CN110456411A - 一种基于4g模块的无线探测装置 - Google Patents

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朱武振
邓红端
谢友
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Abstract

本发明提供了一种基于4G模块的无线探测装置，本发明通过设置地波传感器以及分布式微振动监测模块，将地波传感器探测到的地波数据经过处理后，以4G信号的形式发送至主机控制中心，从而实现对于地波的无线探测。本发明解决了现有技术中地波探测采用传输电缆进行数据传输的弊端，无需敷设电缆等传输设备，大大降低了探测成本，且避免了有线传输中信号损耗的问题，提高信号完整性，提高探测装置的探测性能，且由于采用分布式探测装置，数据精度更加准确，利用地波探测装置的推广应用。

Description

一种基于4G模块的无线探测装置
技术领域
本发明涉及地波探测技术领域，特别是一种基于4G模块的无线探测装置。
背景技术
地波探测装置均采用多通道接收机，为一发多收或者多发多收的工作形式，按照天线的布置形式可分为阵列式和紧凑式。当前地波探测装置采用传统的设计方法，接收天线和接收机之间均利用传输电缆进行连接。然而在天线阵列较大或者地形限制造成主机站机房距离较远的情况下，动辄需要几百米的传输电缆进行连接。采用电缆输出数据可造成一方面电缆成本较高，敷设麻烦，不利于探测装置的架设、应用、维护以及推广等，特别是在地形复杂区域，另一方面长距离的传输电缆可造成信号衰减和损耗，其将严重影响和限制探测装置对远距离目标的探测性能。
因此，对于地波探测，急需一种无线探测装置以解决现有技术中采用传输电缆进行数据传输的弊端，利用地波探测装置的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于4G模块的无线探测装置，旨在解决现有技术中地波探测采用传输电缆进行数据传输的弊端，实现降低探测成本，且避免有线传输中信号损耗的问题，提高探测装置的探测性能。
为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于4G模块的无线探测装置，所述装置包括：
地波传感器、分布式微振动监测模块、主机控制中心；
所述分布式微振动监测模块与地波传感器连接，且与主机控制中心通过4G信号进行数据通信；
所述分布式微振动监测模块包括信号采集单元、信号处理单元、4G通信单元以及同步单元，所述信号采集单元用于对地波传感器接收到的地波信号进行模数转换，所述信号处理单元用于将地波数字信号以及时间戳存入数据缓冲存储区，所述同步单元用于实现各个分布式微振动监测模块的时钟同步，所述4G通信单元用于将带有时间戳的地波数据发送至主机控制中心。
优选地，所述地波传感器采用电磁式速度传感器，其中，拾振器作为敏感元件，通过金属铰链与传感器主板连接，当外壳随地波微振动信号震动时，拾振器在惯性力的作用，拾振器产生相对金属线圈的速度，切割线圈磁场，将相应信号传输到传感器主板。
优选地，所述信号采集单元的电路结构如下：
所述地波传感器采用9V输入电压，具有模拟量和TTL电平双信号输出，具有四个引脚，分别为VCC、GND、AO以及DO，其中VCC和GND直接接电源模块的正负极，AO为模拟量输出，接到模数转换模块ADC0804芯片模拟量输入端，DO为TTL电平输出，接到单片机P2.0引脚；模数转换模块ADC0804芯片对模拟量进行转换成数字量后，发送至单片机P0引脚。
优选地，所述4G通信单元的电路结构如下：
TC35芯片的CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC、CCGND信号引脚连接SIM卡卡槽接口，CCGND引脚还连接电阻R3，SYNC信号引脚连接电阻R4，R4另一端连接发光二极管LED1，R3另一端和LED1另一端连接至电容C4，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9串联连接，TC35芯片的EPN2、EPP2信号引脚连接电容C5的两端，C5的两端还与数据接口连接，电容C8的两端连接数据接口。
优选地，所述同步单元采用STM32F107微控制芯片，授时服务器作为主节点，各个分布式微振动监测模块作为从节点，分布式微振动监测模块与授时服务器进行时钟同步信息的交换。
优选地，所述信号处理单元采用STC89C52RC单片机。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
与现有技术相比，本发明提出了一种基于4G模块的无线探测装置，通过设置地波传感器以及分布式微振动监测模块，将地波传感器探测到的地波数据经过处理后，以4G信号的形式发送至主机控制中心，从而实现对于地波的无线探测。本发明解决了现有技术中地波探测采用传输电缆进行数据传输的弊端，无需敷设电缆等传输设备，大大降低了探测成本，且避免了有线传输中信号损耗的问题，提高信号完整性，提高探测装置的探测性能，且由于采用分布式探测装置，数据精度更加准确，利用地波探测装置的推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例中所提供的一种基于4G模块的无线探测装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例中所提供的一种地波传感器结构图；
图3为本发明实施例中所提供的一种信号采集单元电路结构图；
图4为本发明实施例中所提供的一种4G通信单元的电路结构图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
下面结合附图对本发明实施例所提供的一种基于4G模块的无线探测装置进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于4G模块的无线探测装置，所述装置包括：
地波传感器、分布式微振动监测模块、主机控制中心；
所述分布式微振动监测模块与地波传感器连接，且与主机控制中心通过4G信号进行数据通信；
所述分布式微振动监测模块包括信号采集单元、信号处理单元、4G通信单元以及同步单元，所述信号采集单元用于对地波传感器接收到的地波信号进行模数转换，所述信号处理单元用于将地波数字信号以及时间戳存入数据缓冲存储区，所述同步单元用于实现各个分布式微振动监测模块的时钟同步，所述4G通信单元用于将带有时间戳的地波数据发送至主机控制中心。
在本发明实施例中，装置在工作时，各个地波传感器将采集的地波信号以差分信号的形式发送至与其连接的各个分布式微振动监测模块，通过分布式微振动监测模块完成对地波信号的数字量化、时间戳标记以及数据传输等，保证了各个传感器采集的数据的时间一致性。
所述地波传感器采用电磁式速度传感器，其中，拾振器作为敏感元件，通过金属铰链与传感器主板连接，当外壳随地波微振动信号震动时，拾振器在惯性力的作用，拾振器产生相对金属线圈的速度，切割线圈磁场，将相应信号传输到传感器主板，如图2所示。
分布在各个监测区域的地波传感器将采集的地波信号以差分信号发送至分布式微振动监测模块，通过信号采集单元进行数据的模数转换，采用AD模数转换芯片将地波信号转换成数字信号，其电路结构如图3所示：
所述地波传感器采用5V输入电压，具有模拟量和TTL电平双信号输出，具有四个引脚，分别为VCC、GND、AO以及DO，其中VCC和GND直接接电源模块的正负极，AO为模拟量输出，接到模数转换模块ADC0804芯片模拟量输入端，DO为TTL电平输出，接到单片机P2.0引脚。模数转换模块ADC0804芯片对模拟量进行转换成数字量后，发送至单片机P0引脚。
在模数转换之后发送至信号处理单元，通过信号处理单元对AD模数转换芯片发送的数字信号进行处理，所述信号处理单元采用单片机芯片实现，所述单片机采用STC89C52RC单片机。将地波数字信号存入数据缓冲存储区，并将其采集对应的时间值作为时间戳一起存入数据缓冲存储区，将缓冲存储区的数据一并发送至4G通信单元。
所述同步单元采用STM32F107微控制芯片，通过网络与远端的授时服务器通信，实现基于IEEE1588协议的网络时钟同步。授时服务器作为主节点，各个分布式微振动监测模块作为从节点，分布式微振动监测模块与授时服务器进行时钟同步信息的交换，从而实现时钟同步。
所述4G通信单元将数据缓冲存储区内的地波数字信号以及对应的时间戳以4G信号形式一同发送至主机控制中心，主机控制中心将各个分布式微振动监测模块采集上传的波形数据进行分析处理，对微振动震源进行目标定位。所述4G通信单元的电路结构如图4所示：
TC35芯片的CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC、CCGND信号引脚连接SIM卡卡槽接口，CCGND引脚还连接电阻R3，SYNC信号引脚连接电阻R4，R4另一端连接发光二极管LED1，R3另一端和LED1另一端连接至电容C4，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9串联连接，TC35芯片的EPN2、EPP2信号引脚连接电容C5的两端，C5的两端还与数据接口连接，电容C8的两端连接数据接口。
本发明实施例提出了一种基于4G模块的无线探测装置，通过设置地波传感器以及分布式微振动监测模块，将地波传感器探测到的地波数据经过处理后，以4G信号的形式发送至主机控制中心，从而实现对于地波的无线探测。本发明解决了现有技术中地波探测采用传输电缆进行数据传输的弊端，无需敷设电缆等传输设备，大大降低了探测成本，且避免了有线传输中信号损耗的问题，提高信号完整性，提高探测装置的探测性能，且由于采用分布式探测装置，数据精度更加准确，利用地波探测装置的推广应用。
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 (6)

