一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)包括巖土測(cè)控終端、zigbee通信模塊，信號(hào)采集模塊；信號(hào)采集模塊包括激勵(lì)單元和采集單元；所述zigbee通信模塊包括主zigbee通信模塊和終端zigbee通信模塊，主zigbee通信模塊同巖土測(cè)控終端MCU相連接，終端zigbee通信模塊同信號(hào)采集模塊相連接；各個(gè)終端zigbee通信模塊與主zigbee通信模塊在zigbee協(xié)議下進(jìn)行無線連接。本實(shí)用新型提供一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，可有效測(cè)量巖土變形情況，降低通信成本，提升安全系數(shù)。
【專利說明】-種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及巖土變形檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種能識(shí)別沉降的巖土測(cè)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，巖土測(cè)控系統(tǒng)由采集單元、激勵(lì)單元、存儲(chǔ)單元、供電系統(tǒng)、GPRS通信單元組 成，指示被測(cè)物的變形情況。采集單元與傳感器之間需要用有線連接，而現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境不大容 易施工布線。每個(gè)測(cè)控終端都需連接GPRS通信單元，提升了成本，GPRS技術(shù)受制于國外限 制，不利于國家的安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，可 有效測(cè)量巖土變形情況，降低通信成本，提升安全系數(shù)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，包括巖 土測(cè)控終端、zigbee通信模塊，信號(hào)采集模塊；信號(hào)采集模塊包括激勵(lì)單元和采集單元；所 述zigbee通信模塊包括主zigbee通信模塊和終端zigbee通信模塊，主zigbee通信模塊 同巖土測(cè)控終端的MCU相連接，終端zigbee通信模塊同信號(hào)采集模塊相連接；各個(gè)終端 zigbee通信模塊與主zigbee通信模塊在zigbee協(xié)議下能夠進(jìn)行無線連接。
[0005] 優(yōu)選的，所述的信號(hào)采集模塊具有二級(jí)三極管放大電路與二級(jí)運(yùn)算放大電路，將 微弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為處理器可識(shí)別電信號(hào)；還具有電壓比較模塊，將脈沖的波形整流成方波。
[0006] 三極管Q8的基極連接限流電阻R44的一極，限流電阻R44的另一極連接激勵(lì)，下 拉電阻R45連接在限流電阻R44的另一極與三極管Q8的發(fā)射極之間，三極管Q8的發(fā)射極 直接接地GND，三極管Q8的集電極連接限流電阻R47的一極；
[0007] 限流電阻R47的另一極連接在三極管Q9的基極上，限流電阻的兩極分別連接2個(gè) 上拉電阻R46和上拉電阻R48 ;
[0008] 三極管Q9的集電極連接限流電阻R49的一極，限流電阻R49的另一極連接在+ 9V 電壓與地GND之間，+ 9V電壓與地GND之間還連接有一個(gè)濾波電容C32 ;
[0009] 三極管Q9的發(fā)射極的一端連接肖特基二極管D27的陰極，肖特基二極管D27的陽 極連接下拉電阻R50的一端，下拉電阻R50的另一端連接肖特基二極管D27的陰極，組成一 個(gè)回路后接地GND ;
[0010] 三極管Q9的發(fā)射極的另一端連接肖特基二極管D26的陽極，肖特基二極管D26的 陰極接+9V電壓，在肖特基二極管D26的陰極與+9V電壓之間連接有濾波電容C33后接地 GND。
[0011] 優(yōu)選的，將第一運(yùn)算放大器10的第一正極性電源節(jié)點(diǎn)101連接至+9V電源，并且 將第一運(yùn)算放大器10的第一負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)102連接至-9V電壓，第一運(yùn)算放大器10被 施加有從-9V到+9V的電源電壓范圍內(nèi)的電壓；
