專利名稱:基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(shí)用新型公開了一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)程邊坡安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置可以在移動(dòng)運(yùn)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(yuǎn)程可靠回傳的問題；同時(shí)，在發(fā)生自然災(zāi)害地面基礎(chǔ)通信設(shè)施失效時(shí)，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠(yuǎn)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(shí)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(shí)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(duì)傳感器的壽命損傷；并且，能夠通過溫度補(bǔ)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(yuǎn)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(shí)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(yuǎn)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(jì)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(jì)安全的重大隱患，亟需進(jìn)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(jì)、應(yīng)力計(jì)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(dòng)運(yùn)營商提供的GPRS、CDMA等移動(dòng)數(shù)據(jù)接入實(shí)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(yuǎn)地區(qū)，架設(shè)有線通信極為困難，移動(dòng)運(yùn)營商的移動(dòng)數(shù)據(jù)接入或者信號(hào)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(bào)文通信功能，用戶可以一次傳送40-60個(gè)漢字的短報(bào)文信息(最新版本最多可以達(dá)到120個(gè)漢字)，且該系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋亞太地區(qū)，能夠?yàn)楦采w地區(qū)提供穩(wěn)定的雙向通信服務(wù)，非常適合移動(dòng)運(yùn)營商移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全地區(qū)邊坡工程監(jiān)測的雙向遠(yuǎn)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(jī)，其監(jiān)控中心單元需要連接北斗指揮機(jī)，北斗指揮機(jī)和北斗用戶機(jī)之間通過北斗衛(wèi)星傳輸單元實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。然而，北斗指揮機(jī)和北斗用戶機(jī)屬于單獨(dú)的系統(tǒng)部件，其體積龐大且成本高，均需單獨(dú)的供電，且北斗用戶機(jī)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(jī)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(jī)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(diǎn)多且分布廣的監(jiān)測方式。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(gè)擴(kuò)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(kuò)展采集模塊均分別連有多個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴(kuò)展采集模塊之間采用地址編碼的方式電性連接。
[0010]進(jìn)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(kuò)展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述每一擴(kuò)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(kuò)展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
[0012]進(jìn)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(jìn)一步的，所述主采集模塊與每一擴(kuò)展采集模塊均分別連有至多16個(gè)振弦式且具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
[0014]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，一方面，在移動(dòng)運(yùn)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(shí)，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠(yuǎn)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(shí)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(jì)、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(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)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(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)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(dòng)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(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例提供的擴(kuò)展采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]本實(shí)用新型主要是針對(duì)在偏遠(yuǎn)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(dòng)運(yùn)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(yuǎn)程傳輸。針對(duì)北斗指揮機(jī)和北斗用戶機(jī)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(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(gè)擴(kuò)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(kuò)展采集模塊均分別連有多個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴(kuò)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U(xiǎn)PS功能模塊，UPS功能模塊給蓄電池充電，并同時(shí)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(dòng)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(kuò)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(kuò)展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(fù)極；網(wǎng)絡(luò)通信接口電路是連接采集主機(jī)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(jìn)行;地址擴(kuò)展電路用于擴(kuò)展采集模塊的地址擴(kuò)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(yuǎn)程傳輸；
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例中，主采集模塊共可以連接16支振弦式且具有溫度補(bǔ)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(kuò)展采集模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，所述擴(kuò)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(kuò)展來增加連接傳感器的數(shù)量，每塊擴(kuò)展采集模塊也可以連接16支振弦式且具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
[0029]本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的上述方案，可以在移動(dòng)運(yùn)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(yuǎn)程可靠回傳的問題；同時(shí)，在發(fā)生自然災(zāi)害地面基礎(chǔ)通信設(shè)施失效時(shí)，依然能夠保證邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)有效傳回遠(yuǎn)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(shí)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(shí)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(duì)傳感器的壽命損傷;并且，能夠通過溫度補(bǔ)償修正采集的壓力值，使測值更精確。
[0030]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)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(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗數(shù)據(jù)通信的遠(yuǎn)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(gè)擴(kuò)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(kuò)展采集模塊均分別連有多個(gè)具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器;所述主采集模塊和擴(kuò)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(yuǎn)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(kuò)展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yuǎn)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(kuò)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(kuò)展電路、激振電路、測頻電路、測溫電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(yuǎn)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(yuǎn)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(kuò)展采集模塊均分別連有至多16個(gè)振弦式且具有溫度補(bǔ)償功能的邊坡安全監(jiān)測傳感器傳感器。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK205722356SQ201620252392
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)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(qǐng)人】北京礦冶研究總院