CN102637351A

CN102637351A - 基于gsm网络的滑坡监测数据传输系统及数据分析方法

Info

Publication number: CN102637351A
Application number: CN2012101226519A
Authority: CN
Inventors: 文国军; 吴川; 付先成; 王玉丹; 张鹏; 王呈; 韩磊
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN102637351B

Abstract

本发明提供了基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统及数据分析方法，该系统包括发射端、接收端和上位机；发射端接有传感器，发射端还通过GSM网络与接收端进行通信，接收端与上位机相连。该方法是通过运行在上位机上的滑坡数据分析系统实现的，该数据分析系统包括串口设置模块、数据处理模块、图形显示模块和数字显示模块。本发明能实现远距离的对滑坡监测数据进行分析和处理。

Description

基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统及数据分析方法

技术领域

本发明涉及一种通过移动通信的GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）网络进行滑坡监测数据远程传输的系统，具体是一种通过移动通信的GSM无线网络进行滑坡数据的传输、分析和储存的设备。

背景技术

我国地质灾害发生频繁。根据中国地质环境监测院地质灾害调查监测室的数据，2006年发生地质灾害102804起，其中滑坡占87%；2007年发生25364起，其中滑坡占61%；2008年发生26580起，其中滑坡占50.6%，滑坡灾害每年给国家造成的经济损失高达几十亿元，造成的人员伤亡高达六七百人。因此，做好地质灾害监测和预警，特别是滑坡的监测和预警，对于有效减少直接经济损失和人员伤亡就显得尤为重要。现阶段对滑坡进行监测的方法很多，但基本上都是在滑坡隐患点利用传感器进行一些必要数据的采集，采集到的数据往往通过导线连接到终端进行分析、处理，或者是通过无线模块将采集到的数据发送出去，这样工作人员便可以在距离传感器安放点几百米内通过终端将数据接收后进行分析、处理。但由于滑坡隐患点往往有安全隐患，工作人员不宜靠近滑坡隐患点或者其附近，这样传统的利用导线或者无线模块数据传输方法就显得不足了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用移动通信的GSM网络进行滑坡数据远程传输的系统，从而实现远距离的对滑坡监测数据进行分析和处理。

为实现本发明目的，采用的技术方案是：基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统，包括发射端、接收端和上位机；发射端接有传感器，发射端还通过GSM网络与接收端进行通信，接收端与上位机相连。

所述的系统，发射端包括第一微处理器，第一微处理器上还接有数据采集模块和第一串口通信模块，第一串口通信模块通过RS232接口接至第一GSM模块。

所述的系统，第一微处理器包括型号为STC89C52芯片U1，数据采集模块包括型号为ADC0809的芯片U2，第一串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U3，第一GSM模块包括型号为FK01MCE-T3的芯片。

所述的系统，接收端包括第二微处理器，第二微处理器上还接有第二串口通信模块和第三串口通信模块，第二串口通信模块通过RS232接口接至上位机，第三串口通信模块通过RS232接口接至第二GSM模块。

所述的系统，第二微处理器包括型号为STC12C5A60S2的芯片U4，第二串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U5，第三串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U6，第二GSM模块包括型号为FK01MCE-T3的芯片。

基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统的数据分析方法，该方法是通过运行在上位机上的滑坡数据分析系统实现的，该数据分析系统包括串口设置模块、数据处理模块、图形显示模块和数字显示模块；串口设置模块用于设置串口通信的相关信息，设置好后便将第二串口通信模块发送过来的监测数据读入到滑坡数据分析系统的缓冲区，然后数据处理模块根据串口通信信息和接收到的监测数据进行处理，并将处理好的数据分别传输至图形显示模块和数字显示模块进行图形和数字显示。

