便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，該傳輸器設(shè)置于絕緣面板外殼中，包括相互連接的八個(gè)回路；便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器將傳感器接收到的沉降信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過89S51集成電路的單片機(jī)的降噪代碼進(jìn)行降噪處理并將處理信號(hào)在所述的第一顯示器中顯示，再將經(jīng)過降噪處理的信號(hào)進(jìn)行適于短期灰色預(yù)測、中期BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長期插值擬合預(yù)測處理，并將信號(hào)結(jié)果在所述第二顯示器中顯示。本實(shí)用新型的效果是使用該結(jié)構(gòu)，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色預(yù)測模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、插值擬合三種數(shù)學(xué)方法的處理，以此達(dá)到預(yù)測的目的；規(guī)定閾值，并能達(dá)到預(yù)警的目的該裝置結(jié)構(gòu)簡單，并能很好的解決第一時(shí)間掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化的問題，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。
【專利說明】便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種便攜式無線數(shù)據(jù)傳輸分析裝置，尤其是能夠識(shí)別安全和預(yù)測土體沉降量多功能的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的橋梁檢測和深基坑變形檢測以及深基坑開挖周圍建筑物的變形檢測技術(shù)中數(shù)據(jù)傳輸均采用有線電纜方式完成，此方法有數(shù)據(jù)傳輸效率高、準(zhǔn)確性好高和技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]但是在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)測試中以及在深基坑開挖的過程中基坑的變形需要實(shí)施監(jiān)測中，隨著橋梁跨徑的增大以及深基坑開挖深度的加大，傳感器數(shù)量隨之增加，有線電纜用量劇增，布置和撤離有線電纜工作量大，導(dǎo)致現(xiàn)場測試周期長、效率低，甚至可能導(dǎo)致幾千米的有線電纜布線工作難以實(shí)施；眾多的有線電纜分布復(fù)雜凌亂、容易接錯(cuò)線位，為后期的數(shù)據(jù)處理帶來難以補(bǔ)救的損失；長導(dǎo)線的電阻大，對應(yīng)變式傳感器的靈敏系數(shù)影響大，如果不采取有效措施進(jìn)行誤差修正，將導(dǎo)致測試結(jié)果偏小，對結(jié)構(gòu)的安全性評價(jià)不利；大型橋梁檢測工作周期長，須在晚上看守試驗(yàn)現(xiàn)場以防止有線電纜被損、被盜等弊端。
[0004]隨著交叉學(xué)科的不斷發(fā)展無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)給地下工程施工和橋梁檢測等帶來了很大的方便。1997年出現(xiàn)了用于開采天然氣礦井的氣礦無線數(shù)據(jù)采集傳輸微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由生產(chǎn)調(diào)度室中心控制系統(tǒng)和各井口數(shù)據(jù)采集微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，采用無線通信方式實(shí)現(xiàn)傳輸，根據(jù)控制中心的指令，通過電臺(tái)將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給控制中心。該系統(tǒng)具有模塊化設(shè)計(jì)，減少了軟件故障率，可對故障實(shí)時(shí)檢測并做相應(yīng)處理，數(shù)據(jù)采集可靠準(zhǔn)確，且有多任務(wù)的操作功能等特點(diǎn)，此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，但前端的數(shù)據(jù)采集模塊不適合應(yīng)變式傳感器和動(dòng)態(tài)測試傳感器。
[0005]2003年出現(xiàn)了用于油田的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括2個(gè)主站和60多個(gè)副站。主站設(shè)在中心平臺(tái)，副站設(shè)在各個(gè)遠(yuǎn)端的海上衛(wèi)星平臺(tái)，中心平臺(tái)和衛(wèi)星平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)和命令傳輸采用一點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信方式進(jìn)行。通過選用國外公司無線電臺(tái)系統(tǒng)和天饋線等設(shè)備，在中心平臺(tái)和衛(wèi)星平臺(tái)之間建設(shè)一條專用信息高速公路，保證自動(dòng)化系統(tǒng)的信息暢通。但是，該系統(tǒng)需要借助衛(wèi)星通信，這必須租用衛(wèi)星某一特定的頻帶，所以帶來實(shí)現(xiàn)難度大及費(fèi)用昂貴的缺點(diǎn)，不適合實(shí)際工程，很難應(yīng)用于橋梁和深基坑工程的實(shí)踐。
