本發(fā)明屬于控制科學(xué)與工程領(lǐng)域，涉及檢測技術(shù)與自動化裝置，通信與信息領(lǐng)域，特別是一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。

(二)

背景技術(shù)：
：

改革開放以來，我國的經(jīng)濟迅猛發(fā)展，各項工程建設(shè)取得了令人矚目的巨大成就。但為了保障基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展的同時，也能保障安全生產(chǎn)，需要不斷改進和完善工程領(lǐng)域內(nèi)的安全監(jiān)測技術(shù)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、材料及生產(chǎn)工藝的發(fā)展，振弦式傳感器技術(shù)不斷發(fā)展日益滿足工程應(yīng)用的要求。目前工程中主要應(yīng)用振弦式傳感器來對壓力、應(yīng)力、滲壓、沉降、拉力等關(guān)系到系統(tǒng)安全的相關(guān)數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，這些參數(shù)需要傳感器具有較高的穩(wěn)定性、精度及輸出信號能夠長距離傳輸。而振弦式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、長期穩(wěn)定性好，并且其輸出為頻率信號，而頻率信號是能獲得很高測量精度信號，并且適于長距離傳輸也不會降低其精度，便于與微機接口，有較強的抗干擾能力，非常適用于橋梁、大壩等工作環(huán)境惡劣而技術(shù)要求又很高的安全監(jiān)測環(huán)境。

傳統(tǒng)的對沉降的觀測方法，測量元件包括觀測樁、沉降板和沉降杯，雖然成本較低、安裝方便。但勞動強度較大，需耗費較大人力，且受人的影響較大。

(三)

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)及工作方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使用振弦傳感器，輸出為頻率值，穩(wěn)定性好并且可以進行遠(yuǎn)距離傳輸，可以對沉降現(xiàn)象進行測量及安全檢測；是一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易于實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)。它通過底層單片機和上位機PC機的聯(lián)合控制方式，可以實現(xiàn)對單片機的控制，從而來控制振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸，并進行參數(shù)設(shè)置。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，其特征在于它包括控制單元和通訊單元；其中，所述控制單元包括電源模塊、控制模塊、GPRS模塊、采集模塊和傳感器模塊；所述電源模塊分別為GPRS模塊、控制模塊、采集模塊和傳感器模塊提供電源支撐；所述GPRS模塊分別與控制模塊和通訊單元之間呈雙向連接；所述控制模塊與采集模塊之間呈雙向連接；所述采集模塊和傳感器模塊之間呈雙向連接方式；所述控制模塊的輸出端與傳感器模塊的輸入端連接。

所述基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)還包括繼電器模塊I、繼電器模塊II、繼電器模塊III、繼電器模塊IV、繼電器模塊V、穩(wěn)壓芯片、二極管、串口通訊電路I、串口通訊電路II、選通電路Ⅰ、選通電路Ⅱ、選通電路Ⅲ、選通電路IV、選通電路V、DC-DC變換器。

所述電源模塊的輸出端與選通電路Ⅲ、繼電器模塊Ⅲ、繼電器模塊V以及GPRS模塊之間依次呈單向連接；所述GPRS模塊分別與通訊單元的通訊顯示模塊和參數(shù)設(shè)置模塊進行雙向數(shù)據(jù)通訊；所述繼電器模塊V的輸入端還與繼電器模塊II的輸出端以及選通電路V的輸出端連接；所述電源模塊還與選通電路Ⅱ、繼電器模塊Ⅱ、穩(wěn)壓芯片和控制模塊之間依次呈單向連接方式；所述穩(wěn)壓芯片的輸出端還分別與串口通訊電路Ⅰ和串口通訊電路II單向連接；所述繼電器模塊II的輸出端還與二極管、繼電器模塊IV及采集模塊依次呈單向連接方式；所述采集模塊還與繼電器模塊I和串口通訊電路II之間分別呈雙向連接方式；所述串口通訊電路II與控制模塊呈雙向連接；所述繼電器模塊I的輸入端接收繼電器模塊II的輸出信號及選通電路I的選通信號，同時還與傳感器模塊呈雙向連接；所述串口通訊電路I與GPRS模塊和控制模塊之間分別呈雙向連接；所述控制模塊的輸出端與選通電路I的輸入端連接；所述控制模塊的輸出端還分別與選通電路IV的輸入端和選通電路V的輸入端連接；所述選通電路IV的輸出端連接繼電器模塊IV的輸入端。