1.一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述装置包括：
地波传感器、分布式微振动监测模块、主机控制中心；
所述分布式微振动监测模块与地波传感器连接，且与主机控制中心通过4G信号进行数据通信；
所述分布式微振动监测模块包括信号采集单元、信号处理单元、4G通信单元以及同步单元，所述信号采集单元用于对地波传感器接收到的地波信号进行模数转换，所述信号处理单元用于将地波数字信号以及时间戳存入数据缓冲存储区，所述同步单元用于实现各个分布式微振动监测模块的时钟同步，所述4G通信单元用于将带有时间戳的地波数据发送至主机控制中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述地波传感器采用电磁式速度传感器，其中，拾振器作为敏感元件，通过金属铰链与传感器主板连接，当外壳随地波微振动信号震动时，拾振器在惯性力的作用，拾振器产生相对金属线圈的速度，切割线圈磁场，将相应信号传输到传感器主板。
3.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述信号采集单元的电路结构如下：
所述地波传感器采用9V输入电压，具有模拟量和TTL电平双信号输出，具有四个引脚，分别为VCC、GND、AO以及DO，其中VCC和GND直接接电源模块的正负极，AO为模拟量输出，接到模数转换模块ADC0804芯片模拟量输入端，DO为TTL电平输出，接到单片机P2.0引脚；模数转换模块ADC0804芯片对模拟量进行转换成数字量后，发送至单片机P0引脚。
4.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述4G通信单元的电路结构如下：
TC35芯片的CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC、CCGND信号引脚连接SIM卡卡槽接口，CCGND引脚还连接电阻R3，SYNC信号引脚连接电阻R4，R4另一端连接发光二极管LED1，R3另一端和LED1另一端连接至电容C4，电容C4、C5、C6、C7、C8、C9串联连接，TC35芯片的EPN2、EPP2信号引脚连接电容C5的两端，C5的两端还与数据接口连接，电容C8的两端连接数据接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述同步单元采用STM32F107微控制芯片，授时服务器作为主节点，各个分布式微振动监测模块作为从节点，分布式微振动监测模块与授时服务器进行时钟同步信息的交换。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于4G模块的无线探测装置，其特征在于，所述信号处理单元采用STC89C52RC单片机。
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