CN106225833A

CN106225833A - 一种新型的大坝安全监测自动化测控装置

Info

Publication number: CN106225833A
Application number: CN201610535985.7A
Authority: CN
Inventors: 相里海霞; 覃丽冰; 徐学峰
Original assignee: Zhongshan Houyuan Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Yongchun County Product Quality Inspection Institute Fujian fragrance product quality inspection center, national incense burning product quality supervision and Inspection Center (Fujian)
Priority date: 2016-07-10
Filing date: 2016-07-10
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2036-07-10
Also published as: CN106225833B

Abstract

本发明公开了一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，包括测控中心、测控站与智能测控装置，测控中心内设置有上位机，上位机连接有单片机控制器，单片机控制器连接有逻辑电平转换器，逻辑电平转换器连接有CAN总线控制器，CAN总线控制器连接有信号隔离器，信号隔离器连接有CAN总线收发器，CAN总线收发器连接有总线，总线连接着测控站，测控站内设置有主控模块，主控模块连接有RS485总线，RS485总线连接着智能测控装置，智能测控装置内设置有通道切换电路，通道切换电路连接有应力温度测量器、应力测量器、位移测量器、二维位移测量器与水位测量器，具有高度自动化和智能化，迅速准确的采取信息并及时处理，值得推广。

Description

一种新型的大坝安全监测自动化测控装置

技术领域

本发明涉及水力工程测控设备技术领域，具体为一种新型的大坝安全监测自动化测控装置。

背景技术

堤坝式水电站中的主要壅水建筑物。又称拦河坝。其作用是抬高河流水位，形成上游调节水库。坝的高度取决于枢纽地形、地质条件，淹没范围，人口迁移，上、下游梯级水电站的关系以及动能指标等。截至1989年，中国大陆水电站最高的大坝的高度为178米，世界上最高的大坝的高度为 325米（土石坝）。大坝的安全极其重要，所以应加强对大坝安全的监测。建坝过程中及建坝后，对周围环境的影响也应充分考虑，大坝安全监测是监视工程安全、了解大坝运行状态和安全状况、提高设计水平以及改进施工方法的有效手段。为了迅速、准确、实时地采集监测数据, 及时提供大坝安全信息, 目前多数大坝实施了安全监测自动化, 并且发展为分布式安全监测系统。大坝的安全监测是一项至关重要的监测，大坝的安全确保了很多人的安全，如何很好的对大坝完成监测成了一个非常困难的问题，由于大坝体型通常较大，无法很好的人工测量，因此设计了一种新型的大坝安全监测自动化测控装置。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，系统采用很好的总线拓扑结构，很好的利用了传感器技术和智能测控装置，达到了很好的测控效果，三级结构层次分明，相互协作，达到了对大坝的迅速与准确的测控，值得推广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，包括测控中心、测控站与智能测控装置，所述测控中心内设置有上位机，所述上位机连接有单片机控制器，所述单片机控制器连接有逻辑电平转换器，所述逻辑电平转换器连接有CAN总线控制器，所述CAN总线控制器连接有信号隔离器，所述信号隔离器连接有CAN总线收发器，所述CAN总线收发器连接有总线，所述总线连接着测控站，所述测控站内设置有主控模块，所述主控模块连接有RS485总线，所述RS485总线连接着智能测控装置，所述智能测控装置内设置有通道切换电路，所述通道切换电路连接有应力温度测量器、应力测量器、位移测量器、二维位移测量器与水位测量器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述RS485总线连接有SD卡数据备份器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述单片机控制器连接有单片机电源模块，所述单片机电源模块连接有电源隔离器，所述电源隔离器另一端连接有CAN总线控制器电源模块。

作为本发明一种优选的技术方案，所述应力温度测量器连接有差阻式传感器，所述应力测量器连接有钢弦式传感器，所述位移测量器连接有静力水准仪，所述二维位移测量器连接有电磁式坐标仪，所述水位测量器连接有压阻式传感器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述通道切换电路包括MCU器件，所述MCU器件通过地址信号连接有电平转移器，所述MCU器件通过片选信号连接有信号屏蔽器，所述电平转移器与信号屏蔽器连接有差分模拟开关，所述差分模拟开关采用双4选1差分模拟开关。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过测控中心、测控站与智能测控装置三级结构设计，利用CAN总线结合RS485总线通讯结构，应用了先进的测量技术和电路实现方法，采取了防雷、抗电磁干扰、防潮及温度补偿等多种抗干扰措施，使测控装置在监测准确度、稳定性、可靠性、通用性及简易性等方面都有大的提高，整个设计结构紧凑，设计原理简单，具有很好的实用性，能很好的完成对大坝的安全监测，整个装置高度的自动化和智能化，能迅速准确的采取信息并且将信息及时处理，值得推广。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明通道切换电路结构示意图。

