CN113552827A - 一种燃气管沉降远程智能监测装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气管沉降远程智能监测装置及其工作方法，包括监测装置主体以及电阻应变片，所述电阻应变片固定安装于燃气管表面并通过导线与监测装置主体电连接；所述检测装置主体设置有处理模块、用于监测电阻应变片电阻变化的采集模块以及连接于处理模块与采集模块之间的数模转换器，所述采集模块包括有第一放大器、第二放大器和第三放大器，所述第一放大器的输入端连接恒压电源，所述第二放大器的两输入端与第一放大器的输出端之间形成有第一支路和第二支路，其中所述第一支路与电阻应变片串联，所述第三放大器的输入端连接第二放大器的输出端，同时该第三放大器的输出端连接数模转换器。
Description
技术领域
本发明涉及智能检测设备领域，尤其涉及一种燃气管沉降远程智能监测装置。
背景技术
燃气管在长时间使用后会出现一定程度的沉降，假如沉降量过大会有可能造成燃气管泄漏等安全问题，因此需要对燃气管沉降量进行监控。现有的燃气管沉降监控需要工作人员到现场进行，其过程繁琐同时也难以提高监测频率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可用于燃气管沉降监测并且智能化程度高的燃气管沉降远程智能监测装置。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种燃气管沉降远程智能监测装置，包括监测装置主体以及电阻应变片，所述电阻应变片固定安装于燃气管表面并通过导线与监测装置主体电连接；所述检测装置主体设置有处理模块、用于监测电阻应变片电阻变化的采集模块以及连接于处理模块与采集模块之间的数模转换器，所述采集模块包括有第一放大器、第二放大器和第三放大器，所述第一放大器的输入端连接恒压电源，所述第二放大器的两输入端与第一放大器的输出端之间形成有第一支路和第二支路，其中所述第一支路与电阻应变片串联，所述第三放大器的输入端连接第二放大器的输出端，同时该第三放大器的输出端连接数模转换器。
本年发明的有益效果是：本发明的燃气管沉降远程智能监测装置可监测燃气管沉降变形。具体地电阻应变片与燃气管固定安装连接，当燃气管出现沉降变形时电阻应变片也会发生一定的形变导致其电阻值产生变化，其电阻值变化通过采集模块进行采集放大后转换为电信号，并通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号传送至处理模块中对其进行分析处理，通过以上方式可实现燃气管3沉降进行智能监测，其智能化程度高。
优选地，所述监测装置主体内还设置有用于提供电源的电源模块、用于计时的时钟模块、用于传输数据的发射模块以及控制电路。通过发射模块可将监测数据发射至远程的接收端，以实现远程监控的功能。
优选地，所述控制模块包括有第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极和集电极分别连接所述恒压电源与电源模块的电源输出端，所述第二三极管的发射极和集电极分别接地与连接第一三极管的基极，所述第二三极管的基极连接处理模块；所述发射模块以及数模转换器的电源输入端均连接所述恒压电源。处理模块可向控制模块的第二三极管基极发送相应的电平信号，控制第二三极管的发射极和集电极之间通断调节第一三极管的基极电平，最终控制恒压电源的输出通断。
优选地，所述监测装置主体还设置有连接所述电源模块的电池和太阳能板。监测装置主体可使用电池或太阳能板提供的电能，使监测装置主体可持续工作。
优选地，所述监测装置主体还预留有用于连接显示屏的串口，所述串口与处理模块连接。通过预留的串口可连接显示屏读取相应数据。
优选地，所述处理模块的型号为STC15F2K60S2，所述数模转换器的型号为AD7705。
优选地，所述第一放大器、第二放大器和第三放大器的型号均为LM324。
优选地，所述时钟模块的型号为DS1302。
优选地，所述发射模块的型号为EC03。
本发明还公开了该燃气管沉降远程智能监测装置的工作方法，
S1.系统进行初始化后进入低功耗模式并开始计时，
S2.当低功耗模式已达到设定的时间后，采集模块与数模转换器启动并采集电阻应变片的电阻值数据；
S3. 处理模块对电阻值数据进行处理后将处理结果的数据向外传输；
S4.系统再次初始化并返回步骤S1。
通过上述方法可降低监测装置主体的能耗，使其可长效持久工作，减小更换电池的频率。
附图说明
图1为本发明在使用状态下的示意图。
图2为本发明的处理模块以及串口的电路图。
图3为本发明的采集模块的电路图。
图4为本发明的数模转换器的电路图。
图5为本发明的电源模块的电路图。
图6为本发明的时钟模块的电路图。
图7为本发明的控制电路的电路图。
图8为本发明的发射模块的电路图。
其中，1-监测装置主体，2-电阻应变片，3-燃气管，4-太阳能板，5-电池。
具体实施方式
现结合附图和具体实施例对本发明所要求保护的技术方案作进一步详细说明。
参见图1至图8所示，本实施例中的燃气管沉降远程智能监测装置，包括监测装置主体1以及电阻应变片2，所述电阻应变片2固定安装于燃气管3表面并通过导线与监测装置主体1电连接。
所述检测装置主体设置有处理模块、用于监测电阻应变片2电阻变化的采集模块、连接于处理模块与采集模块之间的数模转换器、用于提供电源的电源模块、用于计时的时钟模块、用于传输数据的发射模块、控制电路以及预留有用于连接显示屏的串口。
在本实施例中处理模块的型号为STC15F2K60S2，数模转换器的型号为AD7705，时钟模块的型号为DS1302，射模块的型号为EC03。
在本实施例中所述电源模块的电源输入端连接有电池5和太阳能板4，通过电池5和太阳能板4提供电能，并通过电源模块转换电压，在本实施例中电源模块向控制电路、串口以及处理模块的VCC接口输出电压VCC5V。
