無線傳輸聲發射監測系統的製作方法
2023-10-05 04:59:39
專利名稱：無線傳輸聲發射監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於巖體聲發射監測技術領域，具體涉及一種基於無線通訊網進行聲發射數據採集傳輸的聲發射監測系統。
背景技術：
隨著國民經濟的發展，大型礦井、高陡露天邊坡、大型鐵路隧道、高層建築、高架橋、大型水電庫壩相繼建成和投入使用，加之超期服役的老舊構築物和設施等，近年來事故災害明顯增多，由於缺少先進的安全監控手段方法，危害嚴重。聲發射檢測技術用可用作巖石、混凝土等構建築物安全檢測評價與危險預報。用聲發射檢測技術進行安全監測與危險預報具有危險預報提前量大的特點，為採取預防措施提供寶貴的時間。採用聲發射檢測技術進行災害預報，需要大量的、分布現場的數據，這些數據通過某種通訊方式，比如工業現場總線或者區域網等等，將這些採集的現場數據傳輸到主機進行處理。目前對於採集數據的傳輸，大多採用有線方式，如RS485，CAN總線等。這些有線的網絡一般常用於工廠、實驗室等位置相對集中和固定，網絡布設較為方便的地方。但對於野外數據採集，有線通訊方式顯現出明顯的缺點。首先是採集點分布較為分散和不固定，加之地形和地質狀況的複雜多樣，採用有線傳輸方式的網絡布設，維護都會耗費相當多的人力物力和財力。所以，無線傳輸方式就具有了非常獨特的優勢。目前比較常見的無線通訊方式，主要有兩大類1、自建的無線電通訊網絡，比如傳統的微波通訊，無線數傳電臺通訊等；2、公共無線通訊網絡，第三方運營商提供的付費服務，如GSM，GraS，CDMA，SMS等.在數據實時採集通訊方面，公共網絡所提供的功能，目前還存在較多的問題，除需要不斷的按規定繳納使用費用外，更大的問題是實時性和可靠性都不能滿足要求，在通訊繁忙時，也可能造成系統通訊的崩潰。而傳統數傳電臺，由於早已廣泛應用於電力和供水等領域的監測和各種指揮調度，普遍採用的是頻率在400M以下頻段，存在通訊速率低，頻道擁擠且需申請等諸多弊病。20世紀90年代以來，隨著嵌入式系統、無線通信、網絡及MEMS等技術的快速發展， 具有感知、計算和無線網絡通信能力的傳感器，以及由其構成的無線傳感器網絡(WSN)引起了世界許多國家的軍事部門、工業和學術界的極大關注。
發明內容本實用新型的目的是針對目前聲發射檢測技術中野外數據採集傳輸中存在的不足，提供一種基於無線通訊網進行聲發射數據採集傳輸的聲發射監測系統，解決複雜環境下的聲發射監測問題。本實用新型目的通過下述技術解決方案實現無線傳輸聲發射監測系統，包括監控主機、若干個監測採集終端，監控主機和採集終端之間採用無線通訊連接，形成一個主從式結構的監測系統網絡，整個監測系統的硬體全部採用工業級的元件和部件。監控主機包括工業控制計算機，以及設置在工業控制計算機內的無線電模塊和監測軟體，監控主機為無線數據傳輸系統網絡的主站。採集終端包括採集模塊，在採集模塊上設置無線電模塊，採集模塊與探頭連接，採集模塊採用蓄電池組加太陽能板供電，採集模塊採用鋁合金金屬外殼，採集終端為無線數據傳輸系統網絡的從站。本系統各部分的協調工作，都是建立在相互通訊的基礎之上的。所以通訊方式的選擇和應用決定了整個系統的運行是否可靠和高效。根據實際應用的需要，本系統採用的是基於無線通訊的方式。本系統中的無線電信號，運行在世界通用的自由頻段上(ISM 430M頻段)，本系統中無線電模塊之間，存在相互關係，形成無線通訊組網。本系統的無線通訊組網採用帶差轉 (轉發)的點對多點形式，就是選擇合適的地點安裝架設差轉(轉發)站點和設備，以起到對無線電信號進行中繼的作用。本實用新型的有益效果是1、本系統無線通訊協議，支持可選的一次轉發功能，也就是每個採集點兼顧數據採集和差轉(轉發)通訊的功能。不僅可以有效增加傳輸距離彌補小功率無線電通訊距離的不足，而且不必選用昂貴的大功率電臺，降低了系統的複雜度。通過最佳通訊路由的選擇，避開直線傳輸中的障礙物，以達到最佳的通訊效果，具有高接受靈敏度、低發射功率和收發轉換快速、數據傳輸高速可靠等特點。2、整個系統硬體全部採用工業級的元件和部件，滿足在無人的野外惡劣環境下系統的長期正常工作。3、採用低功耗的設計，保證在蓄電池供電條件下，系統的長時間運行。4、本系統處理數率較高、數據傳輸量大，採用無須許可的、合適、低價的無線通信傳輸方式來保證數據採集系統正常工作。5、採集模塊採用小體積設計的鋁合金金屬外殼，提供可靠的防護同時滿足靈活性的要求。