[0006]2008年有哈爾濱工業(yè)大學(xué)基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測技術(shù)的研究使得更進(jìn)一步適用于工程實(shí)際。推動(dòng)了無線數(shù)據(jù)傳輸在土木相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。在數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)方面，開展了適用于橋梁靜態(tài)測試常用的電阻應(yīng)變式和振弦式傳感器和動(dòng)態(tài)測試常用的941B型拾振器的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的研發(fā)工作。在數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)方面，借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的OSI七層通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并考慮橋梁無線測試系統(tǒng)本身復(fù)雜程度的實(shí)際特點(diǎn)，分析其協(xié)議的有效性及無線傳輸可靠性，將無線通信的通信協(xié)議簡化成三層，構(gòu)筑獨(dú)立的通信平臺(tái)，而不是使用現(xiàn)有的無線通信模塊或者現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，提高了通信協(xié)議的傳輸效率、準(zhǔn)確性和靈活性。[0007]為了施工人員方便，以及能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測到每個(gè)角落的數(shù)據(jù)。目前，在工程上使用便攜式無線數(shù)據(jù)傳輸器，提供了多個(gè)收發(fā)機(jī)，允許根據(jù)多個(gè)無線通信系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的接受和發(fā)展，能向用戶正常的提供良好的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，并與數(shù)據(jù)通信的環(huán)境無關(guān)。
[0008]但這樣便攜式無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)都需要PC機(jī)的配合，否則無法完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理功能，這使施工現(xiàn)場的技術(shù)人員對橋梁撓度變形和深基坑變形以及深基坑周圍環(huán)境的變形預(yù)測控制帶來了很大的不便，故大多數(shù)相關(guān)的施工現(xiàn)場技術(shù)人員很少使用該裝置，不能在第一時(shí)間掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，需要每天面對電腦中龐大的數(shù)據(jù)信息。綜上，在實(shí)際工程中便攜式無線數(shù)據(jù)傳輸器并沒有提供預(yù)測和報(bào)警功能，故很有可能給社會(huì)、施工帶來巨大的損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實(shí)用新型提供一種便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，無需PC的配合，并直接對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行三種數(shù)學(xué)預(yù)測方法的處理，達(dá)到預(yù)測的目的。根據(jù)工程實(shí)際情況，規(guī)定其閾值，并達(dá)到報(bào)警的目的。
[0010]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，該傳輸器設(shè)置于絕緣面板外殼中，包括八個(gè)回路，其中:該傳輸器包括器件有傳感器、89S51集成電路的單片機(jī)、第一電阻、第二電阻、三個(gè)第一晶閘管、三個(gè)第二晶閘管、第三晶閘管、A/D轉(zhuǎn)換器、第一數(shù)碼管、第二數(shù)碼管、揚(yáng)聲器、LED燈、復(fù)位電路、晶振電路、開始開關(guān)、結(jié)束開關(guān)、BP開關(guān)、CZ開關(guān)、GM開關(guān)、電源電路、第一 7443高頻帶通濾波器、第二 7443高頻帶通濾波器；將編寫好的降噪處理、三種短期灰色預(yù)測、中期BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長期插值擬合預(yù)測和預(yù)警的代碼輸入89S51集成電路的單片機(jī)中，以89S51集成電路的單片機(jī)為核心，將各器件進(jìn)行連接，所述八個(gè)回路的連接方式為:第一回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與BP開關(guān)、CZ開關(guān)、GM開關(guān)相連接并分別與第一電阻中的三個(gè)電阻串聯(lián)成閉合電路；第二回路中，所述傳感器通過電磁波與A/D轉(zhuǎn)換器相連，A/D轉(zhuǎn)換器再與所述89S51集成電路的單片機(jī)相連；第三回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)依次與第二電阻、第三晶閘管、揚(yáng)聲器和LED燈串聯(lián)成閉合電路；第四回路為所述電源電路；第五電路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與第一 7443高頻帶通濾波器和第一晶閘管相連，共同接入第一數(shù)碼管；第六回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與第二 7443高頻帶通濾波器和第二晶閘管相連，共同接入第二數(shù)碼管；第七回路為復(fù)位電路；第八回路為晶振電路；
[0011]所述便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器將傳感器接收到的沉降信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過89S51集成電路的單片機(jī)的降噪代碼進(jìn)行降噪處理并將處理信號(hào)在所述的第一顯示器中顯示，再將經(jīng)過降噪處理的信號(hào)進(jìn)行適于短期灰色預(yù)測、中期BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長期插值擬合預(yù)測處理，并將信號(hào)結(jié)果在所述第二顯示器中顯示。
