集散式多物理場工程安全動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工程安全動態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集散式多物理場工程安全動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在水利、房建、交通等工程建設(shè)中，堤防和邊坡的監(jiān)測越來越得到重視。為了對水利工程邊坡、堤防進行滲流、位移、變形等進行動態(tài)檢測，目前水利檢測通常采用工程安全動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。但是，已有監(jiān)測系統(tǒng)存在的端口擴展困難、傳輸方式落后、監(jiān)測范圍小、使用不便、造價與運行成本高等問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于主要針對現(xiàn)有技術(shù)的傳輸方式缺陷，設(shè)計了一種新的集散式多物理場工程安全動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案包括一種集散式多物理場工程安全動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)置在監(jiān)測基站的采集處理儀和遠程的上位機，所述數(shù)據(jù)采集模塊集成設(shè)置在采集處理儀中或者分布設(shè)置在現(xiàn)場的傳感器附近，當(dāng)分布設(shè)置在現(xiàn)場的傳感器附近時，數(shù)據(jù)采集模塊遠距離連接采集處理儀或上位機；
[0005]所述采集處理儀，包括嵌入式CPU、外設(shè)接口、顯示屏、信息輸出端口和現(xiàn)場報警設(shè)備，嵌入式CPU與外設(shè)接口、顯示屏、信息輸出端口外設(shè)接口分別連接，外設(shè)接口包括RS232接口和RS485接口，RS485接口連接數(shù)據(jù)采集模塊，RS232接口連接遠程的上位機，信息輸出端口連接現(xiàn)場報警設(shè)備；
[0006]所述數(shù)據(jù)采集模塊包括CPU、6路光電隔離器、通信接口、ADC、可編程儀表放大器、模擬電子開關(guān)、脈沖信號放大整形電路、脈沖信號選擇器、內(nèi)部激勵源、內(nèi)部激勵源選擇開關(guān)、內(nèi)外激勵選擇、傳感器輸入的多路通道和相應(yīng)的繼電器輸入多路開關(guān)；所述6路光電隔離器分別記為第一光電隔離器、第二光電隔離器、第三光電隔離器、第四光電隔離器、第五光電隔離器和第六光電隔離器，CPU與6路光電隔離器、通信接口、繼電器輸入多路開關(guān)分別連接，繼電器輸入多路開關(guān)連接通道；
[0007]第一光電隔離器經(jīng)ADC連接可編程儀表放大器的輸出端，第二光電隔離器連接可編程儀表放大器的控制端，可編程儀表放大器的輸入端連接模擬電子開關(guān)的輸出端，第三光電隔離器連接模擬電子開關(guān)的控制端，模擬電子開關(guān)的輸入端連接繼電器輸入多路開關(guān);
[0008]第五光電隔離器連接脈沖信號選擇器的控制端，脈沖信號選擇器的輸出端連接脈沖信號放大整形電路的輸入端，脈沖信號放大整形電路的輸出端連接第四光電隔離器，脈沖信號選擇器的輸入端連接繼電器輸入多路開關(guān)；
[0009]內(nèi)部激勵源的輸出連接內(nèi)部激勵源選擇開關(guān)，第六光電隔離器連接內(nèi)部激勵源選擇開關(guān)，內(nèi)部激勵源選擇開關(guān)連接內(nèi)外激勵選擇的一個觸點，外部激勵輸入連接內(nèi)外激勵選擇的另一個觸點，內(nèi)外激勵選擇連接繼電器輸入多路開關(guān)。
[0010]而且，所述多路通道包括五個通道，每個通道由四個接線端子組成，通過接線端子與傳感器連接。
[0011]而且，設(shè)置散熱風(fēng)扇，所述信息輸出端口連接散熱風(fēng)扇。
[0012]而且，上位機發(fā)送啟動現(xiàn)場報警設(shè)備的消息到采集處理儀。
[0013]而且，所有相關(guān)GPS站點的數(shù)據(jù)傳送到上位機。
[0014]本實用新型通過對市場已有監(jiān)測系統(tǒng)的研宄以及工程問題需要，提供一種穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確、方便的適用于水利工程堤防、岸坡實時動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可以根據(jù)具體地域情況靈活設(shè)置使用，為水利工程管理、險情預(yù)報提供設(shè)備支撐。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例的集中式應(yīng)用示意圖。
[0016]圖2為本實用新型實施例的分布式應(yīng)用示意圖。
[0017]圖3為本實用新型實施例的采集處理儀結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖4為本實用新型實施例的數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0020]集散式多物理場工程安全動態(tài)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、設(shè)置在監(jiān)測基站的采集處理儀和遠程的上位機，所述數(shù)據(jù)采集模塊集成設(shè)置在采集處理儀中或者分布設(shè)置在現(xiàn)場的傳感器附近，當(dāng)分布設(shè)置在現(xiàn)場的傳感器附近時，數(shù)據(jù)采集模塊遠距離連接采集處理儀或上位機。