所述傳感器模塊是由20路振弦傳感器構(gòu)成；所述繼電器模塊I是由標(biāo)號為A—T的20個繼電器構(gòu)成；所述20個振弦傳感器與標(biāo)號為A—T的20個繼電器一一對應(yīng)，所述20個繼電器分別通過選通電路Ⅰ接收控制模塊的選通管腳的選通控制信號。

所述繼電器模塊I中的繼電器是HUIKE 3.3V繼電器。

所述電源模塊由太陽能模塊和電池模塊構(gòu)成。

所述太陽能模塊是由太陽能光伏板和12V蓄電池構(gòu)成；其中，選通電路Ⅱ、繼電器模塊Ⅱ和選通電路Ⅲ、繼電器模塊Ⅲ構(gòu)成自動切換電路；太陽能的12V蓄電池輸出分別與選通電路Ⅱ、選通電路Ⅲ和DC-DC變換器單向連接；所述DC-DC變換器輸出分別與選通電路Ⅱ和選通電路Ⅲ單向連接。

所述電池模塊由電池I和電池II構(gòu)成；所述電池I單向連接繼電器模塊III；所述電池I依次單向連接選通電路II和繼電器模塊II；所述繼電器模塊II的輸出分別單向連接繼電器模塊Ⅰ、穩(wěn)壓芯片和二極管；所述穩(wěn)壓芯片的輸出分別單向連接控制模塊的單片機、串口通訊電路Ⅰ和串口通訊電路II；所述二極管的輸出依次單向連接繼電器模塊IV和采集模塊；所述電池II依次單向連接選通電路III、繼電器模塊Ⅲ、繼電器模塊V和GPRS模塊。

所述電池I和電池II經(jīng)過電量采集電路接到控制芯片上；所述電量采集電路是由兩個電阻相互串聯(lián)構(gòu)成，一端與電池I和電池II連接，一端接地；兩個電阻的分壓點與控制模塊的模擬量采集端口連接。

所述電池I是相互并聯(lián)的兩節(jié)18650可充電鋰電池，得到電壓3.7V；所述電池Ⅱ是相互串聯(lián)的兩節(jié)18650可充電鋰電池，得到電壓7.4V。

所述繼電器模塊II由一個繼電器U構(gòu)成，所述繼電器U是HUIKE 12V繼電器；所述繼電器模塊III由一個繼電器V構(gòu)成，所述繼電器V是HUIKE 12V繼電器；所述繼電器模塊IV由一個繼電器W構(gòu)成，所述繼電器W是HUIKE3.3V繼電器；所述繼電器模塊V由一個繼電器X構(gòu)成，所述繼電器X是HUIKE3.3V繼電器。

所述穩(wěn)壓芯片采用SP6641B；所述串口通訊電路I和串口通訊電路II都采用MAX3232。

所述控制模塊是美國TI公司生產(chǎn)的MSP430系列的單片機MSP430F149，其工作電壓是3.3V，其最小系統(tǒng)電路包括復(fù)位電路和時鐘電路。

所述GPRS模塊是廈門靈旗通信有限公司的LQ1000GPRS DTU芯片，其工作電壓為5-15V。

所述采集模塊是北京卓越經(jīng)緯測控技術(shù)有限公司的WIN311芯片。

所述通訊單元是由通訊顯示模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和診斷模塊構(gòu)成；所述通訊顯示模塊與GPRS模塊呈雙向通訊連接；所述通訊顯示模塊的輸出端分別與診斷模塊的輸入端及參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端連接；所述通訊顯示模塊的輸出還可以存儲在計算機的數(shù)據(jù)庫Excel中；所述參數(shù)設(shè)置模塊與GPRS模塊雙向通訊連接。

一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)墓ぷ鞣椒?，其特征在于它包括以下步驟：

①給基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)上電，系統(tǒng)可以工作在兩種供電模式下，當(dāng)由電池Ⅰ和電池Ⅱ供電時處于電池供電模式，當(dāng)由太陽能供電時，處于太陽能供電模式下，根據(jù)太陽能的供給情況兩種供電模式可自動切換；

②數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)得電之后，控制模塊中的MSP430F149單片機控制選通電路IV的選通狀態(tài)來控制采集模塊的供電與否；采集模塊上電后，單片機又可以控制選通電路I的選通狀態(tài)來選擇某一路的傳感器與采集模塊相連，采集模塊對相連的振弦傳感器加以激振。單片機又通過串口通訊電路II對采集模塊發(fā)送采集指令，采集模塊接收到指令后，就會采集所連傳感器的共振頻率。連續(xù)分時地重復(fù)步驟②即可實現(xiàn)20路傳感器的頻率信號采集；