图中：1-测控中心，2-测控站，3-智能测控装置，4-上位机，5-单片机控制器，6-逻辑电平转换器，7-CAN总线控制器，8-信号隔离器，9-CAN总线收发器，10-总线，11-主控模块，12-RS485总线，13-通道切换电路，14-应力温度测量器，15-应力测量器，16-位移测量器，17-二维位移测量器，18-水位测量器，19-SD卡数据备份器，20-单片机电源模块，21-电源隔离器，22-CAN总线控制器电源模块，23-差阻式传感器，24-钢弦式传感器，25-静力水准仪，26-电磁式坐标仪，27-压阻式传感器，28-MCU器件，29-地址信号，30-电平转移器，31-片选信号，32-信号屏蔽器，33-差分模拟开关。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1与图2，本发明提供一种技术方案：一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，包括测控中心1、测控站2与智能测控装置3，通过三级的设置，使得各层之间能很好的相互协作，使得测控更加简便，测控中心1内设置有上位机4，上位机4能很好的控制测控的进行，接收工作人员的指令并将指令通过各总线发送下去，上位机4连接有单片机控制器5，单片机具有体积小巧等特点，大量的捕获比较寄存器可以用于事件计数、时序发生等多功能串口可以实现异步、同步和I2C串行通信，可以方便地实现多机通信的应用，具有较多的I/O端口, 最多达6*8条I/O口线，P1，P2端口还可以接收外部上升沿或下降沿的中断输入，12位A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps，能够满足大多数数据采集的应用，单片机控制器5连接有单片机电源模块20，单片机电源模块20连接有电源隔离器21，电源隔离器21另一端连接有CAN总线控制器电源模块22，能实现单独的供电，防止出现电力短缺，单片机控制器5连接有逻辑电平转换器6，逻辑电平转换器6连接有CAN总线控制器7，CAN总线控制器7连接有信号隔离器8，信号隔离器8连接有CAN总线收发器9，CAN总线收发器9连接有总线10，通过CAN总线的搭建，使得各个测控站2之间能更好的通讯，总线10连接着测控站2，测控站2内设置有主控模块11，主控模块11连接有RS485总线12，RS485总线12连接有SD卡数据备份器19，可以很好的将数据备份，避免出现数据的丢失，RS485总线12连接着智能测控装置3，智能测控装置3内设置有通道切换电路13，通道切换电路13包括MCU器件28，MCU器件28通过地址信号29连接有电平转移器30，MCU器件28通过片选信号31连接有信号屏蔽器32，电平转移器30与信号屏蔽器32连接有差分模拟开关33，差分模拟开关33采用双4选1差分模拟开关，有效的切换电路，使得各种测控操作可以单独进行，不会出现互相干扰的情况，通道切换电路13连接有应力温度测量器14、应力测量器15、位移测量器16、二维位移测量器17与水位测量器18，应力温度测量器14连接有差阻式传感器23，应力测量器15连接有钢弦式传感器24，位移测量器16连接有静力水准仪25，二维位移测量器17连接有电磁式坐标仪26，水位测量器18连接有压阻式传感器27，测控装置的抗干扰总体设计主要包括抗雷击、抗电磁干扰等各种措施。具体的设计有在测控装置的供电电源线上加设交流电源滤波器，以滤除高频电磁干扰，同时直流电源进入口设置隔离元件，电源变压器初、次级间增加静电屏蔽，并将屏蔽接地，有效地将高频干扰引回大地，起到抗电磁干扰的作用，进出装置的信号都加以隔离，地线的设计除按电源电压分组以外，还要分为信号地线(模拟地线、数字地线)、装置机壳地线和噪声地线等，这些地线分开设置，并通过一点接地，防止形成地环路和接地电位差，在电源线进出口、通信线进口和传感器电缆进入口均设置防雷器，而雷电接地系统通常与电源参考地系统的接地不共用。电缆敷设时避免产生环路和尽量采用屏蔽双绞电缆，选择绝缘耐压抗老化水平较高的电缆，同时电缆应套上钢管，并将钢管良好接地。

整个设计结构紧凑，设计原理简单，具有很好的实用性，能很好的完成对大坝的安全监测，整个装置高度的自动化和智能化，能迅速准确的采取信息并且将信息及时处理，值得推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，包括测控中心（1）、测控站（2）与智能测控装置（3），其特征在于：所述测控中心（1）内设置有上位机（4），所述上位机（4）连接有单片机控制器（5），所述单片机控制器（5）连接有逻辑电平转换器（6），所述逻辑电平转换器（6）连接有CAN总线控制器（7），所述CAN总线控制器（7）连接有信号隔离器（8），所述信号隔离器（8）连接有CAN总线收发器（9），所述CAN总线收发器（9）连接有总线（10），所述总线（10）连接着测控站（2），所述测控站（2）内设置有主控模块（11），所述主控模块（11）连接有RS485总线（12），所述RS485总线（12）连接着智能测控装置（3），所述智能测控装置（3）内设置有通道切换电路（13），所述通道切换电路（13）连接有应力温度测量器（14）、应力测量器（15）、位移测量器（16）、二维位移测量器（17）与水位测量器（18）。

2.根据权利要求1所述的一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，其特征在于：所述RS485总线（12）连接有SD卡数据备份器（19）。

3.根据权利要求1所述的一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，其特征在于：所述单片机控制器（5）连接有单片机电源模块（20），所述单片机电源模块（20）连接有电源隔离器（21），所述电源隔离器（21）另一端连接有CAN总线控制器电源模块（22）。

4.根据权利要求1所述的一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，其特征在于：所述应力温度测量器（14）连接有差阻式传感器（23），所述应力测量器（15）连接有钢弦式传感器（24），所述位移测量器（16）连接有静力水准仪（25），所述二维位移测量器（17）连接有电磁式坐标仪（26），所述水位测量器（18）连接有压阻式传感器（27）。

5.根据权利要求1所述的一种新型的大坝安全监测自动化测控装置，其特征在于：所述通道切换电路（13）包括MCU器件（28），所述MCU器件（28）通过地址信号（29）连接有电平转移器（30），所述MCU器件（28）通过片选信号（31）连接有信号屏蔽器（32），所述电平转移器（30）与信号屏蔽器（32）连接有差分模拟开关（33），所述差分模拟开关（33）采用双4选1差分模拟开关。