一種基于gps同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)安全檢測設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前針對大型橋梁等大型結(jié)構(gòu)物的整體動態(tài)特征分析，都需要在被測結(jié)構(gòu)物分布上安裝多個(gè)傳感器測點(diǎn)，這些傳感器測點(diǎn)分布較廣，有時(shí)候很難將所有傳感器的通過線纜連接到同一個(gè)采集器上，從而無法實(shí)現(xiàn)多個(gè)測點(diǎn)的同步采集。
[0003]所監(jiān)測的結(jié)構(gòu)物要求具有實(shí)時(shí)性，例如地震、臺風(fēng)、交通事故等等，對于各部位監(jiān)測數(shù)據(jù)需要非常準(zhǔn)確的時(shí)間同步，而一般的數(shù)據(jù)采集技術(shù)難以達(dá)到監(jiān)測要求，若未采用時(shí)鐘同步技術(shù)，極有可能造成各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí)間上的微小誤差，不僅造成監(jiān)測結(jié)果的不準(zhǔn)確，還嚴(yán)重影響了對結(jié)構(gòu)物健康情況的研究和分析?，F(xiàn)有技術(shù)中，多臺設(shè)備間實(shí)現(xiàn)同步方式多采用同步信號線的方式，即一臺設(shè)備作為主機(jī)，其他設(shè)備作為從機(jī)，開始采樣時(shí)，主機(jī)將同步時(shí)鐘通過差分信號線通過同步線發(fā)送給其他從機(jī)，從而達(dá)到多臺設(shè)備同步采樣的目的。這種方式雖然能夠解決多臺設(shè)備間的同步問題，但是同步信號線會受到衰減、干擾等影響一般距離不能超過百米，這樣就大大限制了采用同步線的方式使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到同步采集的目的，而且這種方式帶來的布線人力、物力成本也是很大的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決上述問題，提供一種具有高精度、授時(shí)同步、并將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膫鞲袛?shù)據(jù)采集裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，包括傳感器、電源模塊、處理器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、定位和授時(shí)模塊，其特征在于，所述傳感器連接有FPGA芯片，通過FPGA芯片將傳感信號傳輸至所述處理器;所述定位和授時(shí)模塊為GPS接收器，該GPS接收器內(nèi)置有GPS秒脈沖模塊，該GPS接收器控制端與所述處理器連接，信號觸發(fā)端連接了上述FPGA芯片；所述處理器還分別連接有計(jì)時(shí)模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，并通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)采集終端連接。
[0007]所述傳感器與所述FPGA芯片間還設(shè)有信號調(diào)理電路，通過信號調(diào)理電路，將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為適應(yīng)FPGA芯片的信號。
[0008]所述計(jì)時(shí)模塊內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘單元，該時(shí)鐘單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘以所述GPS接收器的UTC時(shí)標(biāo)為基準(zhǔn)并實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。
[0009]所述計(jì)時(shí)模塊為RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。
[0010]所述數(shù)據(jù)存儲模塊為SD卡存儲器，并于采集裝置表面設(shè)有SD卡插卡端。
[0011 ]所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為DTU無線傳輸器。
[0012]本發(fā)明的基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，利用GPS秒脈沖的精確性和絕對時(shí)標(biāo)，可對傳感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對發(fā)生時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間讀數(shù)標(biāo)注，從而保證同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)間精度;同時(shí)采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，大大擴(kuò)大了感應(yīng)器的分布范圍。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的各模塊連接框圖。
[0014]圖示說明:1-傳感器、2-信號調(diào)理電路、3-FPGA芯片、4-處理器、5-SD卡存儲器、6-RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、7-GPS接收器、8-DTU無線傳輸器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
[0016]如圖所示的基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，包括傳感器(1)、處理器(4)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源模塊，處理器(4)為Cortex-AS處理器(4)。傳感器(1)的輸出端與信號調(diào)理電路(2)連接，經(jīng)信號調(diào)理電路(2)將傳感器(1)輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，與FPGA芯片(3)連接，通過FPGA芯片(3)將傳感信號傳輸至所述處理器(4)。處理器(4)連接有GPS接收器(7)，該GPS接收器(7)內(nèi)置有GPS秒脈沖模塊，使GPS秒脈沖信號作為裝置的計(jì)時(shí)信號，GPS接收器(7)控制端與所述處理器(4)連接，其信號觸發(fā)端連接了上述FPGA芯片(3)。
[0017]所述處理器(4)還分別連接有RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(6)和SD卡存儲器(5)，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(6)的本地時(shí)刻以GPS接收器(7)的UTC時(shí)標(biāo)為基準(zhǔn)并實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，通過GPS接收器(7)的同步收拾，使本裝置的所采集的傳感數(shù)據(jù)的時(shí)刻以及分布在其他位置的相同裝置的數(shù)據(jù)時(shí)刻均與UTC時(shí)標(biāo)保持一致。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為DTU無線傳輸器(8)，通過DTU無線傳輸器