③采集模塊通過串口通訊電路II將共振頻率上傳給單片機，單片機控制選通電路V的選通狀態(tài)來控制GPRS模塊的供電與否；GPRS模塊上電后，單片機將包含20路傳感器頻率信息的數(shù)據(jù)包通過串口通訊電路I發(fā)送給GPRS模塊，GPRS模塊將接收到的數(shù)據(jù)包通過無線通訊模式GPRS以兩種數(shù)據(jù)模式，GPRS數(shù)據(jù)包和SMS短信兩種方式上傳給上位機，實現(xiàn)20路傳感器頻率信號的無線傳輸；

④上位機接收到GPRS模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)在通訊單元的診斷模塊進行顯示原始數(shù)據(jù)包信息，數(shù)據(jù)在通訊單元的通訊顯示模塊進行數(shù)據(jù)的解析，解析之后振弦傳感器采集到的頻率值顯示在通訊顯示模塊并存儲到上位機數(shù)據(jù)庫的Excel表格中，以便進行沉降數(shù)據(jù)分析；

⑤另外，上位機可向下位機發(fā)送要數(shù)據(jù)指令：如果控制模塊設(shè)置的采集指令的采集間隔時間過長，還可在通訊顯示模塊以無線通訊模式GPRS發(fā)送要數(shù)據(jù)指令，經(jīng)GPRS模塊、串口通訊電路Ⅰ到控制模塊，控制模塊立即發(fā)送采集指令，采集數(shù)據(jù)過程和數(shù)據(jù)傳輸過程與前面所述步驟②③相同，返回振弦傳感器采集到的數(shù)據(jù)到上位機；

⑥上位機可向下位機發(fā)送參數(shù)設(shè)置指令：在通訊單元的參數(shù)設(shè)置模塊，設(shè)置各個參數(shù)控制工作模式，經(jīng)過GPRS模塊發(fā)送到控制模塊，修改控制模塊的各個控制指令；

⑦現(xiàn)場的沉降指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理過程重復(fù)上述步驟②—⑥。

所述步驟①中的切換是指：

(1)電池Ⅰ和太陽能的切換：太陽能的12V蓄電池輸出經(jīng)由DC-DC模塊降壓為3.3V,該3.3V輸出與選通電路Ⅱ的A點相連，進而使選通電路Ⅱ中的三極管導(dǎo)通，繼電器模塊Ⅱ線圈得電，常閉觸點斷開，將電池Ⅰ的3.7V輸出端與公共端的連接斷開；常開觸點閉合，將DC-DC的3.3V輸出與公共端連接，從而太陽能12V電源轉(zhuǎn)換出的3.3V就切換掉了電池Ⅰ的3.7V，并代替它提供相應(yīng)的供電需求；

(2)電池Ⅱ和太陽能的切換，與電池Ⅰ和太陽能的切換過程相似，其中選通電路和繼電器模塊分別為與之相對應(yīng)的選通電路Ⅲ和繼電器模塊Ⅲ；

(3)電池I的3.7V輸出和電池II的7.4V輸出分別經(jīng)過相應(yīng)的采集電路接到控制芯片的AD采集引腳上，可分別測量兩個電池的電壓值，以便方便觀察電池電壓，檢測系統(tǒng)的供電狀態(tài)。

本發(fā)明的工作原理：本方案所涉及的基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的工作原理為：本數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)選用MSP430F149單片機作為主控芯片，其具有低電壓、超低功耗，處理能力強，開發(fā)環(huán)境方便高效等優(yōu)點。單片機可以控制采集模塊的供電與否。并在采集模塊上電后，單片機又可以選擇某一路的傳感器與采集模塊相連，采集模塊采用高壓脈沖的方式對所連傳感器進行激振。