在本实施例中，所述控制模块包括有第一三极管Q1、第二三极管Q2、电阻R13和R14。电源模块向第一三极管Q1的发射极输出电压VCC5V，同时第一三极管Q1的集电极向采集模块、数模转换器、时钟模块和发射模块输出恒压电源V5。所述第二三极管Q2的发射极和集电极分别接地与连接第一三极管的基极，所述第二三极管Q2的基极连接处理模块的P0.7接口，同时该第二三极管Q2的集电极连接第一三极管Q1基极，其发射极接地。处理模块可向控制模块的第二三极管Q2基极发送相应的电平信号，控制第二三极管的发射极和集电极之间通断调节以第一三极管Q1的基极电平，最终控制恒压电源V5的输出通断。
在本实施例中所述采集模块包括有第一放大器U8-A、第二放大器U8-D、第三放大器U8-C、电阻R3、 R4、R6 、R7、R8 、R9、R10、R11、R12、R16、R17、R18、 R19以及电容C1。其中所述的第一放大器U8-A的输入端连接恒压电源V5，在本实施例中第一放大器U8-A可稳定输出1.67V电压。所述第二放大器U8-D的两输入端与第一放大器U8-A的输出端之间形成有第一支路和第二支路，其中第一支路由电阻应变片2和电阻R10依次串联组成，第二支路由电阻R6和R8依次串联组成，第二放大器U8-D可比较两输入端之间的电压差并对其差分值的信号放大后输出，假如电阻应变片2的电阻发生微小变化也能通过第二放大器U8-D识别并放大信号。所述第三放大器U8-C的输入端连接第二放大器U8-D的输出端，同时该第三放大器U8-C的输出端连接数模转换器的AIN1+接口，第三放大器U8-C可对第二放大器U8-D的输出信号进一步放大然后输出至数模转换器。
在本实施例中数模转换器的RST、CS、SCK、DN、DOUT、DRDY接口分别与处理模块的P0.0/AD0、P0.1/AD1、P0.2/AD2、P0.3、P0.4、P0.5接口一一对应连接。通过数模转换器将其从采集模块收集的模拟信号转化为数字信号后传输至处理模块。
在本实施例中时钟模块的SCLK、IO、/RST接口分别与处理模块的P1.2、P1.3、P1.4接口一一对应连接。
在本实施例中发射模块的RXD和TXD接口分别与处理模块的P3.1和P3.0接口一一对应连接。处理模块可通过发射模块将其监控数据传送至远程的接收端实现远程监控的功能。
在本实施例中串口与处理模块的P1.0和P1.1接口连接。串口可与显示屏等设备连接，当发射模块失灵时工作人员可前往现场通过串口连接显示屏的设备读取监控数据。
在本实施例中，为了降低能耗延长其使用时间智能监测装置采用以下的工作模式：
S1.系统进行初始化后进入低功耗模式并且时钟模块开始计时，在低功耗模式下控制电路切断采集模块、数模转换器、时钟模块和发射模块的恒压电源V5，此时时钟模块通过电容C2供电。
S2.当低功耗模式已达到设定的时间后，处理模块向第二三极管Q2的基极输出电平最终使恒压电源V5输入采集模块、数模转换器、时钟模块和发射模块。采集模块与数模转换器启动并采集电阻应变片2的电阻值数据。
S3. 处理模块对电阻值数据进行处理后通过发射模块将处理结果的数据向外传输。
S4.系统再次初始化并返回步骤S1。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：包括监测装置主体（1）以及电阻应变片（2），所述电阻应变片（2）固定安装于燃气管（3）表面并通过导线与监测装置主体（1）电连接；所述检测装置主体设置有处理模块、用于监测电阻应变片（2）电阻变化的采集模块以及连接于处理模块与采集模块之间的数模转换器，所述采集模块包括有第一放大器、第二放大器和第三放大器，所述第一放大器的输入端连接恒压电源，所述第二放大器的两输入端与第一放大器的输出端之间形成有第一支路和第二支路，其中所述第一支路与电阻应变片（2）串联，所述第三放大器的输入端连接第二放大器的输出端，同时该第三放大器的输出端连接数模转换器。
2.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述监测装置主体（1）内还设置有用于提供电源的电源模块、用于计时的时钟模块、用于传输数据的发射模块以及控制电路。
3.根据权利要求2所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述控制模块包括有第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极和集电极分别连接所述恒压电源与电源模块的电源输出端，所述第二三极管的发射极和集电极分别接地与连接第一三极管的基极，所述第二三极管的基极连接处理模块；所述发射模块以及数模转换器的电源输入端均连接所述恒压电源。
4.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述监测装置主体（1）还设置有连接所述电源模块的电池（5）和太阳能板（4）。
5.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述监测装置主体（1）还预留有用于连接显示屏的串口，所述串口与处理模块连接。
6.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述处理模块的型号为STC15F2K60S2，所述数模转换器的型号为AD7705。
7.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述第一放大器、第二放大器和第三放大器的型号均为LM324。
8.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述时钟模块的型号为DS1302。
9.根据权利要求1所述的一种燃气管沉降远程智能监测装置，其特征在于：所述发射模块的型号为EC03。
10.一种如权利要求1-9任一所述的燃气管沉降远程智能监测装置的工作方法，其特征在于：
S1.系统进行初始化后进入低功耗模式并开始计时；
S2.当低功耗模式已达到设定的时间后，采集模块与数模转换器启动并采集电阻应变片（2）的电阻值数据；
S3. 处理模块对电阻值数据进行处理后将处理结果的数据向外传输；
S4.系统再次初始化并返回步骤S1。
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