專利名稱：實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大壩和巖土工程的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱無源自動(dòng)化通道切換控制的裝置。
背景技術(shù)：
在大壩和巖土工程的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱是不可或缺的重要設(shè)備，在施工期尤其重要。考慮到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防水密封、供電困難等多種因素，目前基本采用人工操控的集線箱，這不僅增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且要求必須人工近地操控，這對(duì)于具有危險(xiǎn)性的區(qū)域(如高邊坡)是一項(xiàng)不方便開展的工作。盡管目前也已經(jīng)有一些大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)化產(chǎn)品，但都需要常供電，如圖I所示的一種現(xiàn)有的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱結(jié)構(gòu)框 圖，其包括碼盤、單片機(jī)、繼電器陣列、電源接口、安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列和安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口，安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列用于連接安全監(jiān)測(cè)儀器，安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口用于連接安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表。在碼盤選擇通道后，由單片機(jī)進(jìn)行通道識(shí)別并驅(qū)動(dòng)繼電器陣列中的相應(yīng)繼電器工作，使相應(yīng)的通道閉合，該通道接入的安全監(jiān)測(cè)儀器的芯線與總線建立連接，實(shí)現(xiàn)通道選擇，該集線箱的碼盤、單片機(jī)和繼電器陣列均需要電源供電。中華人民共和國(guó)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SL369-2006大壩監(jiān)測(cè)儀器》推薦使用220VAC的市電，這對(duì)于施工期來說解決設(shè)備供電問題是非常困難的事情，尤其對(duì)于巖土工程的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)遇到工程現(xiàn)場(chǎng)找不到交流電這一現(xiàn)實(shí)難題。因此，目前的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱的技術(shù)現(xiàn)狀不能很好地滿足施工期的實(shí)際需求，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)巖土工程的健康監(jiān)測(cè)，影響巖土工程的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)目前采用的人工操控的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱要求人工近地操控以及已有的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)化產(chǎn)品需要供電而巖土工程現(xiàn)場(chǎng)找不到電源的問題，提供一種實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，該裝置可以使大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱實(shí)現(xiàn)無源化工作以及自動(dòng)化通道切換控制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，其特征在于，包括大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱、集線箱控制器和通信電纜，所述集線箱控制器包括相互連接的電力載波信號(hào)發(fā)生器和微控制器，電力載波信號(hào)發(fā)生器連接有第一通信接口，微控制器連接有顯示設(shè)備、操作指令輸入設(shè)備和電源接口 ；所述大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱包括依次連接的第二通信接口、電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列，所述繼電器陣列上設(shè)置有安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列和安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口，還包括從第二通信接口中獲取電源的取電電路，該取電電路對(duì)電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列供電；所述通信電纜連接第一通信接口和第二通信接口。所述大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱為若干個(gè)，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的第二通信接口均包括功能相同的上行通信接口和下行通信接口，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口均包括功能相同的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口 ；所述集線器控制器的第一通信接口通過第一通信電纜與第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接口連接，第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行通信接口通過第二通信電纜與第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接口連接，第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行通信接口通過第三通信電纜與第三個(gè)大壩監(jiān) 測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接口連接；第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口用于通過第一安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表連接，第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口通過第二安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口連接，第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口通過第三安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與第三個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口連接，以此類推實(shí)現(xiàn)各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的串聯(lián)連接。所述各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱還包括集線箱模塊地址設(shè)定電路，所述集線箱模塊地址設(shè)定電路與通道選擇控制電路相連，集線箱模塊地址設(shè)定電路用于區(qū)分各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的物理地址并將所述物理地址進(jìn)行編碼輸入至通道選擇控制電路。所述集線箱模塊地址設(shè)定電路為撥碼開關(guān)電路。所述取電電路包括并聯(lián)的穩(wěn)壓器件和電容。所述集線箱控制器還包括電池及充電管理電路，所述電池及充電管理電路設(shè)置于微控制器和電源接口之間。