(8)，將本采集裝置所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)按需發(fā)送至對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集終端。
[0018]本采集裝置使用時(shí)，當(dāng)所有分別點(diǎn)的采集裝置均通電并啟動后，對應(yīng)的采集終端會讀取采集裝置中DTU無線傳輸器(8)的在線狀態(tài)，待所有采集裝置的無線傳輸器穩(wěn)定在線后，通過采集終端設(shè)置同步采集時(shí)間和采集時(shí)長，例如每天的中午12點(diǎn)整進(jìn)行同步采集，采集時(shí)長為5分鐘。而后采集終端會將該時(shí)間信息無線發(fā)送至各個(gè)采集裝置中，采集裝置通過DTU無線傳輸器(8)接收到信息后會存儲在本地的SD卡中，并通過RTC時(shí)鐘芯片讀取本地實(shí)時(shí)時(shí)間與該時(shí)間進(jìn)行比較，采集裝置的本地實(shí)時(shí)時(shí)間通過GPS接收發(fā)送的UTC時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)并同步，因本地實(shí)時(shí)時(shí)間受晶體漂移及離散型影響，采集設(shè)備會每天固定某一時(shí)刻對準(zhǔn)GPS接收器(7)輸出的UTC時(shí)間，保證每天的時(shí)間誤差在允許范圍內(nèi)。
[0019]當(dāng)采集裝置的本地時(shí)間距離遠(yuǎn)程服務(wù)器設(shè)定的采集時(shí)間接近時(shí)，此時(shí)處理器(4)會通過邏輯電平控制FPGA芯片(3)的運(yùn)行，同時(shí)FPGA芯片(3)利用GPS秒脈沖作為計(jì)時(shí)信號，使下一個(gè)GPS秒脈沖上升沿作為采集觸發(fā)信號，并啟動倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，所有分布點(diǎn)的采集裝置中的FPGA芯片(3)均同時(shí)觸發(fā)，使所有采集裝置同步觸發(fā)并采集所在的傳感數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了全分布區(qū)域內(nèi)的采集裝置同步采集。當(dāng)觸發(fā)采集數(shù)據(jù)的時(shí)長達(dá)到設(shè)定后，會存儲在采集裝置中的SD卡存儲器(5)中，最后再通過DTU無線傳輸器(8)將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至米集終端。
[0020]以上所述僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形、改進(jìn)及替代，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，包括傳感器、電源模塊、處理器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、定位和授時(shí)模塊，其特征在于，所述傳感器連接有FPGA芯片，通過FPGA芯片將傳感信號傳輸至所述處理器;所述定位和授時(shí)模塊為GPS接收器，該GPS接收器內(nèi)置有GPS秒脈沖模塊，該GPS接收器控制端與所述處理器連接，信號觸發(fā)端連接了上述FPGA芯片；所述處理器還分別連接有計(jì)時(shí)模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，并通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)采集終端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述傳感器與所述FPGA芯片間還設(shè)有信號調(diào)理電路，通過信號調(diào)理電路，將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為適應(yīng)FPGA芯片的信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述計(jì)時(shí)模塊內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘單元，該時(shí)鐘單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘以所述GPS接收器的UTC時(shí)標(biāo)為基準(zhǔn)并實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述計(jì)時(shí)模塊為RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲模塊為SD卡存儲器，并于采集裝置表面設(shè)有SD卡插卡端。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為DTU無線傳輸器。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于GPS同步授時(shí)的傳感數(shù)據(jù)采集裝置，包括傳感器、電源模塊、處理器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、定位和授時(shí)模塊，其中，傳感器連接有FPGA芯片，通過FPGA芯片將傳感信號傳輸至所述處理器；定位和授時(shí)模塊為GPS接收器，該GPS接收器內(nèi)置有GPS秒脈沖模塊，該GPS接收器控制端與處理器連接，信號觸發(fā)端連接了上述FPGA芯片；處理器還分別連接有計(jì)時(shí)模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，并通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與數(shù)據(jù)采集終端連接。本發(fā)明利用GPS秒脈沖的精確性和絕對時(shí)標(biāo)，可對傳感器的感應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對發(fā)生時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間讀數(shù)標(biāo)注，從而保證同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)間精度；同時(shí)采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，大大擴(kuò)大了感應(yīng)器的分布范圍。
【IPC分類】G05B19/042, H04W84/18
【公開號】CN105487448
【申請?zhí)枴緾N201511023757
【發(fā)明人】楊圣超, 王輔宋, 劉文峰, 謝鎮(zhèn), 劉付鵬, 劉國勇, 李松
【申請人】中交路橋技術(shù)有限公司, 江西飛尚科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月30日