[0012] 第一運(yùn)算放大器10的第一反相輸入端2連接有增益電阻R52后接第一運(yùn)算放大 器10的第一輸出端1，電容C35與增益電阻R52并聯(lián)；
[0013] 第一運(yùn)算放大器10的第一同相輸入端3連接有增益電阻R53后接地GND ;
[0014] 在第一運(yùn)算放大器10的第一負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)102與-9V電壓之間連接有電容C36 后接地；
[0015] 在第一運(yùn)算放大器10的第一正極性電源節(jié)點(diǎn)101與+9V電壓之間連接有電容C34 后接地；
[0016] 第一運(yùn)算放大器10的第一輸出端1連接電容C37后連接電阻R54的一極，電阻 R54的另一極連接在第二運(yùn)算放大器20的第二反向輸入端6,第二運(yùn)算放大器20的第二反 向輸入端6連接有增益電阻R55后接第二運(yùn)算放大器20的第二輸出端7,電容C38與增益 電阻R55并聯(lián)；
[0017] 第二運(yùn)算放大器20的第二同相輸入端5連接有增益電阻R56后接地GND ;
[0018] 第二運(yùn)算放大器20的第二輸出端7連接電容C3后連接電阻R58的一極，電阻R58 的另一極連接在第三運(yùn)算放大器30的第三同相輸入端11，電容C39與電阻R58之間連接有 電阻R57后接地GND，電阻R58與第三運(yùn)算放大器30的第三同相輸入端11之間連接有電阻 R59后接第三運(yùn)算放大器30的第三輸出端8 ;
[0019] 第三運(yùn)算放大器30的第三反相輸入端9直接接地GND ;
[0020] 將第三運(yùn)算放大器30的第三正極性電源節(jié)點(diǎn)302連接至+9V電源，并且將第三 運(yùn)算放大器30的第三負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)301連接至-9V電壓，第三運(yùn)算放大器30被施加有 從-9V到+9V的電源電壓范圍內(nèi)的電壓；
[0021] 在第三運(yùn)算放大器30的第三負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)301與-9V電壓之間連接有電容C40 后接地；
[0022] 在第三運(yùn)算放大器30的第三正極性電源節(jié)點(diǎn)302與+9V電壓之間連接有電容C41 后接地。
[0023] 所述的zigbee通信模塊采用CC2530芯片，留有RXDUTXD1兩路接口，巖土測(cè)控終 端采用MSP430微處理器芯片，RXD1、TXD1兩路接口分別同MSP430單片機(jī)之間TDI、TD0接 口相連接，進(jìn)行通信。
[0024] 優(yōu)選的，所述的巖土測(cè)控終端具備ISM頻段下的無線通信功能，可通過無線電波 收集信號(hào)采集模塊的數(shù)據(jù)；RS232、RS485通信能夠擴(kuò)展出北斗、衛(wèi)星傳輸功能。
[0025] 優(yōu)選的，能在信號(hào)采集模塊與巖土測(cè)控終端之間加一個(gè)以上的zigbee協(xié)調(diào)器節(jié) 點(diǎn)，起中繼作用。
[0026] 本實(shí)用新型的有益效果：本系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集模塊與巖土測(cè)控終端之間采用了 無線通訊方式，具有傳輸距離長、抗干擾能力強(qiáng)、建造和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1是本實(shí)用新型的激勵(lì)單元電路原理圖。
[0028] 圖2是本實(shí)用新型的采集單元電路原理圖。
[0029] 圖3是本實(shí)用新型的zigbee通信模塊結(jié)構(gòu)原理圖。
[0030] 圖4是本實(shí)用新型的巖土測(cè)控終端微處理器模塊結(jié)構(gòu)原理圖。
[0031] 圖5是本實(shí)用新型的巖土測(cè)控終端系統(tǒng)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，包括巖 土測(cè)控終端、zigbee通信模塊，信號(hào)采集模塊；信號(hào)采集模塊包括激勵(lì)單元和采集單元； zigbee通信模塊包括主zigbee通信模塊和終端zigbee通信模塊，主zigbee通信模塊同 巖土測(cè)控終端MCU相連接，終端zigbee通信模塊同信號(hào)采集模塊相連接；各個(gè)終端zigbee 通信模塊與主zigbee通信模塊在zigbee協(xié)議下進(jìn)行無線連接。