所述集線箱控制器中的電力載波信號(hào)發(fā)生器為脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下本實(shí)用新型涉及的實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，包括大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱、集線箱控制器和通信電纜，集線箱控制器包括相互連接的電力載波信號(hào)發(fā)生器和微控制器，微控制器將操作指令輸入設(shè)備輸入的通道號(hào)作為通道命令碼輸送給電力載波信號(hào)發(fā)生器，電力載波信號(hào)發(fā)生器將該通道命令碼換為相應(yīng)的電力載波信息碼，該電力載波信息碼通過第一通信接口連接的通信電纜傳輸至大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱包括依次連接的第二通信接口、電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱通過第二通信接口接收電力載波信息碼，電力載波解碼電路將電力載波信息碼還原成通道命令碼后傳輸至通道選擇控制電路，驅(qū)動(dòng)繼電器陣列中的相應(yīng)繼電器工作，使相應(yīng)通道閉合或斷開，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化通道切換控制。本實(shí)用新型的該裝置采用大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱與集線箱控制器配合使用的設(shè)計(jì)，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱與集線箱控制器通過通信電纜進(jìn)行電力載波通信，該電力載波通信方式可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的可靠通信傳輸，可以支持在較長(zhǎng)(約2km長(zhǎng)度)的通信電纜下可靠工作，該裝置只需操作集線箱控制器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)地測(cè)量控制，方便現(xiàn)場(chǎng)操作，從施工安全的角度看，可以確保測(cè)量操作遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)以確保操作人員的安全性，避免了人工近地操控集線箱的問題。此外，也無需為將集線箱放置遠(yuǎn)地而增加連接安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列與各安全監(jiān)測(cè)儀器的每條電纜的長(zhǎng)度，本實(shí)用新型仍將集線箱放置近地，而集線箱控制器在遠(yuǎn)地，只需一根較長(zhǎng)的通信電纜連接大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱與集線箱控制器即可，同時(shí)需要把安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜延伸到集線箱控制器所在位置以便于對(duì)安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表讀數(shù)，故減少了使用電纜長(zhǎng)度的總量。最重要的是，本實(shí)用新型中的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱采用無源設(shè)計(jì)，不需要考慮供電，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱中的取電電路實(shí)現(xiàn)從第二通信接口中獲取電源功能從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱中的電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列等部件的供電，實(shí)現(xiàn)了供電與通信的復(fù)合功能，解決了巖土工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)集線箱供電困難的問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)施工期的大壩安全監(jiān)測(cè)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義，為巖土工程的健康監(jiān)測(cè)提供了現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。本實(shí)用新型裝置中的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的繼電器陣列上設(shè)置的安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列用于實(shí)現(xiàn)被測(cè)的安全監(jiān)測(cè)儀器的接入，當(dāng)被測(cè)的安全監(jiān)測(cè)儀器數(shù)量較多時(shí)，設(shè)置若干個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱就能夠滿足所有安全監(jiān)測(cè)儀器的接入需求，各大壩監(jiān) 測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的第二通信接口均包括功能相同的上行通信接口和下行通信接口，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口均包括功能相同的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口，使得各大壩監(jiān)測(cè)儀器具有物理可擴(kuò)展性，通過各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的串聯(lián)連接的方式增加通道接入能力。

圖I為現(xiàn)有的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型裝置中的集線箱控制器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本實(shí)用新型裝置中的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的優(yōu)選結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本實(shí)用新型裝置中的若干個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱串聯(lián)連接示意圖。圖5為本實(shí)用新型裝置與安全監(jiān)測(cè)儀器及安全監(jiān)測(cè)儀器側(cè)讀儀表的電氣連接示意圖。圖6為本實(shí)用新型裝置的優(yōu)選工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。本實(shí)用新型公開了一種實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，該裝置包括大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱、集線箱控制器和通信電纜。集線箱控制器的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖2所示，集線箱控制器包括微控制器、電池及充電管理電路、電源接口、鍵盤、液晶顯示器、電力載波信號(hào)發(fā)生器和第一通信接口。其中，電力載波信號(hào)發(fā)生器和微控制器相互連接，電力載波信號(hào)發(fā)生器連接第一通信接口，微控制器連接液晶顯示器和鍵盤，電池及充電管理電路分別連接微控制器和電源接口。微控制器是核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)集線箱控制器各組成部分的管理和協(xié)調(diào)工作；電源接口、電池及充電管理電路是集線箱控制器的電源保證，當(dāng)然，也可以去掉電池及充電管理電路，將電源接口直接連接微控制器，以通過別的供電方式供電，如太陽能、風(fēng)能、環(huán)境能等供電電源。鍵盤作為操作指令輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)人工操控，液晶顯示器作為顯示設(shè)備用于指示集線箱控制器的工作狀態(tài)信息如通道選擇等信息，該實(shí)施例是通過鍵盤輸入通道號(hào)并通過液晶顯示器顯示出來。微控制器將鍵盤輸入的通道號(hào)作為通道命令碼(以01序列碼的形式)輸送給電力載波信號(hào)發(fā)生器，電力載波信號(hào)發(fā)生器可以選擇為PWM信號(hào)發(fā)生器(即脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器)，電力載波信號(hào)發(fā)生器將該通道命令碼換為電力載波信息碼，該電力載波信息碼通過第一通信接口連接的通信電纜傳輸至大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱。