专利名称：智能化测量控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于工程变形监测、地球物理仪器自动记录的多微机分布式测 量控制系统。具体地说，由工控机或PC机做主控制机，通过RS485总线与设在前方的测量控制 单元(MCU)相连，发送命令和接收数据。每个MCU可安装1个测量控制模块。不同测量方式 的仪器或不同物理量输出的传感器采用不同测量模块，总系统可连接多达250个模块。MCU 可脱离主控制机独立进行定时数据采集、数据存储等工作，并配有后备电池，具备断电保护 功能。MCU本身就是一个完整的数据采集系统，尤其适合无人值守场合使用。
背景技术：
对大型建筑物、工程构筑物(如水库大坝、桥樑、隧道等)进行安全监测是保障其 安全运行的必要手段。目前安全监测系统采用仪器(传感器)种类繁多，所测物理量有很大 差别，是一个集散式数据采集系统。该系统目前尚存在以下不足一是只有数据采集功能， 缺少对仪器控制功能，例如仪器(传感器)自检等；二是仪器(传感器)种类繁多，从仪器 (传感器)到测量数字化装置之间传输的虽仅为脉冲数字(计数、频率)或模拟(电压、电 流)信号，但测量的范围至少有几百米的直线距离，控制面积范围约1平方千米。由于地域 较大，所处的环境亦不相同，长线传输干扰较大，导至测量数据不稳定，模拟信号尤其表现 明显。三是受控仪器(传感器)分属于不同厂商设计、生产，其仪器(传感器)自身或安装 位置的参考大地零电位也不一定相同，或因仪器(传感器)到测量数字化装置之间传输距 离差异导致零电位差异，从而致使监测数据可靠性差。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种环境适应性 强，能同时有效控制多个不同种类、不同距离的监测仪器，采集、存储、处理多个不同物理量 数据的控制测量控制系统1.由于仪器(传感器)的输出零参考线可能接地，也可能不接地，必须顾及在系统 中出现的两种状态。测量控制单元(MCU)的输入适配器需要浮置，通道转换开关各通道之 间零参考线需要相互隔离和浮置，A/D转换的模拟地浮置、逻辑地浮置并在A/D转换芯片引 脚下逻辑地与模拟地相接，CPU零参考线浮置并与外控电路(通信、通道转换、自检等)用 光耦隔离。不使用通道的信号和零参考线用双路继电器断开。使整个系统的模拟电路、A/D 转换电路在测量时或是浮置，或由与所选仪器(传感器)接地端接地。数字电路同样处理， 提高系统输入电路的共模抑制比。2.在A/D转换电路前增加一级0. 1秒两阶低通滤波，抑制串模高频干扰信号。3.在滤波器输入端接IM Ω电阻到地，A/D转换器输入阻抗恒定为IM Ω，使仪器 (传感器)输出到A/D转换器输入的传输线的电阻产生的压降可控。4.测量控制单元(MCU)增加二路用光耦隔离的TTL电平输出控制通道。用于控制仪器(传感器)的自检功能。本发明有以下特点1.系统采用统一模块构架，每种模块对应一种传感器，能随时增添模块数量和种 类，使系统具有持续扩展组网能力。当需要使用新型传感器时，仅需在系统中增添该类传感 器的模块。2.系统具有对传感器的自检功能。3.系统具有无人值守功能。4.系统具有远程控制能力。采用多种通信技术手段混合运行方式，适应既可在小 范围内密集布设大量传感器，也可在大地域、空间距离很长的范围内布设传感器并实施测 量控制。5.系统人机界面友好，所有设置、控制均在嵌入式CPU的软件操作下运行，具有测 量传感器随添随用的功能。
图1-测量控制单元原理框图。其中1_输入信号2-输入输出适配器3-测量控制模块4-输出控制信号5-RS485 总线6-主控机7-电源模块8-蓄电池9-开机控制线图2-测量控制模块原理框图其中10-中央处理器CPU11-A/D转换模块12-通道选择器13-复位控制14-时钟控制15-存储器16-手动控制