[0033] 信號(hào)采集模塊與巖土測(cè)控終端能方便的通過zigbee網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)，無需布線。基于 zigbee的信號(hào)采集模塊，可對(duì)單一信號(hào)或多個(gè)信號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集，通過zigbee網(wǎng)絡(luò)傳送到 巖土測(cè)控終端，巖土測(cè)控終端再通過北斗衛(wèi)星傳輸給機(jī)房電腦。巖土測(cè)控終端在收到信號(hào) 采集模塊發(fā)送的報(bào)文后，會(huì)發(fā)送應(yīng)答信息，信號(hào)采集模塊收到巖土測(cè)控終端的應(yīng)答信息后， 停止發(fā)送。
[0034] 如圖1所示，三極管Q8的基極連接限流電阻R44的一極，限流電阻R44的另一極 連接激勵(lì)，下拉電阻R45連接在限流電阻R44的另一極與三極管Q8的發(fā)射極之間，三極管 Q8的發(fā)射極直接接地GND，三極管Q8的集電極連接限流電阻R47的一極；
[0035] 限流電阻R47的另一極連接在三極管Q9的基極上，限流電阻的兩極分別連接2個(gè) 上拉電阻R46和上拉電阻R48 ;
[0036] 三極管Q9的集電極連接限流電阻R49的一極，限流電阻R49的另一極連接在+9V 電壓與地GND之間，+ 9V電壓與地GND之間還連接有一個(gè)濾波電容C32 ;
[0037] 三極管Q9的發(fā)射極的一端連接肖特基二極管D27的陰極，肖特基二極管D27的陽 極連接下拉電阻R50的一端，下拉電阻R50的另一端連接肖特基二極管D27的陰極，組成一 個(gè)回路后接地GND ;
[0038] 三極管Q9的發(fā)射極的另一端連接肖特基二極管D26的陽極，肖特基二極管D26的 陰極接+9V電壓，在肖特基二極管D26的陰極與+9V電壓直接連接有濾波電容C33后接地 GND。
[0039] 信號(hào)采集模塊的敏感元件是一根張緊的金屬絲，稱為振弦。在電激勵(lì)下，振弦按其 固有頻率振動(dòng)。改變振弦的張力F，可以得到不同的振動(dòng)頻率f，即張力F與諧振頻率f成 單值函數(shù)關(guān)系，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：巖土測(cè)控終端、zigbee通 信模塊、信號(hào)采集模塊；所述信號(hào)采集模塊包括激勵(lì)單元和采集單元；所述zigbee通信模 塊包括主zigbee通信模塊和終端zigbee通信模塊，主zigbee通信模塊同巖土測(cè)控終端 MCU相連接，終端zigbee通信模塊同信號(hào)采集模塊相連接；各個(gè)終端zigbee通信模塊與主 zigbee通信模塊在zigbee協(xié)議下能夠進(jìn)行無線連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，激勵(lì)單元的具體電 路結(jié)構(gòu)為三極管Q8的基極連接限流電阻R44的一極，限流電阻R44的另一極連接激勵(lì)，下 拉電阻R45連接在限流電阻R44的另一極與三極管Q8的發(fā)射極之間，三極管Q8的發(fā)射極 直接接地GND，三極管Q8的集電極連接限流電阻R47的一極； 限流電阻R47的另一極連接在三極管Q9的基極上，限流電阻的兩極分別連接2個(gè)上拉 電阻R46和上拉電阻R48 ; 三極管Q9的集電極連接限流電阻R49的一極，限流電阻R49的另一極連接在+ 9V電壓 與地GND之間，+ 9V電壓與地GND之間還連接有一個(gè)濾波電容C32 ; 三極管Q9的發(fā)射極的一端連接肖特基二極管D27的陰極，肖特基二極管D27的陽極連 接下拉電阻R50的一端，下拉電阻R50的另一端連接肖特基二極管D27的陰極，組成一個(gè)回 路后接地GND ; 三極管Q9的發(fā)射極的另一端連接肖特基二極管D26的陽極，肖特基二極管D26的陰極 接+9V電壓，在肖特基二極管D26的陰極與+9V電壓直接連接有濾波電容C33后接地GND。