圖1為無線傳輸聲發射監測系統示意圖圖2為帶轉發的點對多點形式的無線通訊組網示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明無線傳輸聲發射監測系統，包括監控主機、監測採集終端、無線通訊組網，三者形成一個主從式結構的監測系統網絡。監控主機包括工業控制計算機，以及設置在工業控制計算機內的無線電模塊和監測軟體，監控主機為無線數據傳輸系統網絡的主站。其中監測軟體完成整個監測系統的通訊管理，監測資料庫管理和監測數據的實時顯示。其中[0029]通訊管理*採集單元通訊狀態，工作狀態和傳輸路由的指示及設置。*採集單元同步和工作模式的設置。*採集單元內部溫度及工作電壓的指示。資料庫管理*基於MS SQL krver的資料庫管理，連入區域網可以為其他計算機提供共享的資料庫數據。*靈活的歷史數據查詢。監測數據實時顯示*以圖表和棒狀圖實時顯示系統採集的數據*可設置的取值範圍和報警極限監測採集終端包括採集模塊，在採集模塊上設置無線電模塊，採集模塊與探頭連接，採集模塊採用蓄電池組供電，採集模塊採用鋁合金金屬外殼，採集終端為無線數據傳輸系統網絡的從站。採集終端負責聲發射信號數據的採集、調理、存儲以及傳送。每個採集單元擁有可設置的唯一識別地址，並且同時具備數據採集和傳輸轉發一體的功能。本系統支持的最大採集單元數為64個。其特性*速度可達25MIPS的工業級高速51內核微處理器作為採集單元的處理核心*存儲深度達3500min的大容量存儲器(SRAM)，可使主機長時間(2天)處於脫機狀態而不丟失數據。*可靠的看門狗定時器可有效防止意外死機的狀況發生。*光電隔離的通訊埠。*獨立的電源管理，保證最大限度延長蓄電池的使用時間。*內部溫度檢測報警和電瓶電壓檢測報警。.*防水、防電磁幹擾的鋁合金外殼。本系統的無線電模塊之間形成無線通訊組網，本無線通訊組網採用帶差轉(轉發) 的點對多點形式。本系統採用的是協議轉發的技術，利用軟體的方式，將傳輸內容以接力的方式傳遞。如圖2所示，任何一個從站點Sn到主站M的路徑中，只要存在一個Sn和M都能與之建立可靠通訊的站點&，那麼即使Sn和M彼此並不能直接建立可靠的通訊，但通過這個&站點的轉發，也能在主站點M和從站點Sn之間，建立一個可靠的通訊通道。這種形式組網的優勢，一方面避免了增設專門的差轉(轉發)站點和設備，另一方面，每個從站除了負責本站點數據的通訊功能之外，從原理上來說，都可以兼顧作為一個轉發站點來使用。這樣就大大提高了每個從站站點的利用率，簡化了系統的組網結構和降低了整個系統的成本。
權利要求1.無線傳輸聲發射監測系統，包括監控主機、若干個監測採集終端，其特徵是監控主機和採集終端之間採用無線通訊連接，形成一個主從式結構的監測網絡系統。
2.如權利要求1所述的無線傳輸聲發射監測系統，其特徵是監控主機包括工業控制計算機，以及設置在工業控制計算機內的無線電模塊和監測軟體，監控主機為無線數據傳輸系統網絡的主站。
3.如權利要求1所述的無線傳輸聲發射監測系統，其特徵是採集終端包括採集模塊， 在採集模塊上設置無線電模塊，採集模塊與探頭連接，採集模塊採用蓄電池組和太陽能板供電，採集模塊採用鋁合金金屬外殼，採集終端為無線數據傳輸系統網絡的從站。
4.如權利要求1-3所述的無線傳輸聲發射監測系統，其特徵是無線電模塊之間形成無線通訊組網，無線通訊組網採用帶差轉的點對多點形式。
專利摘要本實用新型涉及一種基於無線通訊網進行聲發射數據採集傳輸的聲發射監測系統，包括監控主機、若干個監測採集終端，監控主機和採集終端之間採用無線通訊連接，形成一個主從式結構的監測網絡系統，監控主機包括工業控制計算機，以及設置在工業控制計算機內的無線電模塊和監測軟體，監控主機為無線數據傳輸系統網絡的主站，採集終端包括採集模塊，在採集模塊上設置無線電模塊，採集模塊與探頭連接，採集模塊採用蓄電池組和太陽能板供電，採集終端為無線數據傳輸系統網絡的從站。本實用新型具有高接受靈敏度、低發射功率和收發轉換快速、數據傳輸高速可靠等優點。
文檔編號G01N29/14GK202002913SQ20112003477
公開日2011年10月5日 申請日期2011年1月31日 優先權日2011年1月31日
發明者張麗, 施晶, 汪曉霖, 汪道林, 程慧高, 羅成彥, 蔣賢成 申請人:中鋼集團武漢安全環保研究院有限公司