[0012]本實(shí)用新型的效果是使用該結(jié)構(gòu)可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色預(yù)測模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、插值擬合三種數(shù)學(xué)方法的處理，以此達(dá)到預(yù)測的目的；規(guī)定閾值，并能達(dá)到預(yù)警的目的該裝置結(jié)構(gòu)簡單，并能很好的解決第一時(shí)間掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化的問題，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。將報(bào)警程序輸入到89S51單片機(jī)，當(dāng)開始采集的數(shù)據(jù)或者預(yù)測的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定的閾值時(shí)，LED燈發(fā)出紅色反應(yīng)，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。以此來警示施工現(xiàn)場的技術(shù)人員，采取必要的措施，來減少災(zāi)害的發(fā)生，減少損失?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的集成電路框圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的灰色預(yù)測GM數(shù)學(xué)預(yù)測程序圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測程序圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型的插值擬合數(shù)學(xué)預(yù)測方法程序圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型的便攜式終端面板圖。
[0018]圖中:
[0019]1、傳感器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、89S51集成電路的單片機(jī)4、BP開關(guān)5、CZ開關(guān)6、GM開關(guān)7、復(fù)位電路8、LED燈9、電源電路VCC10、揚(yáng)聲器11、第一數(shù)碼管12、第二數(shù)碼管13、第一晶閘管14、第二晶閘管15、第三晶閘管16、第一電阻17、第二電阻18、第一 7443高頻帶通濾波器19、第二 7443高頻帶通濾波器20、晶振電路21、顯示器22、開始按鈕23、結(jié)束按鈕24、顯示器25、LED燈26、天線27、BP按鈕28、CZ按鈕29、GM按鈕30、揚(yáng)聲器31、第三電阻
[0020]具體的實(shí)施方式
[0021]結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器結(jié)構(gòu)加以說明。
[0022]本實(shí)用新型采用的的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，是在其絕緣面板外殼里面采用89S51集成電路的單片機(jī)，信號(hào)通過系統(tǒng)接收電路并將其傳給傳感器從而達(dá)到信號(hào)采集的目的，將信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器經(jīng)過CPU “降噪”處理并將其在顯示器中顯示，通過兩個(gè)開始和結(jié)束按鈕來控制顯示器是否開始工作。編寫適合短期預(yù)測的“灰色預(yù)測模型”、中期預(yù)測的“BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、長期預(yù)測的“插值擬合”三種數(shù)學(xué)模型的程序代碼來處理數(shù)據(jù)從而達(dá)到預(yù)測目的，設(shè)置了三個(gè)按鈕，來控制程序的開始與結(jié)束，并將數(shù)據(jù)的處理結(jié)果在顯示器中顯示。編寫報(bào)警程序，當(dāng)開始采集的數(shù)據(jù)和預(yù)測的數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)定的閾值時(shí)，LED燈發(fā)出紅色反應(yīng)，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。
[0023]在實(shí)際工程中便攜式無線數(shù)據(jù)傳輸器并沒有提供預(yù)測和報(bào)警功能，并且需要PC機(jī)的配合，否則無法完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理功能；不能在第一時(shí)間掌握數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，技術(shù)員需要每天面對電腦中龐大的數(shù)據(jù)信息。
[0024]在圖1中，本實(shí)用新型的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器由電池供電，電阻保護(hù)電路，八個(gè)回路構(gòu)成。第一回路，89S51集成電路的單片機(jī)3與BP開關(guān)4、CZ開關(guān)5、GM開關(guān)6相連接并分別與第一電阻16串聯(lián)成閉合電路；第二回路，傳感器I通過電磁波與A/D轉(zhuǎn)換器2相連，A/D轉(zhuǎn)換器2與89S51集成電路的單片機(jī)3相連；第三回路，89S51集成電路的單片機(jī)3與第二電阻17、第三晶閘管15、揚(yáng)聲器10和LED燈8串聯(lián)成閉合電路；所述第三回路的連接設(shè)有報(bào)警程序，將報(bào)警程序代碼輸入89S51集成電路的單片機(jī)中。