CN104360377B - 一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪 - Google Patents

一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪 Download PDF

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Abstract

一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，仪器主要结构包括MEMS高精度的力平衡加速度计、数据采集模块、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD触摸显示模块、短信发送模块、数据远程传输模块、供电模块、数据采集和处理软件组成；MEMS高精度的力平衡加速度计用于感应到布置位置的横向、纵向、竖向振动加速度；该结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，它能同时监测结构或斜坡的多个位置的地震动响应，降低了结构或斜坡的地震动响应监测成本；它可在地震发生后30秒钟内不仅分析出结构的地震动响应程度、放大系数、震后危险系数，同时通过短信速报分析结果。

Description

一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪
技术领域
本发明涉及震害监测与速报仪器应用技术领域，具体是一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪。
背景技术
现有的记录大型结构物和斜坡的地震动响应情况的仪器主要有强震记录仪、烈度速报仪。强震记录仪由于通道数少、价格高，主要用于官方负责的地震台网里。如用于的结构或斜坡的多点地震动响应监测，则需要多台强震仪，导致成本过高。因此，强震仪难以在大型结构物和斜坡中普及。烈度速报仪由于价格较低、可被大量用于地震烈度速报，但是由于其功能过于单一，使其存在以下几个缺点：(1)基本没有数据存储功能或只能存储少量的数据；(2)每台仪器只可监测一个位置的地震动响应，多台之间的时间同步能力差。因此，结合大型结构物和斜坡的地震动响应监测的实际需求开发一种多通道、较低成本、可速报的专用地震监测和速报仪是很有意义的。
发明内容
现有技术不能满足人们的需要，为弥补现有技术不足，本发明旨在提供一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，仪器主要结构包括MEMS高精度的力平衡加速度计、数据采集模块、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD触摸显示模块、短信发送模块、数据远程传输模块、供电模块、数据采集和处理软件组成；MEMS高精度的力平衡加速度计用于感应到布置位置的横向、纵向、竖向振动加速度；数据采集模块的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度计的输出信号转换为数字量，同时依据UDP协议把数据传输到ARM9主板上；ARM9主板安装了WINCE6.0嵌入式系统，用于控制其它模块的正常工作；7尺寸LCD触摸显示模块用于显示波形和输入各种命令；数据采集和处理软件用于控制采集模块工作、处理数据、保存分析结果、显示分析结果等；其数据采集模块包括信号调理模块、模拟信号转数字信号模块、第一控制模块、数据缓冲模块、第二控制模块和数据上传模块。
作为本发明的优化技术方案：所述信号调理模块以AD8253ARMZ芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；模拟信号转数字信号模块以AD7606芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；所述控制模块由一块LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外围电容、电阻构成；所述数据缓冲模块由CY7C1019DV33芯片，配套外围电容、电阻构成；所述数据传输模块由DP83848I以太网PHY芯片，配套外围电容、电阻构成；数据处理和控制模块采用SCTGT8044可编程TPAC，此TPAC以ARM9为核心、自带WINCE6.0系统、带有7尺寸触摸显示屏、支持LABVIEW嵌入式编程；数据采集和处理软件采用LABVIEW嵌入式编程的方式实现，程序编写好后，直接烧录到数据处理和控制模块里，软件采用三个线程来实现。地震短信报警模块采用W3100SM-M短信发送/接收模块作为地震事件的短信速报器；电池模块采用100块656483型聚合物锂电芯并联、配套充放电器组成；数据远程上传模块采用USR-TCP232-401串口转网口服务器模块来实现地震数据的远程传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，它能同时监测结构或斜坡的多个位置的地震动响应，降低了结构或斜坡的地震动响应监测成本；所设计的MEMS力平衡加速度计体积小，成本低、容易埋入结构里；此外它可在地震发生后30秒钟内不仅分析出结构的地震动响应程度、放大系数、震后危险系数，同时通过短信速报分析结果；整体有利于普及楼房、桥梁等大型结构物或山体断裂带附近斜坡的地震动响应监测，为快速评估震区建筑物的震害和斜坡的滑坡趋势提供重要的实测数据。
附图说明