所述的方法，串口设置模块需要设置的信息包括串口名称、波特率、数据位、奇偶校验位和停止位。

所述的方法，数据处理模块用于对接收到的数据进行标定。

所述的方法，图形显示的方法包括波形图形式显示和数字表形式显示。

所述的方法，滑坡数据分析系统还包括文件保存模块和停止控制模块；在数据处理模块处理完监测数据后，文件保存模块对处理后的数据进行文件形式的保存，文件名称由用户设置；在滑坡数据分析系统的任何运行时段，停止控制模块根据用户命令进行程序的终止操作。

本发明的优点：利用该系统，只要是移动通讯信号能够覆盖到的地方，都可以进行数据传输，传输距离可以无限远，有效的解决了以往滑坡通信数据传输距离近的不足之处，从而改善了工作人员的工作环境，变得舒适，也保证了工作人员的安全。

附图说明

图1为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统的工作示意图。

图2为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统发射端的数据采集电路。

图3为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统发射端的微处理器最小系统电路。

图4为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统发射端的串口通信电路。

图5为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统接收端的串口通信电路2。

图6为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统接收端的微处理器最小系统电路。

图7为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统接收端的串口通信电路1。

图8为本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统上位机软件界面。

具体实施方式

本发明提供了一种基于移动通信的GSM网络进行数据远程传输的系统，利用该系统，只要是手机信号能覆盖到的地方，都可以进行数据传输，传输距离可以无限远。

本发明涉及一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统，包括发射端、接收端、上位机。发射端为一微处理器系统，由与微处理器相连接的数据采集电路、串口通信电路以及和串口通信电路相连接的GSM模块组成；接收端也是一微处理器系统，由与微处理器相连接的串口通信电路1、串口通信电路2以及和串口通信电路2相连接的GSM模块组成；上位机中包含数据接收与处理软件，上位机通过串口线与接收端的串口通信电路1相连接，用于对接收端发送过来的数据进行进一步处理。本发明为一种滑坡监测数据远程传输系统，发射端连接微处理器的按键用于启动发射端的运行，发射端运行后，数据采集电路将采集到的数据信息发送到微处理器进行处理，处理后的数据经过串口通信电路发送到GSM模块，GSM模块通过移动通信的GSM网络将数据发送给接收端，接收端为上电后自动运行，接收端的GSM模块通过移动通信的GSM网络将发射端发射过来的数据进行接收，接收到的数据通过串口通信电路2发送到微处理器进行处理，处理后的数据通过与串口通信电路1相连接的串口线发送到上位机进行进一步的处理。

所述发射端微处理器采用STC89C52芯片，微处理器的P3.2口与按键连接，当微处理器监测到P3.2口有低电平时，则启动发射端；数据采集电路采用ADC0809芯片，ADC0809芯片的引脚D0-D7、ADD A-ADD C、ALE、ST、OE、EOC、CLK分别与微处理器的P0.0-P0.7、P2.0-P2.6、ALE口连接，ADC0809芯片的作用是将用于监测滑坡的传感器采集到的模拟信号转换成数字信号后输入微处理器；串口通信电路采用MAX232芯片构建，MAX232芯片的第12引脚、第11引脚分别与微处理器的P3.0、P3.1口连接，串口通信电路的J1接口与串口线相连，GSM模块通过与串口通信电路J1接口相连接的串口线与串口相连接；数据采集电路所采集到的数据经过微处理器处理后，微处理器将数据通过串口通信电路发送到GSM模块，GSM模块接收到数据后通过移动通信的GSM网络将数据发送到接收端。

所述的接收端微处理器采用STC12C5A60S2芯片，微处理器为上电自动运行；串口通信电路1采用MAX232芯片构建，MAX232芯片的第12引脚、第11引脚分别与微处理器的P3.0、P3.1口连接，串口通信电路1的J1接口通过串口线与上位机连接，用于向上位机软件发送数据；串口通信电路2采用MAX232芯片构建，MAX232芯片的第10脚、第9引脚分别与微处理器的P1.3、P1.2口连接，串口通信电路2的J2接口通过串口线与GSM模块连接；

