專利名稱:基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置可以在移動運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳或不能覆蓋的地區(qū)，部署低成本、高可靠的邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決上述情況下數(shù)據(jù)遠程可靠回傳的問題；同時，在發(fā)生自然災(zāi)害地面基礎(chǔ)通信設(shè)施失效時，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。此外，通過貼片式北斗嵌入式通信模塊集成到邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置電路板上，貼片式北斗嵌入式通信模塊直接與采集儀MCU通信，實現(xiàn)了北斗邊坡監(jiān)測設(shè)施的小型化和通信可靠性，同時降低系統(tǒng)整體成本。另外，采用正弦波低壓掃頻激振技術(shù)，減少一般高壓脈沖式激振對傳感器的壽命損傷；并且，能夠通過溫度補償修正采集的壓力值，使測值更精確。
【專利說明】
基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及邊坡檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，路橋建設(shè)、露天礦山開采等形成的大量邊坡成為危害國民經(jīng)濟安全的重大隱患，亟需進行有效的監(jiān)測，邊坡監(jiān)測使用的接觸式監(jiān)測儀器如裂縫計、應(yīng)力計等及其數(shù)據(jù)采集裝置安裝在邊坡表面或植入邊坡體內(nèi)部，采集裝置的供電采用有線供電或太陽能/風(fēng)力發(fā)電等，通信方式有的在邊坡表面架設(shè)有線通信，有的采用WLAN或依靠移動運營商提供的GPRS、CDMA等移動數(shù)據(jù)接入實現(xiàn)無線通信，但是在邊坡工程集中的西部地區(qū)和許多偏遠地區(qū)，架設(shè)有線通信極為困難，移動運營商的移動數(shù)據(jù)接入或者信號微弱、不夠穩(wěn)定，或者根本沒用覆蓋，給邊坡監(jiān)測裝置的部署帶來困難;另一方面，一旦發(fā)生洪水、地震等自然災(zāi)害，地面部署的通信網(wǎng)絡(luò)有可能遭到破壞而失效，無法保證邊坡監(jiān)測系統(tǒng)通信的可靠性。
[0003]中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigat1n Satellite System，BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其具有世界上其他主流衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所不具有的雙向報文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個漢字的短報文信息(最新版本最多可以達到120個漢字)，且該系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋亞太地區(qū)，能夠為覆蓋地區(qū)提供穩(wěn)定的雙向通信服務(wù)，非常適合移動運營商移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全地區(qū)邊坡工程監(jiān)測的雙向遠程數(shù)據(jù)通信。
[0004]目前，使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)采集單元需要連接北斗用戶機，其監(jiān)控中心單元需要連接北斗指揮機，北斗指揮機和北斗用戶機之間通過北斗衛(wèi)星傳輸單元實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)通信。然而，北斗指揮機和北斗用戶機屬于單獨的系統(tǒng)部件，其體積龐大且成本高，均需單獨的供電，且北斗用戶機是通過RS232或RS485接口與數(shù)據(jù)采集單元連接的，而RS232或RS485屬于串行數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)校核機制較弱，在環(huán)境惡劣的邊坡工程監(jiān)測應(yīng)用中，連接的可靠性非常容易受到外界因素的干擾導(dǎo)致北斗用戶機與數(shù)據(jù)采集單元之間的連接失效從而導(dǎo)致通信失敗，非常不適合邊坡工程監(jiān)測測點多且分布廣的監(jiān)測方式。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，具有低成本、高可靠性的優(yōu)點。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，包括:衛(wèi)星天線、UPS功能模塊，以及分別與所述UPS功能模塊相連的變壓器、蓄電池、主采集模塊與數(shù)個擴展采集模塊;其中:
[0008]所述主采集模塊中貼片式北斗通信模塊通過饋線引出連接所述衛(wèi)星天線，且所述貼片式北斗通信模塊通過TTL電平的數(shù)據(jù)接口與主采集模塊中的MCU相連；
[0009]所述主采集模塊與每一擴展采集模塊均分別連有多個具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴展采集模塊之間采用地址編碼的方式電性連接。
[0010]進一步的，所述主采集模塊中還包括:分別與所述MCU相連的寬壓輸入電源變換電路、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路、地址擴展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲電路。
[0011 ]進一步的，所述每一擴展采集模塊中均包括:MCU以及分別與所述MCU相連的寬壓輸入電源變換電路、地址擴展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲電路。
[0012]進一步的，所述寬壓輸入電源變換電路的電源輸入為9-36V寬壓直流。
[0013]進一步的，所述主采集模塊與每一擴展采集模塊均分別連有至多16個振弦式且具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
[0014]由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，一方面，在移動運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳的地區(qū)，能夠通過北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信的方式，部署低成本、高可靠的邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);或在發(fā)生自然災(zāi)害地面基礎(chǔ)通信設(shè)施失效時，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。另一方面，通過貼片式北斗嵌入式通信模塊集成到邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置電路板上，實現(xiàn)了北斗監(jiān)測設(shè)施的小型化和易部署性。另外，模塊化的設(shè)計、低電壓正弦掃頻激振、等精度測頻、阻值法測溫等技術(shù)的綜合集成，也提高了露天邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置部署的靈活性、功能的完整性。
【附圖說明】