图1为本发明的仪器结构框图；
图2为本发明的数据采集模块结构框图；
图3为本发明的数据采集和处理软件模块的工作流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，仪器主要结构包括MEMS高精度的力平衡加速度计、数据采集模块、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD触摸显示模块、短信发送模块、数据远程传输模块、供电模块、数据采集和处理软件组成；MEMS高精度的力平衡加速度计用于感应到布置位置的横向、纵向、竖向振动加速度；数据采集模块的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度计的输出信号转换为数字量，同时依据UDP协议把数据传输到ARM9主板上；ARM9主板安装了WINCE6.0嵌入式系统，用于控制其它模块的正常工作；7尺寸LCD触摸显示模块用于显示波形和输入各种命令；数据采集和处理软件用于控制采集模块工作、处理数据、保存分析结果、显示分析结果等；其数据采集模块包括信号调理模块、模拟信号转数字信号模块、第一控制模块、数据缓冲模块、第二控制模块和数据上传模块。
本发明各模块在选用时：所述信号调理模块以AD8253ARMZ芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；模拟信号转数字信号模块以AD7606芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；所述控制模块由一块LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外围电容、电阻构成；所述数据缓冲模块由CY7C1019DV33芯片，配套外围电容、电阻构成；所述数据传输模块由DP83848I以太网PHY芯片，配套外围电容、电阻构成；数据处理和控制模块采用SCTGT8044可编程TPAC，此TPAC以ARM9为核心、自带WINCE6.0系统、带有7尺寸触摸显示屏、支持LABVIEW嵌入式编程；数据采集和处理软件采用LABVIEW嵌入式编程的方式实现，程序编写好后，直接烧录到数据处理和控制模块里，软件采用三个线程来实现。地震短信报警模块采用W3100SM-M短信发送/接收模块作为地震事件的短信速报器；电池模块采用100块656483型聚合物锂电芯并联、配套充放电器组成；数据远程上传模块采用USR-TCP232-401串口转网口服务器模块来实现地震数据的远程传输。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，仪器主要结构包括MEMS高精度的力平衡加速度计、数据采集模块、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD触摸显示模块、短信发送模块、数据远程传输模块、供电模块、数据采集和处理软件组成；其特征在于：
MEMS高精度的力平衡加速度计用于感应到布置位置的横向、纵向、竖向振动加速度；
数据采集模块的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度计的输出信号转换为数字量，同时依据UDP协议把数据传输到ARM9主板上；
ARM9主板安装了WINCE6.0嵌入式系统，用于控制其它模块的正常工作；
7尺寸LCD触摸显示模块用于显示波形和输入各种命令；
数据采集和处理软件用于控制采集模块工作、处理数据、保存分析结果、显示分析结果，所述数据采集和处理软件用于执行如下步骤：
读取参数；
启动数据采集模块，进行采集数据，并进行数据缓冲；
当未停止采集数据时，读取缓冲数据，并进行数据滤波处理和工程参量转换；
当数据采集模块未处于定时状态且数据处理和控制模块被触发，进行触发事件分析；
开启定时并短信报警；
其中，数据采集模块包括信号调理模块、模拟信号转数字信号模块、第一控制模块、数据缓冲模块、第二控制模块和数据上传模块，
第一控制模块用于控制数据的转换以及数据的上传，第二控制模块用于控制数据的缓冲。
2.根据权利要求1所述的一种结构和斜坡地震动响应监测与速报仪，其特征在于：
所述信号调理模块以AD8253ARMZ芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；
模拟信号转数字信号模块以AD7606芯片为核心，配套外围电容、电阻构成；
所述第一控制模块和第二控制模块由一块LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外围电容、电阻构成；
所述数据缓冲模块由CY7C1019DV33芯片，配套外围电容、电阻构成；
所述数据上传模块由DP83848I以太网PHY芯片，配套外围电容、电阻构成；
数据处理和控制模块采用SCTGT8044可编程TPAC，此TPAC以ARM9为核心、自带WINCE6.0系统、带有7尺寸触摸显示屏、支持LABVIEW嵌入式编程；
数据采集和处理软件采用LABVIEW嵌入式编程的方式实现，程序编写好后，直接烧录到数据处理和控制模块里，软件采用三个线程来实现；
短信发送模块采用W3100SM-M短信发送/接收模块作为地震事件的短信速报器；
供电模块采用100块656483型聚合物锂电芯并联、配套充放电器组成；
数据远程传输模块采用USR-TCP232-401串口转网口服务器模块来实现地震数据的远程传输。
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