CN112261148A - 基于物联网的地铁施工监控信号传输系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，包括甲烷信号接收模块、检测限幅模块，甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT‑1200H‑CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接，甲烷信号接收模块输出端口连接振荡校准模块信号输入端口，电位接收模块输出端口连接检测限幅模块信号输入端口，当继电器K1的触点4、5闭合，运用运放器AR5和电容C3、电容C3组成选频电路选出特定频率，将特定频率信号传输至运放器AR6同相输入端内，最后输出稳定的频率和振幅信号输入地铁施工监控信号传输系统中信号发射器内，对地铁施工监控信号校准，提高了信号的抗衰减性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及基于物联网的地铁施工监控信号传输系统。
背景技术
物联网是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络，实现物和物相联，物联网监控是一种防范能力较强的综合系统， 主要由前端采集设备、 传输网络、 监控运营平台三块组成， 实现监控领域图像、视频、 安全、 调度等相关方面的应用， 通过视频、 声音监控以其直观、 准确、 及时和信息内容，以实现物与物之间联动反应；
明挖地铁施工中有大量轴力监测作业，安全管理压力大，地铁项目结构复杂、现场施工场地狭小，人工监测轴力耗时耗力，在物联网监控下利用短距离隧道内信号传输，同时长距离进行传输至控制终端监控，使地铁施工内部信号安全传输并实施监控，然而针对地铁施工内的一些甲烷等一些有毒有害气体的检测信息，本身传感器传输信号较为微弱，尤其是气体浓度不大时，载波信号的携带衰减更是会加大误差，因此在物联网的系统应用的基础上，虽增加了信息传输的实时性，但是却相对于人为的直接检测并记录信息而言，准确性、可靠性降低了，影响了基于物联网的地铁施工监控信号传输系统推广使用。
发明内容
针对上述情况，本发明之目的在于提供基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，能够对地铁施工监控信号校准，提高信号的抗衰减性。
其解决的技术方案是，基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，包括甲烷信号接收模块、检测限幅模块，甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接，甲烷信号接收模块输出端口连接振荡校准模块信号输入端口，电位接收模块输出端口连接检测限幅模块信号输入端口，检测限幅模块输出信号为地铁施工监控信号传输系统中信号发射器的调制信号；
所述检测限幅模块包括可变电阻RW1，可变电阻RW1的一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，可变电阻RW1的另一端接电阻R4、电阻R8的一端，可变电阻RW1的滑动端接甲烷信号接收模块输出端口，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，运放器AR2的反相输入端接电阻R4、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接电阻R6、电容C2的一端，电阻R6、电容C2的另一端接地，三极管Q3集电极接运放器AR2的输出端、运放器AR4的同相输入端和电容C1的另一端，运放器AR4的反相输入端接电阻R7的一端，运放器AR4的输出端接电阻R7的另一端和继电器K1的触点5，电阻R8的另一端接运放器AR3的同相输入端和二极管D2的正极，运放器AR3的反相输入端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地，运放器AR3的输出端接二极管D2的负极和二极管D3的正极，二极管D3的负极接继电器K1的触点1和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电源+5V，继电器K1的触点2接地；
继电器K1的触点3接二极管D4的正极、二极管D5的负极，二极管D4的负极接二极管D5的正极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接二极管D6的负极、二极管D7的正极和继电器K1的触点4，二极管D7的负极接二极管D6的正极和电阻R15的一端、运放器AR6的反相输入端，电阻R15的另一端接地；
继电器K1的触点4接电阻R10、电容C3、电容C4的一端和运放器AR5的同相输入端，电阻R10、电容C4的另一端接地，电容C3的另一端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接电阻R12的一端和运放器AR5的输出端、运放器AR6的同相输入端，电阻R12的另一端接运放器AR5的反相输入端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，运放器AR5的输出端接运放器AR6的同相输入端，运放器AR6的输出端接地铁施工监控信号传输系统中信号发射器输入端口。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1.当运放器AR2输出信号和三极管Q3基极电位差大于0.7V时，此时三极管Q3导通，对高电位信号分压至地端，电阻R6、电容C2并联滤波，电容C1为去耦电容，抑制运放器AR2同相输入端的信号噪声，然后通过运放器AR4缓冲信号，于第二路信号同步，第二路为触发信号，运用运放器AR3和二极管D2、二极管D3组成峰值检测电路筛选出峰值信号为继电器K1触点1提供触发信号，设继电器K1导通触发电压为5V，先运用电源+5V经电阻R16分压后为继电器K1触点1提供4V电压，此时峰值检测电路输出信号电位大于1V则继电器K1导通，继电器K1的触点3、5闭合，反之，继电器K1的触点4、5闭合，可以实时对不同振幅的信号进行区分并分别校准；