第一通信接口用于實(shí)現(xiàn)集線箱控制器與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱之間的遠(yuǎn)程信息傳遞。從工程實(shí)用性考慮，集線箱控制器優(yōu)選便攜式的結(jié)構(gòu)形式，但不唯一指定這種結(jié)構(gòu)形式，只需保證能實(shí)現(xiàn)集線箱控制器的操控功能。大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的優(yōu)選結(jié)構(gòu)如圖3所示，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱包括第二通信接口、取電電路、電力載波解碼電路、通道選擇控制電路、繼電器陣列、安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口、安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列和集線箱模塊地址設(shè)定電路。其中，第二通信接口依次連接電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列，安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列和安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口設(shè)置在繼電器陣列上，安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列用于連接各安全監(jiān)測(cè)儀器，安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口用于連接安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表，取電電路從第二通信接口中獲取電源后，再對(duì)電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列供電。取電電路可以采用并聯(lián)的穩(wěn)壓器件和電容，該結(jié)構(gòu)的取電電路簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。通信電纜連接第一通信接口和第二通信接口，故第二通信接口還用于實(shí)現(xiàn)集線箱控制器與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱之間的遠(yuǎn)程信息傳遞。電力載波解碼電路把第二通信接口獲得的電力載波信息碼還原成通道命令碼，啟動(dòng)通道控制電路對(duì)繼電器陣列相應(yīng)通道的繼電器進(jìn)行通道閉合或通道斷開操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化通道切換控制。安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列用于實(shí)現(xiàn)被測(cè)的安全監(jiān)測(cè)儀器的接入，由于被測(cè)的安全監(jiān)測(cè)儀器數(shù)量較多，一般單個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列的接口數(shù)量是有限的(通常是16 20個(gè)接口)，無法滿足所有安全監(jiān)測(cè)儀器的接入需求，一般地，通過若干個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱串聯(lián)連接的方式增加通道接入能力，為使大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱具有物理可擴(kuò)展性，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱設(shè)計(jì)成可級(jí)聯(lián)的電氣結(jié)構(gòu)，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱需要設(shè)置兩個(gè)功能完全一樣的通信接口(分別以上行通信接口和下行通信接口命名)以及兩個(gè)功能完全一樣的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口(分別以上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口命名)。也就是說，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的第二通信接口均包括功能相同的上行通信接口和下行通信接口，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口均包括功能相同的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口。此外，為便于物理區(qū)分不同大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱之間的物理地址，在各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱內(nèi)均設(shè)計(jì)集線箱模塊地址設(shè)定電路，該集線箱模塊地址設(shè)定電路與通道選擇控制電路相連。所述集線箱模塊地址設(shè)定電路可以優(yōu)選為多位(如8位)的撥碼開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)地址編碼，以8位為例，可以產(chǎn)生O 255共計(jì)256個(gè)不同的地址編碼。集線箱模塊地址設(shè)定電路將產(chǎn)生的地址編碼輸入至通道選擇控制電路，通道選擇電路輸出的對(duì)繼電器陣列相應(yīng)通道的繼電器進(jìn)行通道閉合或通道斷開操作的控制信息中附帶有該大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的物理地址。如圖4所示的若干個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱串聯(lián)連接示意圖，該實(shí)施例中，將第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱標(biāo)記為大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱1#，第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱標(biāo)記為大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#，第三個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng) 集線箱標(biāo)記為大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱3#(圖中未畫出)，每個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱都具有上行通信接口、下行通信接口、上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口，若干個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱串聯(lián)連接通過上行通信接口、下行通信接口、上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口、下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口、通信電纜I、通信電纜2、安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜I、安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜2等實(shí)現(xiàn)。大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱1#的下行通信接口通過通信電纜I與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#的上行通信接口連接，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱1#的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口通過安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜I與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口連接。