嵌入式工程安全监测数据采集处理仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程安全动态监测技术领域，特别涉及一种嵌入式工程安全监测数据采集仪。
【背景技术】
[0002]为了对水利工程边坡、堤防进行渗流、位移、变形等进行动态检测，目前水利检测通常采用工程安全动态监测系统。常规的工程安全监测预警系统多采用用户自行携带的笔记本电脑在现场设置修改系统参数、添加端口、查看数据等，给监测系统的安装、调试带来不便，特别在监测过程中实时调整参数、拷贝数据、查看结果及后处理更不方便，缺乏相应的设备支持。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于针对现有技术的缺点和不足，设计了嵌入式工程安全监测数据采集处理仪，解决了已有监测系统需要携带笔记本电脑至现场进行系统参数设置，中期参数修改、数据采集传输不便等问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案为一种嵌入式工程安全监测数据采集处理仪，包括嵌入式CPU、外设接口、显示屏、信息输出端口、散热风扇和现场报警设备，嵌入式CPU与外设接口、显示屏、信息输出端口外设接口分别连接，外设接口包括RS232接口和RS485接口，RS485接口连接从传感器采集数据的采集模块，RS232接口连接远程的上位机，信息输出端口分别连接散热风扇和现场报警设备。
[0005]而且，所述采集模块集成设置在嵌入式工程安全监测数据采集处理仪中。
[0006]而且，所述采集模块设置在传感器附近，嵌入式工程安全监测数据采集处理仪和采集模块远距离连接。
[0007]而且，所述采集模块包括CPU、6路光电隔离器、通信接口、ADC、可编程仪表放大器、模拟电子开关、振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路、振弦信号或其他脉冲信号选择器、内部激励源、内部激励源选择开关、内外激励选择、传感器输入的多路通道和相应的继电器输入多路开关；所述6路光电隔离器分别记为光电隔离器1、光电隔离器2、光电隔离器
3、光电隔离器4、光电隔离器5和光电隔离器6，CPU与6路光电隔离器、通信接口、继电器输入多路开关分别连接，继电器输入多路开关连接通道；
[0008]光电隔离器I经ADC连接可编程仪表放大器的输出端，光电隔离器2连接可编程仪表放大器的控制端，可编程仪表放大器的输入端连接模拟电子开关的输出端，光电隔离器3连接模拟电子开关的控制端，模拟电子开关的输入端连接继电器输入多路开关；
[0009]光电隔离器5连接振弦信号或其他脉冲信号选择器的控制端，振弦信号或其他脉冲信号选择器的输出端连接振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路的输入端，振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路的输出端连接光电隔离器4，振弦信号或其他脉冲信号选择器的输入端连接继电器输入多路开关；
[0010]内部激励源的输出连接内部激励源选择开关，光电隔离器6连接内部激励源选择开关，内部激励源选择开关连接内外激励选择的一个触点，外部激励输入连接内外激励选择的另一个触点，内外激励选择连接继电器输入多路开关。
[0011]而且，所述多路通道包括五个通道，每个通道由四个接线端子组成，通过接线端子与传感器连接。
[0012]本实用新型提供一种便捷、稳定、可靠的适用于工程安全实时动态监测预警系统的数据采集处理仪，为监测系统的安全稳定和便捷操作提供设备支撑，具有高效节能与高可靠性的优点，组态灵活，使用方便；接口丰富，满足多功能需求，可实现数据采集、存储与传输功能。通过集成或远距离连接采集模块，支持采集模块同一端口接不同传感器，支持用户根据需要调整传感器接入通道；支持用户进行远程和现场(就地)信息配置。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。
[0014]图2为本实用新型实施例的采集模块结构图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图和实施例详细说明本实用新型的技术方案。