第四回路，電路中220V電壓經(jīng)過調(diào)節(jié)為IOV電壓，有四個(gè)二極管構(gòu)成不整流電路以此提供5V電壓VCC，形成電源電路9，電源電路9分別與89S51集成電路的單片機(jī)3中VCC、復(fù)位電路7、晶振電路20、A/D轉(zhuǎn)換器2、LED燈8相連，保證各部分的正常工作；第五回路，89S51集成電路的單片機(jī)3中的引腳依次與第一 7443高頻帶通濾波器18相連，89S51集成電路的單片機(jī)3中和第一晶閘管13相連，共同接入第一數(shù)碼管11，并有5 V的電壓控制數(shù)碼管11 ;第六回路，89S51集成電路的單片機(jī)3依次與第二 7443高頻帶通濾波器19相連，89S51集成電路的單片機(jī)3和第二晶閘管14相連，共同接入第二數(shù)碼管12 ;第七回路，89S51集成電路單片機(jī)3與1uf的電容、第三電阻31和開關(guān)SI相連，構(gòu)成了復(fù)位電路7 ;第八回路，89S51集成電路的單片機(jī)3分別與22pf的電容相連并與電容Yl并聯(lián)，構(gòu)成晶振電路20。
[0025]所述便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器將傳感器接收到的沉降信號(hào)傳送到A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過89S51集成電路的單片機(jī)的降噪代碼進(jìn)行降噪處理并將處理信號(hào)在所述的第一顯示器中顯示，再將經(jīng)過降噪處理的信號(hào)進(jìn)行適于短期灰色預(yù)測、中期BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長期插值擬合預(yù)測處理，并將信號(hào)結(jié)果在所述第二顯示器中顯示。
[0026]所述第一回路設(shè)有預(yù)測程序，將短期灰色預(yù)測的程序代碼輸入到89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和GM開關(guān)相連；將中期BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的程序代碼輸入到 89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和BP開關(guān)相連；長期插值擬合預(yù)測代碼輸入到89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和CZ開關(guān)相連。
[0027]在圖2中，描述了適用于短期預(yù)測的“灰色預(yù)測”模型的工作原理。(I)由原始序
列X(0)按下式計(jì)算累加生成序列
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，該傳輸器設(shè)置于絕緣面板外殼中，包括八個(gè)回路，其特征是:該傳輸器包括器件有傳感器、89S51集成電路的單片機(jī)、第一電阻、第二電阻、三個(gè)第一晶閘管、三個(gè)第二晶閘管、第三晶閘管、A/D轉(zhuǎn)換器、第一數(shù)碼管、第二數(shù)碼管、揚(yáng)聲器、LED燈、復(fù)位電路、晶振電路、開始開關(guān)、結(jié)束開關(guān)、(BP)開關(guān)、(CZ)開關(guān)、(GM)開關(guān)、電源電路、第一 7443高頻帶通濾波器、第二 7443高頻帶通濾波器；將編寫好的降噪處理、三種短期灰色預(yù)測、中期(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長期插值擬合預(yù)測和預(yù)警的代碼輸入89S51集成電路的單片機(jī)中，以89S51集成電路的單片機(jī)為核心，將各器件進(jìn)行連接，所述八個(gè)回路的連接方式為:第一回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與(BP)開關(guān)、(CZ)開關(guān)、(GM)開關(guān)相連接并分別與第一電阻中的三個(gè)電阻串聯(lián)成閉合電路；第二回路中，所述傳感器通過電磁波與A/D轉(zhuǎn)換器相連，A/D轉(zhuǎn)換器再與所述89S51集成電路的單片機(jī)相連；第三回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)依次與第二電阻、第三晶閘管、揚(yáng)聲器和LED燈串聯(lián)成閉合電路；第四回路為所述電源電路；第五電路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與第一7443高頻帶通濾波器和第一晶閘管相連，共同接入第一數(shù)碼管；第六回路中，所述89S51集成電路的單片機(jī)分別與第二 7443高頻帶通濾波器和第二晶閘管相連，共同接入第二數(shù)碼管；第七回路為復(fù)位電路；第八回路為晶振電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，其特征是:所述第一回路設(shè)有預(yù)測程序，將短期灰色預(yù)測的程序代碼輸入到89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和(GM)開關(guān)相連；將中期(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的程序代碼輸入到89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和(BP)開關(guān)相連；長期插值擬合預(yù)測代碼輸入到89S51集成電路的單片機(jī)并與第一電阻中的一個(gè)電阻和(CZ)開關(guān)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式施工數(shù)據(jù)無線數(shù)據(jù)傳輸器，其特征是:所述第三回路的連接設(shè)有報(bào)警程序，將報(bào)警程序代碼輸入89S51集成電路的單片機(jī)中。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203825805SQ201420170588
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】劉戈, 馮雙喜, 趙浩 申請人:天津城建大學(xué)