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，采集單元的具體結(jié) 構(gòu)為將第一運(yùn)算放大器（10)的第一正極性電源節(jié)點(diǎn)（101)連接至+9V電源，并且將第一運(yùn) 算放大器（10)的第一負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)（102)連接至-9V電壓，第一運(yùn)算放大器（10)被施加 有從-9V到+9V的電源電壓范圍內(nèi)的電壓； 第一運(yùn)算放大器（10)的第一反相輸入端（2)連接有增益電阻R52后接第一運(yùn)算放大器 (10)的第一輸出端（1)，電容C35與增益電阻R52并聯(lián)； 第一運(yùn)算放大器（10)的第一同相輸入端（3)連接有增益電阻R53后接地GND ; 在第一運(yùn)算放大器（10)的第一負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)（102)與-9V電壓之間連接有電容C36 后接地； 在第一運(yùn)算放大器（10)的第一正極性電源節(jié)點(diǎn)（101)與+9V電壓之間連接有電容C34 后接地； 第一運(yùn)算放大器（10)的第一輸出端（1)連接電容C37后連接電阻R54的一極，電阻R54 的另一極連接在第二運(yùn)算放大器（20)的第二反向輸入端（6)，第二運(yùn)算放大器（20)的第二 反向輸入端（6)連接有增益電阻R55后接第二運(yùn)算放大器（20)的第二輸出端（7)，電容C38 與增益電阻R55并聯(lián)； 第二運(yùn)算放大器（20)的第二同相輸入端（5)連接有增益電阻R56后接地GND ; 第二運(yùn)算放大器（20)的第二輸出端（7)連接電容C39后連接電阻R58的一極，電阻R58 的另一極連接在第三運(yùn)算放大器（30)的第三同相輸入端（11)，電容C39與電阻R58之間連 接有電阻R57后接地GND，電阻R58與第三運(yùn)算放大器（30)的第三同相輸入端（11)之間連 接有電阻R59后接第三運(yùn)算放大器（30)的第三輸出端（8); 第三運(yùn)算放大器（30)的第三反相輸入端（9)直接接地GND ; 將第三運(yùn)算放大器（30 )的第三正極性電源節(jié)點(diǎn)（302 )連接至+9V電源，并且將第三運(yùn) 算放大器（30 )的第三負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)（301)連接至-9V電壓，第三運(yùn)算放大器（30 )被施加 有從-9V到+9V的電源電壓范圍內(nèi)的電壓； 在第三運(yùn)算放大器（30 )的第三負(fù)極性電源節(jié)點(diǎn)（301)與-9V電壓之間連接有電容C40 后接地； 在第三運(yùn)算放大器（30 )的第三正極性電源節(jié)點(diǎn)（302 )與+9V電壓之間連接有電容C41 后接地。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的zigbee通 信模塊采用CC2530芯片，留有RXD1、TXD1兩路接口，巖土測(cè)控終端采用MSP430微處理器芯 片，RXDUTXD1兩路接口用于與MSP430單片機(jī)之間TDI、TDO接口的通信。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的巖土測(cè)控終 端具備ISM頻段下的無線通信功能，通過無線電波收集信號(hào)采集模塊的數(shù)據(jù)；RS232、RS485 通信能夠擴(kuò)展出北斗、衛(wèi)星傳輸功能。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于zigbee的巖土測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，在信號(hào)采集模塊與 巖土測(cè)控終端之間加一個(gè)以上的zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，起中繼作用。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK203881327SQ201420176812
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】周峰, 王軍, 朱振龍, 朱旋 申請(qǐng)人:南京坤鼎智通科技有限公司