專利名稱：一種大體積混凝土溫度采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于基建工程混凝土施工領(lǐng)域，特別是ー種大體積混凝土溫度采集裝置。
背景技術(shù)：
大體積混凝土施工過程中的溫度監(jiān)測是大型基建工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測，采用差阻式溫度計(jì)，人工讀數(shù)，普遍存在數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不及時(shí)、不全面等問題，數(shù)據(jù)采集的勞動(dòng)強(qiáng)度高，不利于實(shí)現(xiàn)大體積混凝土的精細(xì)化溫度控制。應(yīng)用數(shù)字傳感技術(shù)開發(fā)混凝土溫度采集裝置，對提高大體積混凝土的精細(xì)化溫度控制水平有十分重要的意義。目前的混凝土溫度監(jiān)測過程中，普遍采用的是差阻式溫度計(jì)，主要有鉬電阻溫度計(jì)和銅電阻溫度計(jì)，由于其工作特性，無法對每只溫度計(jì)予以標(biāo)識(shí)，不便于使用時(shí)對其進(jìn)行 管理。另外，現(xiàn)有溫度采集裝置普遍存在體積大，攜帯不便，且無法實(shí)現(xiàn)溫度采集裝置與傳感器、溫度采集裝置與PC工作站、中心服務(wù)器之間的信號(hào)交互。數(shù)字式溫度監(jiān)測和采集裝置在エ業(yè)領(lǐng)域的永久性溫度監(jiān)測中，在大體積混凝土溫控中已有局部應(yīng)用，其主要原理是采用DS18B20作為傳感器，但是此種采集裝置設(shè)計(jì)為固定式的多路采集裝置、使用外部電源供電，使用無線通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，此種應(yīng)用模式需要有穩(wěn)定的外部電源長期供電，設(shè)備投入量大，施工周期長，特別不適用于大體積混凝土澆筑期間及養(yǎng)護(hù)前期復(fù)雜的現(xiàn)場條件，難以滿足靈活的溫度數(shù)據(jù)采集需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種快速、準(zhǔn)確，可即插即用，可通過無線方式或數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的大體積混凝土溫度采集裝置。本實(shí)用新型是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的ー種大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于包括溫度傳感器埋設(shè)在混凝土內(nèi)部，用于獲取埋設(shè)部位的溫度信息；數(shù)據(jù)采集模塊與所述溫度傳感器通訊，獲取并解析溫度傳感器發(fā)送的傳感器序列號(hào)及當(dāng)前的溫度信息；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)采集的綜合信息，所述綜合信息包括采集時(shí)間、傳感器序列號(hào)、溫度值；數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將存儲(chǔ)的綜合信息發(fā)送到PC工作站，進(jìn)入中心服務(wù)器；中央處理單元與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，用于數(shù)據(jù)處理；電源模塊負(fù)責(zé)給所述裝置所有用電單元供電。還包括顯示模塊與所述中央處理單元連接，用于實(shí)時(shí)顯示采集裝置的狀態(tài)，包括當(dāng)前時(shí)亥|J、連接的溫度傳感器數(shù)目、累計(jì)存儲(chǔ)的溫度記錄數(shù)、采集狀態(tài)、電源狀態(tài)；[0015]鍵盤與所述中央處理單元連接，包括9個(gè)按鍵，用于進(jìn)行電源開關(guān)、采集模式切換、顯示模式切換、屏幕背光開關(guān)、無線發(fā)送及其它自定義操作。所述溫度傳感器至少為兩個(gè)，每個(gè)溫度傳感器分別埋設(shè)在混凝土內(nèi)部的不同位置。所述溫度傳感器采用DS18B20芯片，用一體成型的不銹鋼圓柱形外殼和環(huán)氧樹脂密實(shí)封裝，外接三芯傳感器線纜。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一個(gè)三芯航空接頭，外接可更換式采集線纜，通過專用線夾與三芯傳感器線纜相連，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括自動(dòng)與手動(dòng)兩種采集模式，支持總長度在300米以內(nèi)的I 8只溫度傳感器的ー線制并行采集。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)有ZigBee無線通訊和USB串ロ兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的大體積混凝土溫度采集裝置中數(shù)據(jù)采集模塊可以與溫度傳感器即插即用，數(shù)據(jù)采集前無需對裝置進(jìn)行初始化，可直接進(jìn)行溫度采集；由于采用了 ZigBee無線通訊和USB串ロ兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，克服了在線式溫度監(jiān)測系統(tǒng)布線困難、可用性差、采集效率低、設(shè)備投入大的弊端，并在施工現(xiàn)場較為惡劣的環(huán)境條件下，保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠性，滿足了大體積混凝土施工現(xiàn)場的大批量數(shù)據(jù)采集需求。