測量控制系統(tǒng)。具體地說，由工控機(jī)或PC機(jī)做主控制機(jī)，通過RS485總線與設(shè)在前方的測量控制單元(MCU)相連，發(fā)送命令和接收數(shù)據(jù)。每個MCU可安裝1個測量控制模塊。不同測量方式的儀器或不同物理量輸出的傳感器采用不同測量模塊，總系統(tǒng)可連接多達(dá)250個模塊。MCU可脫離主控制機(jī)獨(dú)立進(jìn)行定時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲等工作，并配有后備電池，具備斷電保護(hù)功能。MCU本身就是一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其適合無人值守場合使用。
文檔編號G05B19/418GK201788396SQ20102016395
公開日2011年4月6日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者劉德軍, 吳濤, 李雙平, 李明, 李樹德, 李欣, 裴灼炎, 趙全麟, 陳志遙, 馬能武 申請人:中國地震局地震研究所, 長江空間信息技術(shù)工程有限公司(武漢)