[0016]本实用新型提供的嵌入式工程安全监测数据采集处理仪用于支持进行现场控制，采集处理仪主要包括嵌入式CPU、外设接口和显示屏，嵌入式CPU采用ARM CPU，外设接口可包括一个RS232接口和一个RS485接口，RS232接口用于连接电脑或其他近距离设备或外接GPRS模块，通过外接GPRS模块可方便地与上位机例如远程服务器通信；RS485接口用于连接采集模块，可支持远距离通讯。具体实施时还可以扩展设置其他接口，例如一个用于连接局域网的RJ45网络接口、一个USB接口(H0ST2.0主从通讯，主接口)。参见图1，实施例中，以嵌入式CPU为中心设置了触摸式按键、液晶屏、SD存储卡、RS232和RS485接口，并且通过信息输出端口扩展设置了散热风扇和现场报警设备(例如报警器)，可以支持设备散热和报警提示。通常还需要提供相应电源模块DC/DC，以便将24V外接电源转换为工作电源。信息输出端口具体实施时也可采用RS485接口提供。
[0017]具体实施时，嵌入式CPU可采用低功耗ARM CORTEX A8 600MHZ，功能齐全，采样速度快、运行效率高；存贮可采用大容量固态电子硬盘，防尘防震动，存贮速度快，稳定性可靠性高。
[0018]采集处理仪可以连接多个采集模块，因为和信息输出端口也可采用RS485接口，一般不超过98个，如图1中实施例的采集处理仪连接了 98个采集模块。所述采集模块从现场设置的传感器采集数据。
[0019]针对监测传感器布置较为集中、监测断面距离较近的工况，所有采集模块可以集成在采集处理仪中，一起置于监测基站；针对监测传感器布置较为分散或监测断面距离较远(例如多4 Om)的工况，将各个采集模块就近布置于监测传感器附近，采集处理仪设于监测基站处，各个采集模块通过RS485数据线与监测基站处采集处理仪相连接。
[0020]基于本实用新型提供的嵌入式工程安全监测数据采集处理仪装置，通过采集处理仪和采集模块、GPRS传输模块的通信连接，可支持实现传感器参数的配置、数据自动化采集、定点持续采样、数据备份存贮、远程无线传输、传感器模拟信号的解析、数据后处理、现场报警设备启动等功能，主要是通过集成或远距离连接采集模块，支持采集模块同一端口接不同传感器，支持用户根据需要调整传感器接入通道；支持用户进行远程和现场(就地)信息配置，例如采样周期、数据存贮、传感器的参数配置等。具体实施时，本领域技术人员可以利用Linux操作系统，自行设定嵌入式数据采集处理仪的用户操作界面。本实用新型只提供硬件设计，本领域技术人员可以自行根据需要使用采集处理仪装置，设定其工作方式和内容，例如:
[0021]设定支持多模式工作方式:支持时间触发、事件触发及休眠模式等三种工作模式。其中，I)事件触发模式。当采集处理仪收到远程的中央控制服务器发出数据请求指令后，立即启动数据采集、传输程序，完成操作后转入休眠模式；2)时间触发模式:根据设置好的工作时间，启动数据采集、传输程序，完成操作后转入休眠模式；3)休眠模式:无工作任务时进入休眠状态，降低能量损耗。
[0022]嵌入式工程安全监测数据采集处理仪的工作任务可为:
[0023]I)嵌入式CPU定时对采集模块发出命令，读取其所测数据，并将采集的数据显示在液晶屏上，存储于SD卡中，以便查询历史数据和备份数据。
[0024]2)嵌入式CPU响应操作人员的触控按键操作或者远程服务器的命令，并将指令通过RS485总线下发给相应的采集模块或散热风扇、现场报警设备。
[0025]3)嵌入式CPU通过RS232通讯端口，将采集到的采集模块的测量数据发送给GPRS模块，GPRS模块通过公用通讯网络传输给远程的上位机，完成数据的上传任务。
[0026]常规的监测系统是通过上位机(计算机、服务器)直接设置和控制监测系统，本系统的嵌入式安全监测数据采集处理仪可以代替上位机，支持用户直接在监测系统的显示屏幕上设置系统参数，按设置实现控制和数据采集、存储和处理功能，设置完成后，可通过GPRS网络保存到上位机，上位机通过读入采集仪配置数据；也可通过上位机配置系统数据后，下载入系统的数据采集仪，完成系统配置。由于水利工程的监控目标通常涉及地域范围大，可以分区域布设作为监控单元的现场基站，本领域通常称为“自动测量单元”，各基站处分别设置采集处理仪，一个区域内有多个测点，每个测点有相应数据采集模块，某区域的所有测点的数据采集模块上传传感器数据到该区域的采集处理仪，所有采集处理仪将各自从相连的数据采集模块获取的数据上传到远程上位机集中管理。
[0027]便于实施参考起见，提供实施例的采集模块结构说明如下:
[0028]参见图2，所述采集模块包括CPU、6路光电隔离器、通信接口、ADC、可编程仪表放大器、模拟电子开关、振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路、振弦信号或其他脉冲信号选择器、内部激励源、内部激励源选择开关、内外激励选择、传感器输入的多路通道和相应的继电器输入多路开关；所述6路光电隔离器分别记为光电隔离器1、光电隔离器2、光电隔离器3、光电隔离器4、光电隔离器5和光电隔离器6，CPU与6路光电隔离器、通信接口、继电器输入多路开关分别连接，继电器输入多路开关连接通道；
[0029]光电隔离器I经ADC连接可编程仪表放大器的输出端，