單片機向采集模塊發(fā)送采集指令，將所連傳感器的頻率信號采集上來，并通過GPRS模塊上傳給上位機。

單片機對采集模塊和GPRS模塊的供電加以控制，可以實現(xiàn)兩個模塊在工作時上電，不工作時掉電的功能，進而達到系統(tǒng)低功耗的要求。

控制系統(tǒng)中的上位機軟件是以Win7操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺，以VS-2010為開發(fā)環(huán)境，C#為開發(fā)語言，編寫出一套以無線通訊模式GPRS和串口通訊方式來接收、顯示、發(fā)送指令，并能對接收到的數(shù)據(jù)包信息進行解析、存儲的上位機控制軟件。該控制系統(tǒng)有兩種數(shù)據(jù)傳輸模式，一種是通過無線通訊模式GPRS，一種是通過串口模式。無線通訊模式GPRS：該控制軟件的開發(fā)流程是通過TCP協(xié)議通訊，先建立Socket連接，告訴它要監(jiān)聽的IP和端口號，再建立通訊用的Socket，搜索客戶端，客戶端自動連接到服務(wù)器，連接之后創(chuàng)建線程來接收數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)。串口模式：用SerialPort來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)時通過委托。一方面可以接收底層單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)包信息可在診斷界面顯示原始數(shù)據(jù)包信息，并在通訊界面顯示解析后的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)信息，并存儲數(shù)據(jù)，另一方面可在設(shè)置參數(shù)界面對單片機采集指令進行設(shè)置。通過該軟件，可以實現(xiàn)實時顯示振弦傳感器采集到的頻率值，以及對采集模式的參數(shù)設(shè)置。

參數(shù)設(shè)置模塊的參數(shù)設(shè)置指令包括編號，傳輸模式，數(shù)據(jù)模式，GPRS時間，短信時間，通道數(shù)，短信中心。所述編號是指客戶端的編號。所述傳輸模式是指實時在線和低功耗模式。所述數(shù)據(jù)模式是指GPRS數(shù)據(jù)、短信數(shù)據(jù)和GPRS+短信數(shù)據(jù)。所述GPRS時間是指GPRS數(shù)據(jù)的傳輸時間間隔。所述短信時間是指短信數(shù)據(jù)的傳輸時間間隔。所述通道數(shù)是指單片機選通的傳感器的路數(shù)。所述短信中心是指發(fā)出短信數(shù)據(jù)的手機號碼中心。

本發(fā)明的優(yōu)越性在于：①硬件裝置設(shè)計簡單，模塊化處理，易于與計算機通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，便于控制對沉降現(xiàn)場的數(shù)據(jù)定時與實時采集，實現(xiàn)低功耗；②供電模式采用電池模塊供電和太陽能供電，提高整個數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性；③采用無線通訊模式GPRS和串口多模式通信，提高數(shù)據(jù)采集效率，有效減少丟包率；④采用MSP430F149單片機，并且GPRS模塊和采集模塊可選通，工作時得電，不工作時掉電，使整個數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)處于低功耗模式。

(四)附圖說明：

圖1為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中電量采集電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)的通訊單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明所涉一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)的選通電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

(五)具體實施方式：

實施例：一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，其特征在于它包括控制單元和通訊單元(見圖1)；其中，所述控制單元(見圖2)包括電源模塊、控制模塊、GPRS模塊、采集模塊和傳感器模塊；所述電源模塊分別為GPRS模塊、控制模塊、采集模塊和傳感器模塊提供電源支撐；所述GPRS模塊分別與控制模塊和通訊單元之間呈雙向連接；所述控制模塊與采集模塊之間呈雙向連接；所述采集模塊和傳感器模塊之間呈雙向連接方式；所述控制模塊的輸出端與傳感器模塊的輸入端連接。

所述基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)還包括繼電器模塊I、繼電器模塊II、繼電器模塊III、繼電器模塊IV、繼電器模塊V、穩(wěn)壓芯片、二極管、串口通訊電路I、串口通訊電路II、選通電路Ⅰ、選通電路Ⅱ、選通電路Ⅲ、選通電路IV、選通電路V、DC-DC變換器；