[0021 ] 由于水利工程的監(jiān)控目標(biāo)通常涉及地域范圍大，可以分區(qū)域布設(shè)作為監(jiān)控單元的現(xiàn)場基站，本領(lǐng)域通常稱為“自動測量單元”;基站處設(shè)置采集處理儀，一個區(qū)域內(nèi)有多個測點，每個測點有相應(yīng)數(shù)據(jù)采集模塊，某區(qū)域的所有測點的數(shù)據(jù)采集模塊上傳傳感器數(shù)據(jù)到該區(qū)域的采集處理儀，所有采集處理儀將各自從相連的數(shù)據(jù)采集模塊獲取的數(shù)據(jù)上傳到遠程的上位機集中管理。上位機可以采用計算機或服務(wù)器。常規(guī)的監(jiān)測系統(tǒng)是通過上位機(電腦、服務(wù)器)直接設(shè)置和控制監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)的采集處理儀可以代替上位機，使用戶可以方便地現(xiàn)場獲取傳感數(shù)據(jù)，并可供用戶現(xiàn)場進行配置。具體實施時，當(dāng)巡檢工作人員巡視到基站時，可通過采集處理儀對相連的數(shù)據(jù)采集模塊進行配置、查看各數(shù)據(jù)采集模塊所得數(shù)據(jù)，例如用戶通過采集處理儀的人機界面可以選擇采集模塊1、采集模塊2…采集模塊98之一，對其中5個通道分別接入的信號進行接線方式設(shè)定。設(shè)置完成后，可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)保存到上位機，上位機通過讀入采集儀配置數(shù)據(jù)；也可通過上位機配置系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，下載入系統(tǒng)的采集處理儀，完成系統(tǒng)配置。
[0022]具體使用本實用新型所提供系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)采集模塊可以根據(jù)預(yù)設(shè)方式進行采集，也可以由上位機發(fā)送配置到采集處理儀，采集處理儀轉(zhuǎn)發(fā)配置到數(shù)據(jù)采集模塊，或者由用戶在采集處理儀處直接設(shè)定配置；數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)配置返回傳感器數(shù)據(jù)到采集處理儀或上位機，采集處理儀將接受到的傳感器數(shù)據(jù)上傳到上位機。上位機發(fā)送啟動現(xiàn)場報警設(shè)備的消息到采集處理儀。具體實施時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以自行設(shè)定采集處理儀和上位機的用戶操作界面。本實用新型只提供硬件設(shè)計，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以自行根據(jù)需要使用系統(tǒng)裝置，配置設(shè)定工作方式和內(nèi)容。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)定傳感器數(shù)據(jù)限值，上位機可以根據(jù)采集處理儀或數(shù)據(jù)采集模塊上傳的傳感器數(shù)據(jù)判斷是否需要報警，是則通知采集處理儀啟動現(xiàn)場報警設(shè)備。
[0023]因為水利工程等往往涉及地形變化，需要進行GPS站點監(jiān)測。本實用新型系統(tǒng)除了實現(xiàn)對傳感數(shù)據(jù)的監(jiān)測，還可以集成對GPS數(shù)據(jù)的監(jiān)測，將所有相關(guān)GPS站點的數(shù)據(jù)傳送到上位機，在上位機存儲和顯示。
[0024]參見圖1，針對監(jiān)測傳感器布置較為集中、監(jiān)測斷面距離較近的工況，一般是就近設(shè)置一個監(jiān)控單元，可將本實用新型所提供數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)置于監(jiān)測單元的機箱內(nèi)部，將監(jiān)測傳感器引線至監(jiān)測單元，完成監(jiān)測工作。如圖1中，斷面一和斷面二都距離監(jiān)測單元較近，斷面一處設(shè)置的15個監(jiān)測傳感器連接數(shù)據(jù)采集模塊1，斷面二處設(shè)置的15個監(jiān)測傳感器連接另一個數(shù)據(jù)采集模塊2，兩個數(shù)據(jù)采集模塊都集成設(shè)置在監(jiān)測單元處，可以和監(jiān)測單元處的采集處理儀放置在一個機箱內(nèi)。
[0025]參見圖2，針對監(jiān)測傳感器布置較為分散或監(jiān)測斷面距離較遠(例如多40m)的工況，一般是綜合考慮各監(jiān)測傳感器布設(shè)位置設(shè)置一個監(jiān)控單元，可采用分離布置方式，將本實用新型所提供數(shù)據(jù)采集模塊就近布置于監(jiān)測傳感器附近，通過RS485數(shù)據(jù)線與監(jiān)測單元(基站)相連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和工程監(jiān)測。監(jiān)控單元可通過TCP/IP、RS485總線或GPRSDTU模塊與遠程上位機通訊。分離式采集模塊也可以作為一個微型監(jiān)測單元，通過GPRS DTU模塊或RS485總線直接與遠程上位機通訊。如圖2中，斷面一和斷面二都距離監(jiān)測單元較遠，斷面一處設(shè)置的15個監(jiān)測傳感器連接一個數(shù)據(jù)采集模塊1，該數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置于斷面一附近(測點I)，斷面二處設(shè)置的15個監(jiān)測傳感器連接另一個數(shù)據(jù)采集模塊2，該數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置于斷面二附近(測點2)，兩個數(shù)據(jù)采集模塊采用雙絞線連接至監(jiān)測單元處；斷面三距離更遠，該處設(shè)置的15個監(jiān)測傳感器連接另一個數(shù)據(jù)采集模塊3，該數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)置于斷面三附近(測點3)，直接和上位機建立通信連接。
[0026]采集處理儀主要包括嵌入式CPU、外設(shè)接口和顯示屏，嵌入式CPU采用ARM CPU，外設(shè)接口可包括RS232接口和RS485接口。RS232接口用于連接電腦或其他近距離設(shè)備，或外接GPRS模塊，通過外接GPRS模塊可方便地與上位機例如遠程服務(wù)器通信；RS485接口用于連接數(shù)據(jù)采集模塊，可支持遠距離通訊。具體實施時還可以擴展設(shè)置其他接口，例如一個用于連接局域網(wǎng)的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口、一個USB接口(HOST2.0主從通訊，主接口)。參見圖3，實施例中，以嵌入式CPU為中心設(shè)置了觸摸式按鍵、液