本實(shí)用新型可用來滿足大體積混凝土施工期的溫度數(shù)據(jù)采集，具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、及時(shí)、操作靈活、環(huán)境適用性強(qiáng)、實(shí)施成本低等特點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例進(jìn)ー步說明本實(shí)用新型。如圖I所示，ー種大體積混凝土溫度采集裝置，包括溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、中央處理單元、顯示模塊、電源模塊及鍵盤。所述溫度傳感器采用DS18B20芯片，用一體成型的不銹鋼圓柱形外殼和環(huán)氧樹脂密實(shí)封裝，外接三芯傳感器線纜，溫度傳感器埋設(shè)在混凝土內(nèi)部，用于獲取埋設(shè)部位的溫度信息。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一個(gè)三芯航空接頭，外接可更換式采集線纜，并可隨時(shí)更換。該模塊通過專用線夾與三芯傳感器線纜相連，通過改良的電路設(shè)計(jì)，支持總長度在300米以內(nèi)的1-8只傳感器的ー線制并行采集。該模塊具有自動(dòng)與手動(dòng)兩種采集模式，在自動(dòng)模式下，數(shù)據(jù)采集模塊自動(dòng)偵測傳感器的連接狀態(tài)與連接數(shù)量，及時(shí)采集各個(gè)傳感器的序列號(hào)與溫度值，測值穩(wěn)定后自動(dòng)觸發(fā)溫度存儲(chǔ)操作。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊使用容量為512K的ROM存儲(chǔ)芯片，用來存儲(chǔ)采集的綜合信息，包括采集時(shí)間、傳感器序列號(hào)、溫度值。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊用來將存儲(chǔ)的信息發(fā)送到PC工作站，進(jìn)入中心服務(wù)器。模塊提供ー個(gè)ZigBee無線通訊接ロ及ー個(gè)USB接ロ，可以通過無線方式或數(shù)據(jù)線接入連接計(jì)算機(jī)，與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的同歩。在無網(wǎng)絡(luò)的情況下可以采用UBS接入模式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；在場地較為開闊、無線通訊正常的情況下可使用無線通訊發(fā)送數(shù)據(jù)。所述顯示模塊用來實(shí)時(shí)顯示采集裝置的狀態(tài)，包括當(dāng)前時(shí)刻、連接的傳感器數(shù)目、累計(jì)存儲(chǔ)的溫度記錄數(shù)、采集狀態(tài)、電源狀態(tài)。顯示模塊使用128*64的圖形液晶顯示器，帶背光，分4行顯示。顯示模塊實(shí)現(xiàn)兩種顯示模式，主屏幕顯示當(dāng)前的時(shí)間，電池電量，連接狀態(tài)，連接傳感器數(shù)量、各個(gè)傳感器溫度值及累計(jì)存儲(chǔ)計(jì)數(shù)；詳細(xì)信息模式下，顯示當(dāng)前連接的各個(gè)傳感器的序列號(hào)后6位及對應(yīng)的溫度值。所述電源模塊用于實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換、電池充電、設(shè)備供電與電量檢測。裝置使用鋰電池供電，提供兩路獨(dú)立的電源，分別供給裝置主機(jī)與溫度傳感器。電源模塊提供防電涌及短路保護(hù)功能，保護(hù)傳感器與裝置主機(jī)在異常狀況下 不被燒壞。所述鍵盤采用防水設(shè)計(jì)，接ロ板可単獨(dú)插拔，提供3*3共9個(gè)觸控式按鍵；其中6個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)切換、背光開關(guān)、手動(dòng)存儲(chǔ)與翻頁、顯示切換、無線發(fā)送功能；其余3個(gè)按鍵功能可另行配置，保證個(gè)別按鈕長時(shí)間使用失靈時(shí)可隨時(shí)替換。所述中央處理單元與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、顯示模塊、電源模塊和鍵盤相連接，用于數(shù)據(jù)處理。本裝置與配套管理軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了大體積混凝土施工過程中溫度的快速、精確采集，克服了傳統(tǒng)的采集方法效率低，差錯(cuò)率高的缺陷。利用數(shù)字傳感器的單總線特點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集模塊可通過電纜串接多只溫度傳感器，可一次采集多個(gè)數(shù)據(jù)。設(shè)備支持ZigBee無線傳輸與USB串ロ通訊傳輸兩種模式，能較好地適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，保證了設(shè)備的可用性；較傳統(tǒng)的采集手段，溫度數(shù)據(jù)采集效率提高80%，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度提高90%。