所述電源模塊的輸出端與選通電路Ⅲ、繼電器模塊Ⅲ、繼電器模塊V以及GPRS模塊之間依次呈單向連接；所述GPRS模塊分別與通訊單元的通訊顯示模塊和參數(shù)設(shè)置模塊進行雙向數(shù)據(jù)通訊；所述繼電器模塊V的輸入端還與繼電器模塊II的輸出端以及選通電路V的輸出端連接；所述電源模塊還與選通電路Ⅱ、繼電器模塊Ⅱ、穩(wěn)壓芯片和控制模塊之間依次呈單向連接方式；所述穩(wěn)壓芯片的輸出端還分別與串口通訊電路Ⅰ和串口通訊電路II單向連接；所述繼電器模塊II的輸出端還與二極管、繼電器模塊IV及采集模塊依次呈單向連接方式；所述采集模塊還與繼電器模塊I和串口通訊電路II之間分別呈雙向連接方式；所述串口通訊電路II與控制模塊呈雙向連接；所述繼電器模塊I的輸入端接收繼電器模塊II的輸出信號及選通電路I的選通信號，同時還與傳感器模塊呈雙向連接；所述串口通訊電路I與GPRS模塊和控制模塊之間分別呈雙向連接；所述控制模塊的輸出端與選通電路I的輸入端連接；所述控制模塊的輸出端還分別與選通電路IV的輸入端和選通電路V的輸入端連接；所述選通電路IV的輸出端連接繼電器模塊IV的輸入端。

所述傳感器模塊是由20路振弦傳感器構(gòu)成；所述繼電器模塊I是由標(biāo)號為A—T的20個繼電器構(gòu)成；所述20個振弦傳感器與標(biāo)號為A—T的20個繼電器一一對應(yīng)，所述20個繼電器分別通過選通電路Ⅰ接收控制模塊的選通管腳的選通控制信號。

所述繼電器模塊I中的繼電器是HUIKE 3.3V繼電器。

所述電源模塊(見圖3)由太陽能模塊和電池模塊構(gòu)成。

所述太陽能模塊是由太陽能光伏板和12V蓄電池構(gòu)成；其中，選通電路Ⅱ、繼電器模塊Ⅱ和選通電路Ⅲ、繼電器模塊Ⅲ構(gòu)成自動切換電路；太陽能的12V蓄電池輸出分別與選通電路Ⅱ、選通電路Ⅲ和DC-DC變換器單向連接；所述DC-DC變換器輸出分別與選通電路Ⅱ和選通電路Ⅲ單向連接。

所述電池模塊由電池I和電池II構(gòu)成；所述電池I單向連接繼電器模塊III；所述電池I依次單向連接選通電路II和繼電器模塊II；所述繼電器模塊II的輸出分別單向連接繼電器模塊Ⅰ、穩(wěn)壓芯片和二極管；所述穩(wěn)壓芯片的輸出分別單向連接控制模塊的單片機、串口通訊電路Ⅰ和串口通訊電路II；所述二極管的輸出依次單向連接繼電器模塊IV和采集模塊；所述電池II依次單向連接選通電路III、繼電器模塊Ⅲ、繼電器模塊V和GPRS模塊。

所述電池I和電池II經(jīng)過電量采集電路(見圖4)接到控制芯片上；所述電量采集電路是由兩個電阻相互串聯(lián)構(gòu)成，一端與電池I和電池II連接，一端接地；兩個電阻的分壓點與控制模塊的模擬量采集端口連接。

所述電池I是相互并聯(lián)的兩節(jié)18650可充電鋰電池，得到電壓3.7V；所述電池Ⅱ是相互串聯(lián)的兩節(jié)18650可充電鋰電池，得到電壓7.4V。

所述繼電器模塊II由一個繼電器U構(gòu)成，所述繼電器U是HUIKE 12V繼電器；所述繼電器模塊III由一個繼電器V構(gòu)成，所述繼電器V是HUIKE 12V繼電器；所述繼電器模塊IV由一個繼電器W構(gòu)成，所述繼電器W是HUIKE3.3V繼電器；所述繼電器模塊V由一個繼電器X構(gòu)成，所述繼電器X是HUIKE3.3V繼電器。

所述穩(wěn)壓芯片采用SP6641B；所述串口通訊電路I和串口通訊電路II都采用MAX3232。

所述控制模塊是美國TI公司生產(chǎn)的MSP430系列的單片機MSP430F149，其工作電壓是3.3V，其最小系統(tǒng)電路包括復(fù)位電路和時鐘電路。

所述GPRS模塊是廈門靈旗通信有限公司的LQ1000GPRS DTU芯片，其工作電壓為5-15V。

所述采集模塊是北京卓越經(jīng)緯測控技術(shù)有限公司的WIN311芯片。

所述通訊單元(見圖5)是由通訊顯示模塊、參數(shù)設(shè)置模塊和診斷模塊構(gòu)成；所述通訊顯示模塊與GPRS模塊呈雙向通訊連接；所述通訊顯示模塊的輸出端分別與診斷模塊的輸入端及參數(shù)設(shè)置模塊的輸入端連接；所述通訊顯示模塊的輸出還可以存儲在計算機的數(shù)據(jù)庫Excel中；所述參數(shù)設(shè)置模塊與GPRS模塊雙向通訊連接。