這樣就實(shí)現(xiàn)了大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱1#與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#的串聯(lián)連接，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#與后續(xù)的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的串聯(lián)連接方法與此雷同。如大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱3#的串聯(lián)連接，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#的下行通信接口通過通信電 纜2與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱3#的上行通信接口連接，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱2#的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口通過安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜2與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱3#的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口連接。以此類推實(shí)現(xiàn)各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的串聯(lián)連接。圖5為本實(shí)用新型裝置與安全監(jiān)測(cè)儀器及安全監(jiān)測(cè)儀器側(cè)讀儀表的電氣連接示意圖。集線箱控制器與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的電氣連接由各自的通信接口通過通信電纜實(shí)現(xiàn)。安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列用于連接各安全監(jiān)測(cè)儀器，即安全監(jiān)測(cè)儀器與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的電氣連接由安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列通過通信電纜實(shí)現(xiàn)；安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口用于連接安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表，即安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的電氣連接由各自的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線接口通過安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜實(shí)現(xiàn)。當(dāng)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱為若干個(gè)串聯(lián)連接時(shí)，集線器控制器的第一通信接口通過一根通信電纜(如命名為第一通信電纜)與第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱(如圖4所示的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱1#)的上行通信接口連接，第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱(如圖4所示的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱W的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口用于通過一根安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜(如命名為第一安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜)與安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表連接。本實(shí)用新型裝置的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱與集線箱控制器配合使用實(shí)現(xiàn)無源自動(dòng)化通道切換控制，結(jié)合圖6，該裝置的優(yōu)選工作流程圖如下步驟1，需要建立本實(shí)用新型裝置中的大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱與集線箱控制器的物理連接，即集線箱控制器通過第一通信接口與通信電纜建立連接，同時(shí)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱也通過第二通信接口與通信電纜建立連接，簡(jiǎn)稱控制器與集線箱通過通信電纜建立物理連接。當(dāng)然，也需要建立本實(shí)用新型裝置與安全監(jiān)測(cè)儀器及安全監(jiān)測(cè)儀器側(cè)讀儀表的電氣連接。當(dāng)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱采用多個(gè)時(shí)，需要將各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱串聯(lián)連接。在實(shí)際操作中，這樣的物理連接可能在第一次施工結(jié)束后就一直保持著，在這種狀況下，可以跳過此步驟。步驟2，集線箱控制器開機(jī)工作，集線箱控制器在開機(jī)后先進(jìn)行初始化操作，同時(shí)通過通信電纜給大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱供電。步驟3，集線箱控制器初始化結(jié)束后進(jìn)入待機(jī)工作狀態(tài)，集線箱控制器可以通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的通道選擇，在通道選定后，按“確認(rèn)”鍵，集線箱控制器由電力載波信號(hào)發(fā)生器把通道命令碼(此時(shí)為通道選擇命令碼)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電力載波信息碼，再通過通信電纜傳遞給大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱。大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的電力載波解碼電路把電力載波信息碼還原成通道選擇命令碼。步驟4，通道選擇命令碼傳輸給通道選擇控制電路，驅(qū)動(dòng)繼電器陣列中的相應(yīng)繼電器工作，使相應(yīng)的通道閉合，由該通道接入的安全監(jiān)測(cè)儀器的芯線與安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜建立連接，實(shí)現(xiàn)通道選擇功能。這時(shí)安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表通過安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜就能獲得被選擇通道安全監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)量值。步驟5，在完成對(duì)被選擇通道安全監(jiān)測(cè)儀器的測(cè)量之后，集線箱控制器由電力載波信號(hào)發(fā)生器把通道命令碼(此時(shí)為通道選擇撤消命令碼)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電力載波信息碼，再通過通信電纜傳遞給大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱。 大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的電力載波解碼電路把電力載波信息碼還原成通道選擇撤消命令碼。通道選擇撤消命令碼傳輸給通道選擇控制電路，驅(qū)動(dòng)繼電器陣列中的相應(yīng)繼電器工作，使相應(yīng)的通道斷開，由該通道接入的安全監(jiān)測(cè)儀器的芯線與安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜的物理連接斷開，實(shí)現(xiàn)通道選擇撤消功倉泛。步驟6，在所有測(cè)量工作結(jié)束之后，集線箱控制器關(guān)機(jī)，撤消對(duì)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的供電，恢復(fù)到無源狀態(tài)。