該裝置的使用操作步驟為I、混凝土施工過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求將溫度傳感器埋設(shè)到混凝土內(nèi)部，使用三芯水エ電纜將溫度傳感器引出到合適的采集部位，并將多個(gè)傳感器并列連接為ー組(可使用集線器)；2、打開本裝置電源開關(guān)，將連接線夾與溫度傳感器引出線逐一連接，其中，紅色為電源線、藍(lán)色為信號(hào)線、棕色為地線；3、裝置自動(dòng)識(shí)別連接狀態(tài)，讀值穩(wěn)定后自動(dòng)記錄采集時(shí)間、序列號(hào)及溫度值；或手動(dòng)觸發(fā)并存儲(chǔ)，采集計(jì)數(shù)器累加；4、在ZigBee網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，人工觸發(fā)將采集的溫度數(shù)據(jù)上傳到指定計(jì)算機(jī)，或?qū)⒈静杉b置通過連接線與計(jì)算機(jī)相連。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技木。
權(quán)利要求1.ー種大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于，包括 溫度傳感器埋設(shè)在混凝土內(nèi)部，用于獲取埋設(shè)部位的溫度信息； 數(shù)據(jù)采集模塊與所述溫度傳感器通訊，獲取并解析溫度傳感器發(fā)送的傳感器序列號(hào)及當(dāng)前的溫度信息； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)采集的綜合信息，所述綜合信息包括采集時(shí)間、傳感器序列號(hào)、溫度值； 數(shù)據(jù)傳輸模塊用于將存儲(chǔ)的綜合信息發(fā)送到PC工作站，進(jìn)入中心服務(wù)器； 中央處理単元與所述數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，用于數(shù)據(jù)處理； 電源模塊負(fù)責(zé)給所述裝置所有用電單元供電。
2.如權(quán)利要求I所述的大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于還包括 顯示模塊與所述中央處理單元連接，用于實(shí)時(shí)顯示采集裝置的狀態(tài)，包括當(dāng)前時(shí)刻、連接的溫度傳感器數(shù)目、累計(jì)存儲(chǔ)的溫度記錄數(shù)、采集狀態(tài)、電源狀態(tài)； 鍵盤與所述中央處理單元連接，包括9個(gè)按鍵，用于進(jìn)行電源開關(guān)、采集模式切換、顯示模式切換、屏幕背光開關(guān)、無線發(fā)送及其它自定義操作。
3.如權(quán)利要求I所述的大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于所述溫度傳感器至少為兩個(gè)，每個(gè)溫度傳感器分別埋設(shè)在混凝土內(nèi)部的不同位置。
4.如權(quán)利要求I所述的大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于所述溫度傳感器采用DS18B20芯片，用一體成型的不銹鋼圓柱形外殼和環(huán)氧樹脂密實(shí)封裝，外接三芯傳感器線纜。
5.如權(quán)利要求I或4所述的大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊包括一個(gè)三芯航空接頭，外接可更換式采集線纜，通過專用線夾與三芯傳感器線纜相連，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括自動(dòng)與手動(dòng)兩種采集模式，支持總長度在300米以內(nèi)的I 8只溫度傳感器的ー線制并行采集。
6.如權(quán)利要求I所述的大體積混凝土溫度采集裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)有ZigBee無線通訊和USB串ロ兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大體積混凝土溫度采集裝置，包括溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、電源模塊及中央處理單元。該裝置中數(shù)據(jù)采集模塊可以與溫度傳感器即插即用，數(shù)據(jù)采集前無需對裝置進(jìn)行初始化，可直接進(jìn)行溫度采集；數(shù)據(jù)傳輸模塊由于采用了ZigBee無線通訊和USB串口兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，克服了在線式溫度監(jiān)測系統(tǒng)布線困難、可用性差、采集效率低、設(shè)備投入大的弊端，并在施工現(xiàn)場較為惡劣的環(huán)境條件下，保證設(shè)備的穩(wěn)定可靠性。本實(shí)用新型可滿足大體積混凝土施工期的溫度數(shù)據(jù)采集，具有數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、及時(shí)、操作靈活、環(huán)境適用性強(qiáng)、實(shí)施成本低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K1/02GK202471265SQ201120565699
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張攀峰, 戴洪義, 李俊平, 林恩德 申請人:中國長江三峽集團(tuán)公司, 武漢英思工程科技有限公司