2. 当继电器K1的触点4、5闭合，运用运放器AR5和电容C3、电容C3组成选频电路选出特定频率，电阻R11、电容C3为回路中串联阻抗，电阻R10、电容C4为回路中并联阻抗，当频率为所选取的特定频率时，此时运放器AR5与RC回路起振，将特定频率信号传输至运放器AR6同相输入端内，当继电器K13、5闭合，表示甲烷检测器输出的模拟信号振幅过大，需要调幅选频，因此先经二极管D4、二极管D5组成的限幅电路分压0.7V后，经电阻R14输入选频电路内输出特定频率，同时二次经二极管D6、二极管D7分压0.7V后输入运放器AR6，为进一步调节运放器AR6输出振幅，最后输出稳定的频率和振幅信号输入地铁施工监控信号传输系统中信号发射器内，对地铁施工监控信号校准，提高了信号的抗衰减性。
附图说明
图1为本发明基于物联网的地铁施工监控信号传输系统的模块原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，包括甲烷信号接收模块、检测限幅模块，甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接，甲烷信号接收模块输出端口连接振荡校准模块信号输入端口，电位接收模块输出端口连接检测限幅模块信号输入端口，检测限幅模块输出信号为地铁施工监控信号传输系统中信号发射器的调制信号；
为了提高载波信号的携带信号抗衰减能力，在载波信号确定的情况下，可以通过调节调制信号频率与载波信号更加匹配，先运用型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器采集地铁施工隧道内的甲烷浓度信号，然后通过甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接的方式接收甲烷数据模拟信号，甲烷信号接收模块运用运放器AR1同相放大信号，增强甲烷数据模拟信号强度，同时运用稳压管D1反接稳定运放器AR1同相输入端电压；
由于载波信号频率确定的前提下，此时在运放器AR1增强信号电位的基础上，运用可变电阻RW1分压，第一路为主信号，运用运放器AR2和三极管Q3、电容C1组成调幅电路调节信号峰值，运用三极管Q3的高电平导通性质，当运放器AR2输出信号和三极管Q3基极电位差大于0.7V时，此时三极管Q3导通，对高电位信号分压至地端，电阻R6、电容C2并联滤波，电容C1为去耦电容，抑制运放器AR2同相输入端的信号噪声，然后通过运放器AR4缓冲信号，于第二路信号同步；
第二路为触发信号，运用运放器AR3和二极管D2、二极管D3组成峰值检测电路筛选出峰值信号为继电器K1触点1提供触发信号，设继电器K1导通触发电压为5V，先运用电源+5V经电阻R16分压后为继电器K1触点1提供4V电压，此时峰值检测电路输出信号电位大于1V则继电器K1导通，继电器K1的触点3、5闭合，反之，继电器K1的触点4、5闭合。
当继电器K1的触点4、5闭合，表示甲烷检测器输出的模拟信号振幅正常，只需要调节频率就可以，运用运放器AR5和电容C3、电容C3组成选频电路选出特定频率，电阻R11、电容C3为回路中串联阻抗，电阻R10、电容C4为回路中并联阻抗，当频率为所选取的特定频率时，此时运放器AR5与RC回路起振，将特定频率信号传输至运放器AR6同相输入端内，反之，运放器AR5与RC回路不起振；
当继电器K13、5闭合，表示甲烷检测器输出的模拟信号振幅过大，需要调幅选频，因此先经二极管D4、二极管D5组成的限幅电路分压0.7V后，经电阻R14输入选频电路内输出特定频率，选频电路具体工作原理如上，同时二次经二极管D6、二极管D7分压0.7V后输入运放器AR6，为进一步调节运放器AR6输出振幅，其中电阻R15起到下拉电阻的作用，在上述方案的基础上，最后输出稳定的频率和振幅信号输入地铁施工监控信号传输系统中信号发射器内。
所述检测限幅模块具体结构，可变电阻RW1的一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，可变电阻RW1的另一端接电阻R4、电阻R8的一端，可变电阻RW1的滑动端接甲烷信号接收模块输出端口，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，运放器AR2的反相输入端接电阻R4、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接电阻R6、电容C2的一端，电阻R6、电容C2的另一端接地，三极管Q3集电极接运放器AR2的输出端、运放器AR4的同相输入端和电容C1的另一端，运放器AR4的反相输入端接电阻R7的一端，运放器AR4的输出端接电阻R7的另一端和继电器K1的触点5，电阻R8的另一端接运放器AR3的同相输入端和二极管D2的正极，运放器AR3的反相输入端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地，运放器AR3的输出端接二极管D2的负极和二极管D3的正极，二极管D3的负极接继电器K1的触点1和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电源+5V，继电器K1的触点2接地；
继电器K1的触点3接二极管D4的正极、二极管D5的负极，二极管D4的负极接二极管D5的正极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接二极管D6的负极、二极管D7的正极和继电器K1的触点4，二极管D7的负极接二极管D6的正极和电阻R15的一端、运放器AR6的反相输入端，电阻R15的另一端接地；
继电器K1的触点4接电阻R10、电容C3、电容C4的一端和运放器AR5的同相输入端，电阻R10、电容C4的另一端接地，电容C3的另一端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接电阻R12的一端和运放器AR5的输出端、运放器AR6的同相输入端，电阻R12的另一端接运放器AR5的反相输入端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，运放器AR5的输出端接运放器AR6的同相输入端，运放器AR6的输出端接地铁施工监控信号传输系统中信号发射器输入端口；所述甲烷信号接收模块包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端接稳压管D1的负极和型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端口，稳压管D1的正极接地，运放器AR1的反相输入端接电阻R2、电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，运放器AR1的输出端接电阻R2的另一端和检测限幅模块信号输入端口。