具体实施例方式根据附图1说明本发明实施方式如下传感器或仪器的信号(1)经输出输入适配器(2)送入测量控制模块(3)；测量控 制模块⑶读取信号并存储；需要控制时，由测量控制模块⑶输出控制信号⑷通过输出 输入适配器(2)送到相应的传感器或仪器。测量控制模块(3)通过RS485总线(5)接收主 控机(6)命令、发送数据。RS485总线用RS485/232转换器与系统主控机(6)的PC机、工控机或便携计算机串口直接连接。测量控制模块(3)的电源由电源模块(7)、蓄电池⑶或市电220V提供，有直流 6V、24V，交流36V三种。6V电源仅供测量控制模块(3)使用。直流24V和交流36V供外部 传感器使用。下面结合附图2进一步说明本发明应用于构筑物、建筑物监测的垂线仪、引张线 仪、静力水准、伸缩仪等测量控制模块的实施方式测量控制模块由RS485总线(5)、中央处理器CPU (10)、A/D转换模块(11)、通道选 择器(12)、复位控制(13)、时钟控制(14)、存储器(15)、手动控制(16)组成。其中通道选 择器(12)由信号选择控制电路、双路继电器组成。垂线仪、引张线仪等传感器或仪器的信号(1)经输出输入适配器(2)送入测量控 制模块(3)的通道选择器(12)，使选中的信号通道与其他各通道之间零参考线相互隔离 和浮置，A/D转换模块(11)的模拟地浮置、逻辑地浮置，并在A/D芯片引脚下与模拟地相 接，CPU(IO)零参考线浮置并与外控电路(通信、通道转换、自检等)用光耦隔离；不使用 通道的信号和零参考线用双路继电器断开；选中并读取相应监测仪器的信号存储于存储器 (15)，存储信号包含状态值(日历、时间、站号、状态)和测量值或自检值(高位、低位)数 据。测量控制单元(MCU)中二路用光耦隔离的TTL电平输出控制信号(4)，用于控制仪器(传感器)的自检功能。不工作时CPU(IO)休眠，测量控制模块(3)具有手动控制(16)、时钟控制(14)、 RS485总线(5)控制信号复位控制(13)三种启动控制方式。在有开机控制线(9)时，具有 远程硬件串口启动功能。
权利要求
一种应用于工程变形监测、地球物理仪器自动记录的多微机分布式智能化测量控制系统，其特征在于由信号输出输入适配器、测量控制模块、系统主控机、电源模块组成。
2.如权利要求1所述智能化测量控制系统，其特征在于测量控制模块由RS485总线、中 央处理器、A/D转换模块、通道选择器、存储器组成。
3.如权利要求2所述测量控制模块，其特征在于通道选择器由信号选择控制电路、双 路继电器组成。
4.如权利要求3所述通道选择器，其特征在于通道选择器充分顾及被控仪器(传感 器)的输出零参考线可能接地，也可能不接地的两种状态；即通道转换开关需要各通道之 间零参考线需要相互隔离和浮置，A/D的模拟地浮置、逻辑地浮置，并在A/D转换芯片引脚 下逻辑地与模拟地相接，CPU零参考线浮置并与外控电路(通信、通道转换、自检等)用光 耦隔离；不使用通道的信号和零参考线用双路继电器断开。
全文摘要
本发明提供一种应用于工程变形监测、地球物理仪器自动记录的多微机分布式智能化测量控制系统。具体地说，由工控机或PC机做主控制机，通过RS485总线与设在前方的测量控制单元(MCU)相连，发送命令和接收数据。每个MCU可安装1个测量控制模块。不同测量方式的仪器或不同物理量输出的传感器采用不同测量模块，总系统可连接多达250个模块。MCU可脱离主控制机独立进行定时数据采集、数据存储等工作，并配有后备电池，具备断电保护功能。MCU本身就是一个完整的数据采集系统，尤其适合无人值守场合使用。
文档编号G05B19/418GK101825889SQ20101015273
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者刘德军, 吴涛, 李双平, 李明, 李树德, 李欣, 裴灼炎, 赵全麟, 陈志遥, 马能武 申请人:中国地震局地震研究所;长江空间信息技术工程有限公司(武汉)