可埋入式安全監測數據採集裝置的製作方法

2023-05-14 21:57:51 2

專利名稱：可埋入式安全監測數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於大壩、堤圍安全監測領域，特別涉及一種安全監測數據採集裝置。
技術背景大壩、堤圍安全監測數據採集裝置是水庫大壩、江河堤圍安全監測與預警系統的網絡節點裝置，在水利水電系統中有著十分重要的地位。安全監測系統是保障大壩、堤圍安全運行的一種重要手段，國內外數十年大壩、堤圍安全監測的實踐表明只要通過周密、有效的監測、分析、判斷，就有可能及時了解大壩、堤圍的工作狀態，發現隱患，及時採取補強措施，避免事故的發生或擴大。
目前，國內外主要採用準分布式和集中式數據採集裝置進行安全監測的數據採集工作。準分布式數據採集裝置一般安裝在現場，每個裝置連接數十支傳感器，由RS-485總線將數據傳輸到中控室裡的監控機或伺服器裡。安裝在野外的數據採集裝置需要採取一定的措施，進行防盜保護，不僅增加了安裝成本，且安全性較差。集中式數據採集裝置安裝電纜多，可靠性差，維修困難，且工程造價高。

發明內容
本實用新型的發明目的在於克服現有技術的不足和存在的問題，而提出的一種可埋入式安全監測數據採集裝置，即每個裝置連接一支傳感器，並形成一個獨立的網絡節點，分別直接與上位機通信，實現了真正意義上的分布式監測。
本實用新型的發明目的通過下述裝置實現的本實用新型由傳感器、測量與控制電路、計算機所構成，所述測量與控制電路由光電隔離電路、切換電路、信號調理電路、A/D轉換電路、單片機、時鐘電路、通信電路、過壓保護電路所構成，其中光電隔離電路的輸入端連接傳感器的輸出端，其輸出端連接切換電路的輸入端，切換控制電路的輸出端連接信號調理電路的輸入端，信號調理電路的輸出端連接A/D轉換電路的輸入端，A/D轉換電路的輸出端連接單片機的輸入端，單片機的輸出端a點連接A/D轉換電路的輸入端；輸出端b點連接切換電路的輸入端；輸出端c點與時鐘電路雙向連接；輸出端d點與通信電路、過壓保護電路、計算機依次雙向電連接。
上述測量與控制電路與計算機之間通過RS-485總線相接。
本實用新型具有以下優點和積極效果①本裝置輸入端與傳感器連接，輸出端與上位機連接，每支傳感器構成一個獨立的網絡節點，某個節點一旦發生故障，只會丟失一個數據，而不會影響到安全監測系統數據採集的完整性與可靠性，是真正意義上的分布式安全監測數據採集設備；②本裝置是微型智能數據採集設備，採用特殊的傳熱與防水技術，可以埋設在泥水裡，是目前大壩、堤圍安全監測設備的獨創；③本裝置可以通過電話線、GPRS完成遠程測量與控制；④本裝置的安裝和操作簡單易行，容易被工作人員接受和掌握；⑤本技術能適用惡劣的環境，安裝方便，組網靈活，不受場地的限制，較好地解決了防盜問題。
⑥本裝置成本低，易於推廣。


圖1為本實用新型原理框圖。
圖中1、被監測對象(大壩或堤圍)，2、傳感器，3、測量與控制電路，3.1、光電隔離電路，3.2、切換電路，3.3、信號調理電路，3.4、A/D轉換電路，3.5、單片機，3.6、時鐘電路，3.7、通信電路，3.8、過壓保護電路，4、計算機。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的工作原理作進一步說明。
如圖1所示，由計算機4設定的數據採集模式(巡測或點測)指令，通過RS-485總線傳輸給單片機3.5，單片機3.5控制傳感器2進行測量。傳感器2將測量的大壩1相關參數輸出的電壓、電流或頻率信號送到測量與控制電路3。該信號經光電隔離電路3.1進行電氣隔離，防止強電幹擾對弱電電路的損害。光電隔離電路3.1輸出的信號經單片機3.5控制的切換電路3.2進行功能切換之後，送到信號調理電路3.3，信號調理電路3.3對信號進行放大和調理，使得信號滿足A/D轉換電路3.4電壓輸入範圍要求。A/D轉換電路3.4在單片機3.5的控制下，將信號調理電路3.3輸出的模擬信號轉換為數位訊號。單片機3.5對所轉換的數位訊號進行數據處理之後，由通信電路3.7將數據轉換成符合RS-485電平要求的信號遠傳到計算機4。計算機4對接收到的數據信號存入資料庫，進行分析處理，繪出和列印各種表格、圖形或曲線。同時根據設定值判斷各測量參數是否越線，如越線則發報警信號，提醒值班人員做相應處理。過壓保護電路3.8的作用是防止雷電過電壓通過通信線路對裝置的損壞，時鐘電路3.6的作用是產生標準的時鐘信號使得本裝置定時對傳感器進行操作，對相關參數進行測量。
權利要求1.一種可埋入式安全監測數據採集裝置，由傳感器(2)、測量與控制電路(3)、計算機(4)所構成，其特徵在於所述測量與控制電路(3)由光電隔離電路(3.1)、切換電路(3.2)、信號調理電路(3.3)、A/D轉換電路(3.4)、單片機(3.5)、時鐘電路(3.6)、通信電路(3.7)、過壓保護電路(3.8)所構成，其中光電隔離電路(3.1)的輸入端連接傳感器(2)的輸出端，其輸出端連接切換電路(3.2)的輸入端，切換控制電路(3.2)的輸出端連接信號調理電路(3.3)的輸入端，信號調理電路(3.3)的輸出端連接A/D轉換電路(3.4)的輸入端，A/D轉換電路(3.4)的輸出端連接單片機(3.5)的輸入端，單片機(3.5)的輸出端a點連接A/D轉換電路(3.4)的輸入端；輸出端b點連接切換電路(3.2)的輸入端；輸出端c點與時鐘電路(3.6)雙向連接；輸出端d點與通信電路(3.7)、過壓保護電路(3.8)、計算機(4)依次雙向電連接。
2.根據權利要求1所述的可埋入式安全監測數據採集裝置，其特徵在於所述測量與控制電路(3)與計算機(4)之間通過RS-485總線相接。
專利摘要本實用新型涉及大壩、堤圍安全監測領域中的一種可埋入式安全監測數據採集裝置。它利用埋設在大壩或堤圍內的傳感器，將反映大壩或堤圍安全狀態的各參數，進行採集、處理和傳輸。該裝置由傳感器、光電隔離電路、切換電路、信號調理電路、A/D轉換電路、單片機、時鐘電路、通信電路、過壓保護電路、計算機所構成，本實用新型能適用惡劣的環境，安裝方便，組網靈活，不受場地的限制，可埋設在泥土裡，解決了野外的防盜問題，適用於水庫大壩、堤圍、橋梁、地鐵、礦山、基坑等工程的安全監測，具有廣泛的推廣應用價值。
文檔編號G01D21/02GK2807356SQ20052009678
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月16日 優先權日2005年6月16日
發明者劉敏, 袁明道 申請人:劉敏, 袁明道