一種基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)墓ぷ鞣椒?，其特征在于它包括以下步驟：

①給基于振弦傳感器的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)上電，系統(tǒng)可以工作在兩種供電模式下，當(dāng)由電池Ⅰ和電池Ⅱ供電時處于電池供電模式，當(dāng)由太陽能供電時，處于太陽能供電模式下，根據(jù)太陽能的供給情況兩種供電模式可自動切換；

②數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)得電之后，控制模塊中的MSP430F149單片機控制選通電路IV的選通狀態(tài)來控制采集模塊的供電與否。采集模塊上電后，單片機又可以控制選通電路I的選通狀態(tài)來選擇某一路的傳感器與采集模塊相連，采集模塊對相連的振弦傳感器加以激振。單片機又通過串口通訊電路II對采集模塊發(fā)送采集指令，采集模塊接收到指令后，就會采集所連傳感器的共振頻率。連續(xù)分時地重復(fù)步驟②即可實現(xiàn)20路傳感器的頻率信號采集；

③采集模塊通過串口通訊電路II將共振頻率上傳給單片機，單片機控制選通電路V的選通狀態(tài)來控制GPRS模塊的供電與否。GPRS模塊上電后，單片機將包含20路傳感器頻率信息的數(shù)據(jù)包通過串口通訊電路I發(fā)送給GPRS模塊，GPRS模塊將接收到的數(shù)據(jù)包通過無線通訊模式GPRS以兩種數(shù)據(jù)模式，GPRS數(shù)據(jù)包和SMS短信兩種方式上傳給上位機，實現(xiàn)20路傳感器頻率信號的無線傳輸；

④上位機接收到GPRS模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)在通訊單元的診斷模塊進行顯示原始數(shù)據(jù)包信息，數(shù)據(jù)在通訊單元的通訊顯示模塊進行數(shù)據(jù)的解析，解析之后振弦傳感器采集到的頻率值顯示在通訊顯示模塊并存儲到上位機數(shù)據(jù)庫的Excel表格中，以便進行沉降數(shù)據(jù)分析；

⑤另外，上位機可向下位機發(fā)送要數(shù)據(jù)指令：如果控制模塊設(shè)置的采集指令的采集間隔時間過長，還可在通訊顯示模塊以無線通訊模式GPRS發(fā)送要數(shù)據(jù)指令，經(jīng)GPRS模塊、串口通訊電路Ⅰ到控制模塊，控制模塊立即發(fā)送采集指令，采集數(shù)據(jù)過程和數(shù)據(jù)傳輸過程與前面所述步驟②③相同，返回振弦傳感器采集到的數(shù)據(jù)到上位機；

⑥上位機可向下位機發(fā)送參數(shù)設(shè)置指令：在通訊單元的參數(shù)設(shè)置模塊，設(shè)置各個參數(shù)控制工作模式，經(jīng)過GPRS模塊發(fā)送到控制模塊，修改控制模塊的各個控制指令。

⑦現(xiàn)場的沉降指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理過程重復(fù)上述步驟②—⑥。

所述步驟①中的切換是指：

(1)電池Ⅰ和太陽能的切換：太陽能的12V蓄電池輸出經(jīng)由DC-DC模塊降壓為3.3V,該3.3V輸出與選通電路Ⅱ(見圖6)的A點相連，進而使選通電路Ⅱ中的三極管導(dǎo)通，繼電器模塊Ⅱ線圈得電，常閉觸點斷開，將電池Ⅰ的3.7V輸出端與公共端的連接斷開；常開觸點閉合，將DC-DC的3.3V輸出與公共端連接，從而太陽能12V電源轉(zhuǎn)換出的3.3V就切換掉了電池Ⅰ的3.7V，并代替它提供相應(yīng)的供電需求；

(2)電池Ⅱ和太陽能的切換，與電池Ⅰ和太陽能的切換過程相似，其中選通電路和繼電器模塊分別為與之相對應(yīng)的選通電路Ⅲ和繼電器模塊Ⅲ；

(3)電池I的3.7V輸出和電池II的7.4V輸出分別經(jīng)過相應(yīng)的采集電路接到控制芯片的AD采集引腳上，可分別測量兩個電池的電壓值，以便方便觀察電池電壓，檢測系統(tǒng)的供電狀態(tài)。