CN104966395A - 基于双cpu的野外无人值守网络监测系统 - Google Patents

基于双cpu的野外无人值守网络监测系统 Download PDF

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CN104966395A CN201510416625.0A CN201510416625A CN104966395A CN 104966395 A CN104966395 A CN 104966395A CN 201510416625 A CN201510416625 A CN 201510416625A CN 104966395 A CN104966395 A CN 104966395A
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戴星
汤世友
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Sichuan Qi Shiyuan Science And Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及土木工程监测领域,提供了一种基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,至少包括一个主CPU和一个副CPU;其中主CPU用于运行网络监测系统,并与显示屏、按键相连接;所述副CPU用于与定时器电路相连,并与主CPU相连接;所述副CPU根据定时器电路设定的时间控制系统电源的供电状态。本发明通过主CPU运行网络监测系统,采用副CPU根据定时器电路设定的时间控制系统电源供电状态,有效降低了功耗;通过通道输入切换电路及信号调理电路,可配接多种类型传感器;同时采用多种组网模式,与外部进行通讯。此外,对于钢弦信号采用特殊采集方法,提高了数据采集精度,避免了数据丢失或数据错乱。

Description

基于双CPU的野外无人值守网络监测系统
技术领域
本发明涉及土木工程监测领域,具体而言,涉及一种基于双CPU的野外无人值守网络监测系统。
背景技术
野外数据监测在最近几年在国内的发展速度很快,很多领域都加大了这方面的投入,需求量在不断地增大,如高铁、高速、油田、采矿等。野外的环境需要监测的数据非常复杂和多样,野外的环境也非常恶劣。当存在现场没有市电的情况下,监测设备一般采用太阳能、蓄电池供电方式。通常情况下一个项目的监测周期会比较长,很多常用的监测设备适应不了野外恶劣的环境,且设备自身功耗大,不能长期进行监测。
一般工程现场需要监测的数据多达几十种,并且不同类型的传感器的监测方法也不同。常用的监测传感器种类有电阻型的、电压型的、电流型的、钢弦型的传感器等。普通的野外监测设备的设计往往是选择其中一种传感器来做测试,通常分为几个通道。高级点的设备则是能够采集和处理几种或者更多的传感器,但其一般只能固定某个通道测试相应类型的传感器。况且对有些传感器,测试的数据不准确,甚至是错乱数据。
很多野外监测设备采集完数据只能通过USB进行拷贝或通过RS485单一方式与外部进行通讯,且只能近距离通讯。这样,取得采集数据不仅浪费人力,而且效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,以解决野外长期监测的问题。
在本发明的实施例中提供的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,至少包括一个主CPU和一个副CPU;其中主CPU用于运行网络监测系统,并与显示屏、按键相连接;所述副CPU用于与定时器电路相连,并与主CPU相连接;所述副CPU根据定时器电路设定的时间控制系统电源的供电状态,当定时器电路设定时间到时则自动关闭系统电源,副CPU进入深度睡眠模式。当定时器电路设定时间再次到时则自动开启系统电源,主CPU通过上位机设定自动采集参数,在恢复供电之后完成预设的测试,自动保存数据、自动上传数据。通过副CPU控制系统电源的供电状态,有效的降低了网络监测系统的功耗,合理利用有限的电源资源,从而实现野外长期监测的目的。
进一步地,还包括与所述主CPU相连的数据采集模块、通讯模块、FLASH存储电路,所述主CPU通过通讯模块与外部进行通讯,利用FLASH存储电路设计,满足了网络监测系统内部在系统断电时的数据保护。
进一步地,所述通讯模块包括CAN总线通信、RS485总线通信、GPRS无线通信、ZigBee无线通信、USB通信。通过多种模式与外部通讯,消除因距离远近造成的上传数据不及时的问题,节约人力资源,提高数据传输效率。
进一步地,所述数据采集模块包括若干个传感器、通道输入切换电路、信号调理电路和ADC采集模块;所述通道输入切换电路分别与所述传感器、信号调理电路相连,所述信号调理电路与所述ADC采集模块相连。通过通道输入切换电路,可适应不同类型的传感器;经过信号调理电路进行调理,再通过ADC采集模块进行转换,实现数据采集功能。
进一步地,所述传感器为电压型传感器、电流型传感器、电阻型传感器或者钢弦型传感器,采集野外土木工程监测中相应的数据。
进一步地,所述数据采集模块还包括高压激励电路,所述高压激励电路分别与所述钢弦型传感器、主CPU相连。对于钢弦信号,采用高压激励输出,激发钢弦型传感器产生弦振,弦振信号经过信号调理电路进行滤波、放大、整形,再进行数据采集,大大提高了数据准确度,避免了数据丢失或数据错乱。
与现有技术相比,本发明的优点在于,副CPU能够独立于主CPU运行,并能根据定时时间来控制系统电源的打开和关闭,以便在野外无人值守的情况下进行长期的数据监测,同时有效降低了网络监测系统的功耗;更为重要的是该网络监测系统的组网模式多样,包括CAN总线通信、RS485总线通信、GPRS无线通信、ZigBee无线通信、USB通信,可通过上述模式与外部进行通讯。
此外,本发明的数据采集模块,对钢弦信号通过高压激励电路进行处理,激发钢弦弦振,更加的方便,无需复杂的激发电路;同时采用逐级滤波放大的方式,能更好的将信号里的噪声去除掉,得到较好的钢弦信号,简化了采集过程,大大提高了数据采集精度,避免数据错乱。