[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的主采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的擴展采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0020]本實用新型主要是針對在偏遠地區(qū)的各類邊坡安全監(jiān)測工程中，使用的GPRS等通信方式可靠性差等問題，提出了將低成本的嵌入式北斗數(shù)據(jù)傳輸模塊集成到邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置中，完成移動運營商網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋地區(qū)邊坡監(jiān)測工程數(shù)據(jù)采集和遠程傳輸。針對北斗指揮機和北斗用戶機體積龐大、成本高、與數(shù)據(jù)采集單元連接不夠可靠的問題，提出將嵌入式北斗數(shù)據(jù)傳輸模塊集成到邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的電路中，通過TTL電平的通信接口直接與數(shù)據(jù)采集裝置的微處理器連接，減少了數(shù)據(jù)周轉(zhuǎn)，大大提高連接的可靠性。
[0021]圖1為本實用新型實施例提供的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，其主要包括:衛(wèi)星天線、UPS功能模塊，以及分別與所述UPS功能模塊相連的變壓器、蓄電池、主采集模塊與數(shù)個擴展采集模塊;其中:
[0022]所述主采集模塊中貼片式北斗通信模塊通過饋線引出連接所述衛(wèi)星天線，且所述貼片式北斗通信模塊通過TTL電平的數(shù)據(jù)接口與主采集模塊中的MCU相連；
[0023]所述主采集模塊與每一擴展采集模塊均分別連有多個具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴展采集模塊之間采用地址編碼的方式電性連接。
[0024]圖1中，外部輸入的220V交流電(也可以采用太陽能、風(fēng)力發(fā)電等方式)經(jīng)變壓器變成低電壓交流電壓，輸入UPS功能模塊，UPS功能模塊給蓄電池充電，并同時以蓄電池作為后備電源，若外部輸入220V交流電中斷，UPS功能模塊可以自動切換到電池供電狀態(tài)，保證后面的設(shè)備不斷電，UPS功能模塊用同一輸出并行給主采集模塊和擴展采集模塊供電。
[0025]如圖2所示為主采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，除了前文所述的MCU與貼片式北斗通信模塊之外，還包括:分別與所述MCU相連的寬壓輸入電源變換電路、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路、地址擴展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲電路。其中，寬壓輸入電源變換電路的電源輸入為9-36V寬壓直流，且具有防反接功能，輸入不分正負極；網(wǎng)絡(luò)通信接口電路是連接采集主機的一種方式，所有設(shè)備參數(shù)和采集參數(shù)配置以TCP/IP協(xié)議通過RJ45網(wǎng)口進行;地址擴展電路用于擴展采集模塊的地址擴展，增加連接傳感器的數(shù)量;激振電路為正弦波低壓掃頻激振;測頻電路采用等精度測頻原理測頻;測溫電路采用測電阻法測溫。
[0026]所述的貼片式北斗通信模塊可直接焊接在邊坡數(shù)據(jù)采集裝置的主電路板上，與MCU通過TTL電平的數(shù)據(jù)接口連接，貼片式北斗通信模塊通過SMA接口引出接至北斗衛(wèi)星天線，完成采集數(shù)據(jù)的遠程傳輸；
[0027]本實用新型實施例中，主采集模塊共可以連接16支振弦式且具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
[0028]如圖3所示為擴展采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，所述擴展采集模塊與主采集模塊相比，減少了網(wǎng)絡(luò)通信接口電路與貼片式北斗通信模塊兩部分，其他部分結(jié)構(gòu)相同，主要功能是通過采集模塊的地址擴展來增加連接傳感器的數(shù)量，每塊擴展采集模塊也可以連接16支振弦式且具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
[0029]本實用新型實施例所提供的上述方案，可以在移動運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳或不能覆蓋的地區(qū)，部署低成本、高可靠的邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決上述情況下數(shù)據(jù)遠程可靠回傳的問題；同時，在發(fā)生自然災(zāi)害地面基礎(chǔ)通信設(shè)施失效時，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。此外，通過貼片式北斗嵌入式通信模塊集成到邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置電路板上，貼片式北斗嵌入式通信模塊直接與采集儀MCU通信，實現(xiàn)了北斗邊坡監(jiān)測設(shè)施的小型化和通信可靠性，同時降低系統(tǒng)整體成本。另外，采用正弦波低壓掃頻激振技術(shù)，減少一般高壓脈沖式激振對傳感器的壽命損傷;并且，能夠通過溫度補償修正采集的壓力值，使測值更精確。
[0030]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括:衛(wèi)星天線、UPS功能模塊，以及分別與所述UPS功能模塊相連的變壓器、蓄電池、主采集模塊與數(shù)個擴展采集模塊;其中: 所述主采集模塊中貼片式北斗通信模塊通過饋線引出連接所述衛(wèi)星天線，且所述貼片式北斗通信模塊通過TTL電平的數(shù)據(jù)接口與主采集模塊中的MCU相連； 所述主采集模塊與每一擴展采集模塊均分別連有多個具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴展采集模塊之間采用地址編碼的方式電性連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述主采集模塊中還包括:分別與所述MCU相連的寬壓輸入電源變換電路、網(wǎng)絡(luò)通信接口電路、地址擴展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述每一擴展采集模塊中均包括:MCU以及分別與所述MCU相連的寬壓輸入電源變換電路、地址擴展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲電路。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述寬壓輸入電源變換電路的電源輸入為9-36V寬壓直流。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述主采集模塊與每一擴展采集模塊均分別連有至多16個振弦式且具有溫度補償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
【文檔編號】G08C17/02GK205722356SQ201620252392
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】王利崗, 楊斐文, 劉冠洲, 余樂文
【申請人】北京礦冶研究總院