若有需要，還應(yīng)該徹底斷開集線箱控制器與大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱之間的物理連接。本實(shí)用新型的該裝置將大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱與集線箱控制器配對(duì)使用，并采用電力載波通信的方式進(jìn)行通信，大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱在集線箱控制器的操控下，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化通道切換控制，并且大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱本身為無源形式，其工作電源由集線箱控制器在通信的同時(shí)在線供給，實(shí)現(xiàn)供電與通信復(fù)用，解決了現(xiàn)有的大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)化產(chǎn)品需要供電而巖土工程現(xiàn)場(chǎng)找不到電源的問題，對(duì)實(shí)現(xiàn)施工期的大壩安全監(jiān)測(cè)具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。此外該裝置可以將大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱放置在現(xiàn)場(chǎng)，而將集線箱控制器放在遠(yuǎn)地，兩者通過較長(zhǎng)的通信電纜進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的電力載波通信，以確保操作人員的安全性，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)地操控，同時(shí)減少了電纜使用長(zhǎng)度總量。應(yīng)當(dāng)指出，以上所述具體實(shí)施方式
可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造進(jìn)行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，其特征在于，包括大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱、集線箱控制器和通信電纜，所述集線箱控制器包括相互連接的電カ載波信號(hào)發(fā)生器和微控制器，電カ載波信號(hào)發(fā)生器連接有第一通信接ロ，微控制器連接有顯示設(shè)備、操作指令輸入設(shè)備和電源接ロ ；所述大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱包括依次連接的第二通信接ロ、電カ載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列，所述繼電器陣列上設(shè)置有安全監(jiān)測(cè)儀器接ロ陣列和安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ，還包括從第二通信接口中獲取電源的取電電路，該取電電路對(duì)電カ載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列供電；所述通信電纜連接第一通信接口和第二通信接ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱為若干個(gè)，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的第二通信接ロ均包括功能相同的上行通信接口和下行通信接ロ，各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ均包括功能相同的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口和下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ ；所述集線器控制器的第一通信接ロ通過第一通信電纜與第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接ロ連接，第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行通信接ロ通過第二通信電纜與第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接ロ連接，第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行通信接ロ通過第三通信電纜與第三個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行通信接ロ連接；第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ用于通過第一安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與安全監(jiān)測(cè)儀器測(cè)讀儀表連接，第一個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ通過第二安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ連接，第二個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的下行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ通過第三安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線電纜與第三個(gè)大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的上行安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接ロ連接，以此類推實(shí)現(xiàn)各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在干，所述各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱還包括集線箱模塊地址設(shè)定電路，所述集線箱模塊地址設(shè)定電路與通道選擇控制電路相連，集線箱模塊地址設(shè)定電路用于區(qū)分各大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱的物理地址并將所述物理地址進(jìn)行編碼輸入至通道選擇控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述集線箱模塊地址設(shè)定電路為撥碼開關(guān)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的裝置，其特征在于，所述取電電路包括并聯(lián)的穩(wěn)壓器件和電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的裝置，其特征在于，所述集線箱控制器還包括電池及充電管理電路，所述電池及充電管理電路設(shè)置于微控制器和電源接ロ之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的裝置，其特征在于，所述集線箱控制器中的電カ載波信號(hào)發(fā)生器為脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱自動(dòng)通道切換控制的裝置，該裝置包括大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱、集線箱控制器和通信電纜，集線箱控制器包括相互連接的電力載波信號(hào)發(fā)生器和微控制器，電力載波信號(hào)發(fā)生器連接有第一通信接口，微控制器連接有顯示設(shè)備、操作指令輸入設(shè)備和電源接口；大壩監(jiān)測(cè)儀器自動(dòng)集線箱包括依次連接的第二通信接口、電力載波解碼電路、通道選擇控制電路和繼電器陣列，繼電器陣列上設(shè)置有安全監(jiān)測(cè)儀器接口陣列和安全監(jiān)測(cè)儀器芯線總線接口，還包括取電電路；通信電纜連接第一通信接口和第二通信接口。該裝置使大壩監(jiān)測(cè)儀器集線箱實(shí)現(xiàn)無源化工作及自動(dòng)化通道切換控制，對(duì)實(shí)現(xiàn)施工期的大壩安全監(jiān)測(cè)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202372845SQ20112053768
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者毛良明, 江修, 沈省三 申請(qǐng)人:基康儀器(北京)有限公司