附图说明
图1示出了本发明实施例1提供的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统的结构示意图;
图2示出了本发明实施例2提供的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统的组网模式示意图;
图3示出了本发明实施例3提供的数据采集模块的内部结构示意图;
图4示出了本发明实施例4提供的数据采集模块的内部结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1:
参阅图1,本例提供了一种基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,至少包括一个主CPU101和一个副CPU102;其中主CPU101用于运行网络监测系统,并与显示屏108、按键107相连接;所述副CPU102用于与定时器电路103相连,并与主CPU101相连接;所述副CPU102根据定时器电路103设定的时间控制系统电源的供电状态,当定时器电路103设定时间到时则自动关闭系统电源,副CPU102进入深度睡眠模式;当定时器电路103设定时间到时则自动开启系统电源,主CPU101通过上位机设定自动采集参数,在恢复供电之后完成预设的测试,自动保存数据、自动上传数据。通过副CPU102控制系统电源的供电状态,有效的降低了网络监测系统的功耗,合理利用有限的电源资源,从而实现野外长期监测的目的。
本例还包括与所述主CPU101相连的数据采集模块104、通讯模块105、FLASH存储电路106,主CPU101通过通讯模块105与外部进行通讯。本例利用FLASH存储电路106设计,满足了网络监测系统内部在系统断电时的数据保护。
实施例2:
参阅图2,在实施例1的基础上,本例通讯模块105包括CAN总线通信1053、RS485总线通信1052、GPRS无线通信1054、Zigbee无线通信1051、USB通信1055。本例可依据实际情况选择上述模式中的一种或几种与外部进行通讯,消除因距离远近造成的上传数据不及时的问题,不仅节约人力资源,而且大大提高数据传输效率。
与现有技术相比,本发明的优点在于,副CPU102能够独立于主CPU101运行,并能根据定时时间来控制系统电源的打开和关闭,以便在野外无人值守的情况下进行长期的数据监测,同时有效降低了网络监测系统的功耗;更为重要的是该网络监测系统的组网模式多样,包括CAN总线通信1053、RS485总线通信1052、GPRS无线通信1054、ZigBee无线通信1051、USB通信1055,可通过上述模式与外部进行通讯。
实施例3:
参阅图3,常用的监测传感器种类有电阻型的、电压型的、电流型的、钢弦型的传感器等。本实施例中提供的数据采集模块104包括若干个传感器1041、通道输入切换电路1042、信号调理电路1043、ADC采集模块1044。所述传感器为电压型传感器、电流型传感器、电阻型传感器或者钢弦型传感器1041-A,用于采集野外土木工程监测中相应的数据。所述通道输入切换电路1042分别与所述传感器1041、信号调理电路1043相连,所述信号调理电路1043与所述ADC采集模块1044相连。为适应不同类型传感器的需求,该通道输入切换电路1042可适应不同类型的传感器1041,经过信号调理电路1043进行调理,再通过ADC采集模块1044进行转换,实现数据采集功能。
实施例4:
参阅图4,对于钢弦型传感器1041-A,采用有别于其它类型传感器的处理方式。数据采集模块104还包括高压激励电路1045,所述高压激励电路1045分别与所述钢弦型传感器1041-A、主CPU101相连。
本发明的数据采集模块104,将钢弦信号先经过高压激励1045,激发钢弦型传感器产生弦振,更加的方便,无需复杂的激发电路;同时采用逐级滤波放大的方式,能更好的将信号里的噪声去除掉,得到较好的钢弦信号,简化了数据采集过程,大大提高了数据采集精度,避免数据错乱。
本发明还可以根据土木工程现场的实际监测要求,增加更多种类的传感器,扩展通道数量,进行定制设计。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,至少包括一个主CPU和一个副CPU;其中主CPU用于运行网络监测系统,并与显示屏、按键相连接;所述副CPU用于与定时器电路相连,并与主CPU相连接;所述副CPU根据定时器电路设定的时间控制系统电源的供电状态,当定时器电路设定时间到时则自动关闭系统电源,副CPU进入深度睡眠模式。
2.根据权利要求1所述的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,还包括与所述主CPU相连的数据采集模块、通讯模块、FLASH存储电路,所述主CPU通过通讯模块与外部进行通讯。
3.根据权利要求2所述的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,所述通讯模块包括CAN总线通信、RS485总线通信、GPRS无线通信、ZigBee无线通信、USB通信。
4.根据权利要求2所述的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,所述数据采集模块包括若干个传感器、通道输入切换电路、信号调理电路和ADC采集模块;所述通道输入切换电路分别与所述传感器、信号调理电路相连,所述信号调理电路与所述ADC采集模块相连。
5.根据权利要求2或4所述的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,所述传感器为电压型传感器、电流型传感器、电阻型传感器或者钢弦型传感器,采集野外土木工程监测中相应的数据。
6.根据权利要求2、4或5所述的基于双CPU的野外无人值守网络监测系统,其特征在于,所述数据采集模块还包括高压激励电路,所述高压激励电路分别与所述钢弦型传感器、主CPU相连。
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