所述上位机中的软件采用LabView编制，软件将接收端发送过来的数据进行处理、显示和存储，该软件由串口设置模块、图形显示模块、数字显示框、文件名称输入框及停止按钮组成，其中串口设置模块由串口名称选择栏、波特率设置栏、数据位选择栏、奇偶校验位选择栏、停止位选择栏组成，图形显示模块由波形图形式显示和数字表形式显示组成。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统的工作示意图如图1所示，传感器采集到的信号输入发射端，发射端接收到信号后对信号数据进行处理，随后将数据通过移动通信的GSM网络发送出去，接收端通过移动通信的GSM网络将数据接收到后经过简单的数据处理，随后通过串口线将数据发送到上位机进行进一步的处理。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统发射端的数据采集电路和微处理器最小系统电路分别如图2、3所示，微处理器采用STC89C52芯片U1，由按键S1控制其运行，按键S1一端接地，一端接微处理器的P3.2口，当S1按键没有按下时，P3.2口呈现高电平，当S1按键按下时，P3.2口呈现低电平，因此，当检测到P3.2口呈现低电平时发射端便开始运行。芯片U1的第19、18引脚间接有晶振X1，晶振X1的两端分别通过电容C1、C2接地。芯片U1的第9引脚的一端通过电阻R1接地，另一端通过极性电容C3接至电源VCC。芯片U1的第20引脚接地，第40引脚接至电源VCC。

发射端运行后，首先进行数据采集，数据采集系统由ADC0809芯片U2搭建，芯片的引脚D0-D7、ADD A-ADD C、ALE、ST、OE、EOC、CLK分别与微处理器的P0.0-P0.7、P2.0-P2.6、ALE口连接，J4为接口，J4的1口用于连接传感器的输入端，采集到的数据经数据采集电路的ADC0809芯片后被转换成数字信号，该数字信号经由微处理器的P0.0-P0.7口输入微处理器。芯片U2的第12、11引脚接至电源VCC，第13、16引脚接地。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统发射端的串口通信电路如图4所示，串口通信电路采用MAX232芯片U3构建，MAX232芯片的第12引脚、第11引脚分别与微处理器的P3.0、P3.1口连接。芯片U3的第1、3引脚之间接有极性电容C5，第4、5引脚之间接有极性电容C4，第15引脚接地。芯片U3的第6引脚通过极性电容C8接地，第2引脚通过极性电容C7接至电源VCC。芯片U3的第16引脚接至电源VCC，并通过极性电容C6接地。

芯片U3的第13、14引脚分别接至RS232接口J1的第3、2引脚，接口J1的第5引脚接地。串口通信电路的J1接口与串口线相连，GSM模块通过与串口通信电路J1接口相连接的串口线与串口相连接；数据采集电路所采集到的数据经过微处理器处理后，微处理器将数据通过P3.0、P3.1口发送给串口通信电路，继而发送到GSM模块，GSM模块接收到数据后通过移动通信的GSM网络将数据发送到接收端。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统接收端的串口通信电路2和微处理器最小系统电路分别如图5、6所示，微处理器采用STC12C5A60S2芯片U4，微处理器为上电自动运行。芯片U4的第19、18引脚间接有晶振Y1，晶振X1的两端分别通过电容C12、C13接地。芯片U4的第9引脚的一端通过电阻R2接地，另一端通过极性电容C14接至电源VCC。芯片U1的第20引脚接地，第40引脚接至电源VCC，第40引脚还通过并联的电容C15、极性电容C16接地。

串口通信电路2采用MAX232芯片U6构建，MAX232芯片的第10脚、第9引脚分别与微处理器的P1.3、P1.2口连接。芯片U6的第1、3引脚之间接有极性电容C11，第15引脚通过电容C10接至第6引脚。芯片U6的第16引脚通过电容C9接至第2引脚。