本发明具体使用时，先运用型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器采集地铁施工隧道内的甲烷浓度信号，然后通过甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接的方式接收甲烷数据模拟信号，甲烷信号接收模块运用运放器AR1同相放大信号，增强甲烷数据模拟信号强度，同时运用稳压管D1反接稳定运放器AR1同相输入端电压；由于载波信号频率确定的前提下，此时在运放器AR1增强信号电位的基础上，运用可变电阻RW1分压，第一路为主信号，运用运放器AR2和三极管Q3、电容C1组成调幅电路调节信号峰值，运用三极管Q3的高电平导通性质，当运放器AR2输出信号和三极管Q3基极电位差大于0.7V时，此时三极管Q3导通，对高电位信号分压至地端，电阻R6、电容C2并联滤波，电容C1为去耦电容，抑制运放器AR2同相输入端的信号噪声，然后通过运放器AR4缓冲信号，于第二路信号同步；
当继电器K1的触点4、5闭合，表示甲烷检测器输出的模拟信号振幅正常，只需要调节频率就可以，运用运放器AR5和电容C3、电容C3组成选频电路选出特定频率，电阻R11、电容C3为回路中串联阻抗，电阻R10、电容C4为回路中并联阻抗，当频率为所选取的特定频率时，此时运放器AR5与RC回路起振，将特定频率信号传输至运放器AR6同相输入端内，反之，运放器AR5与RC回路不起振；当继电器K13、5闭合，表示甲烷检测器输出的模拟信号振幅过大，需要调幅选频，因此先经二极管D4、二极管D5组成的限幅电路分压0.7V后，经电阻R14输入选频电路内输出特定频率，选频电路具体工作原理如上，同时二次经二极管D6、二极管D7分压0.7V后输入运放器AR6，为进一步调节运放器AR6输出振幅，其中电阻R15起到下拉电阻的作用，在上述方案的基础上，最后输出稳定的频率和振幅信号输入地铁施工监控信号传输系统中信号发射器内。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，包括甲烷信号接收模块、检测限幅模块，其特征在于，甲烷信号接收模块接收端口与型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端连接，甲烷信号接收模块输出端口连接振荡校准模块信号输入端口，电位接收模块输出端口连接检测限幅模块信号输入端口，检测限幅模块输出信号为地铁施工监控信号传输系统中信号发射器的调制信号；
所述检测限幅模块包括可变电阻RW1，可变电阻RW1的一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，可变电阻RW1的另一端接电阻R4、电阻R8的一端，可变电阻RW1的滑动端接甲烷信号接收模块输出端口，电阻R3的另一端接运放器AR2的同相输入端和电容C1的一端，运放器AR2的反相输入端接电阻R4、电阻R5的一端，电阻R5的另一端接三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接电阻R6、电容C2的一端，电阻R6、电容C2的另一端接地，三极管Q3集电极接运放器AR2的输出端、运放器AR4的同相输入端和电容C1的另一端，运放器AR4的反相输入端接电阻R7的一端，运放器AR4的输出端接电阻R7的另一端和继电器K1的触点5，电阻R8的另一端接运放器AR3的同相输入端和二极管D2的正极，运放器AR3的反相输入端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地，运放器AR3的输出端接二极管D2的负极和二极管D3的正极，二极管D3的负极接继电器K1的触点1和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电源+5V，继电器K1的触点2接地；
继电器K1的触点3接二极管D4的正极、二极管D5的负极，二极管D4的负极接二极管D5的正极和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接二极管D6的负极、二极管D7的正极和继电器K1的触点4，二极管D7的负极接二极管D6的正极和电阻R15的一端、运放器AR6的反相输入端，电阻R15的另一端接地；
继电器K1的触点4接电阻R10、电容C3、电容C4的一端和运放器AR5的同相输入端，电阻R10、电容C4的另一端接地，电容C3的另一端接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接电阻R12的一端和运放器AR5的输出端、运放器AR6的同相输入端，电阻R12的另一端接运放器AR5的反相输入端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接地，运放器AR5的输出端接运放器AR6的同相输入端，运放器AR6的输出端接地铁施工监控信号传输系统中信号发射器输入端口。
2.如权利要求1所述基于物联网的地铁施工监控信号传输系统，其特征在于，所述甲烷信号接收模块包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端接稳压管D1的负极和型号为YT-1200H-CH4甲烷检测器输出的模拟信号端口，稳压管D1的正极接地，运放器AR1的反相输入端接电阻R2、电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地，运放器AR1的输出端接电阻R2的另一端和检测限幅模块信号输入端口。
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