芯片U6的第7、8引脚分别接至RS232接口J2的第2、3引脚。接口J2的第5、10和11引脚接地。串口通信电路2的J2接口通过串口线与GSM模块连接。发射端通过GSM模块将数据发送后，接收端的GSM模块通过移动通信的GSM网络将数据接收，接收到的数据发送给串口通信电路2，继而通过微处理器的P1.3、P1.2口进入微处理器。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统接收端的串口通信电路1如图7所示，串口通信电路1采用MAX232芯片U5构建，MAX232芯片的第12引脚、第11引脚分别与微处理器的P3.0、P3.1口连接。芯片U5的第1、3引脚之间接有极性电容C19，第15引脚通过电容C18接至第6引脚。芯片U5的第16引脚通过电容C17接至第2引脚。

芯片U5的第13、14引脚分别接至RS232接口J3的第3、2引脚。接口J3的第5、10和11引脚接地。串口通信电路1的J3接口通过串口线与上位机连接。微处理器接收到数据后会对数据进行简单处理，处理后的数据经过P3.0、P3.1口发送给串口通信电路1，继而通过串口线发送到上位机软件。

本发明一种基于GSM网络的滑坡监测数据远程传输系统的上位机所包含的软件界面如图8所示，该软件采用LabView编制，将接收端发送过来的数据进行处理、显示和存储。上位机软件由串口设置模块、图形显示模块、数字显示框、文件名称输入框及停止按钮组成，其中串口设置模块由串口名称选择栏、波特率设置栏、数据位选择栏、奇偶校验位选择栏、停止位选择栏组成，图形显示模块由波形图形式显示和数字表形式显示组成。

软件为打开后自动运行，软件运行后先通过设置串口通信设置模块设置好串口通信的相关信息，设置好后便可将接收端发送过来的数据读入到软件的缓冲区，随后对数据缓冲区内的数据进行标定处理，标定后的数据将被发送到图形显示模块进行波形图形式和数字表形式显示；数字显示框用于对处理后的数据进行数据形式的显示；文件名称输入框用于输入文件名，上位机软件可以对处理后的数据进行自动保存，保存文件的格式为电子表格（XLS）格式，所保存的文件名称由文件名称输入框输入；停止按钮用于停止程序的运行。

Claims

1.基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统，其特征在于：包括发射端、接收端和上位机；发射端接有传感器，发射端还通过GSM网络与接收端进行通信，接收端与上位机相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：发射端包括第一微处理器，第一微处理器上还接有数据采集模块和第一串口通信模块，第一串口通信模块通过RS232接口接至第一GSM模块。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：第一微处理器包括型号为STC89C52芯片U1，数据采集模块包括型号为ADC0809的芯片U2，第一串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U3，第一GSM模块包括型号为FK01MCE-T3的芯片。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：接收端包括第二微处理器，第二微处理器上还接有第二串口通信模块和第三串口通信模块，第二串口通信模块通过RS232接口接至上位机，第三串口通信模块通过RS232接口接至第二GSM模块。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：第二微处理器包括型号为STC12C5A60S2的芯片U4，第二串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U5，第三串口通信模块包括型号为MAX232的芯片U6，第二GSM模块包括型号为FK01MCE-T3的芯片。

6.基于GSM网络的滑坡监测数据传输系统的数据分析方法，其特征在于：该方法是通过运行在上位机上的滑坡数据分析系统实现的，该数据分析系统包括串口设置模块、数据处理模块、图形显示模块和数字显示模块；串口设置模块用于设置串口通信的相关信息，设置好后便将第二串口通信模块发送过来的监测数据读入到滑坡数据分析系统的缓冲区，然后数据处理模块根据串口通信信息和接收到的监测数据进行处理，并将处理好的数据分别传输至图形显示模块和数字显示模块进行图形和数字显示。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：串口设置模块需要设置的信息包括串口名称、波特率、数据位、奇偶校验位和停止位。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：数据处理模块用于对接收到的数据进行标定。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：图形显示的方法包括波形图形式显示和数字表形式显示。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：滑坡数据分析系统还包括文件保存模块和停止控制模块；在数据处理模块处理完监测数据后，文件保存模块对处理后的数据进行文件形式的保存，文件名称由用户设置；在滑坡数据分析系统的任何运行时段，停止控制模块根据用户命令进行程序的终止操作。