CN203217748U - 一种岩土工程实时监测系统装置 - Google Patents

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李恩民
张彬
彭炎华
张伟
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Abstract

一种岩土工程实时监测系统装置，包括CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测和C8051F040系统，所述C8051F040系统分别与CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测通过导线连接。本实用新型将GPRS数据传输技术应用在滑坡地质灾害远程监测终端系统中；本实用新型在系统调试中，从供电、防雷、防水、防潮等方面入手，应用多项软硬件抗干扰技术来提高整个系统的可靠性，提高了系统的适应野外工作环境的能力。

Description

一种岩土工程实时监测系统装置
技术领域
本实用新型涉及实时监测系统，具体为一种岩土工程实时监测系统装置。
背景技术
我国是一个地质灾害多发的国家，现在国内大部分地区的滑坡现场监测手段主要还是应用传统的人工巡回测试、记录和资料处理。需派技术人员值班守卫，需要大量人力资源及资金。此外，灾害发生点大多地形险要，技术人员现场工作缺乏人身安全保障，且效率低。
GPRS(General Packet Radio Service) 是通用分组无线业务的简称，即是在现有GSM （Global System For Mobile ）系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS 通过在GSM 网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输，传输速率快，同时支持IP 和X.25 两种分组数据网的协议。GPRS 系统也支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet 或其它分组数据网络。由于GPRS 网络具有网络接入速度快；能与现有数据网建立无缝连接；支持中高速率的数据传输；适时在线，按流量计费的特点。所以现在已被应用到滑坡地质灾害实时监测系统等众多领域中。
滑坡远程监测终端系统是整个地质灾害无线实时预警监测系统的基础及核心部分。基于GPRS 无线传输的滑坡地质灾害远程无线实时预警监测系统由滑坡现场多点数据采集局域网系统、无线公用网络和远程监测主机构成。
发明内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种岩土工程实时监测系统装置，以解决上述背景技术中的缺点。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种岩土工程实时监测系统装置，包括CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测和C8051F040系统，所述C8051F040系统分别与CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测通过导线连接。
有益效果：本实用新型将GPRS 数据传输技术应用在滑坡地质灾害远程监测终端系统中；本实用新型在系统调试中，从供电、防雷、防水、防潮等方面入手，应用多项软硬件抗干扰技术来提高整个系统的可靠性，提高了系统的适应野外工作环境的能力。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1，一种岩土工程实时监测系统装置的结构原理图，一种岩土工程实时监测系统装置，包括CAN总线传输1、9针RS232通信2、GPRS通信3、RS485通信4、供电电压监测5、JTAG和GPS接口6、主板供电转换7、人机交互接口8、外设电源控制9、现场温度检测10和C8051F040系统11，所述C8051F040系统11分别与CAN总线传输1、9针RS232通信2、GPRS通信3、RS485通信4、供电电压监测5、JTAG和GPS接口6、主板供电转换7、人机交互接口8、外设电源控制9、现场温度检测10通过导线连接。
监测终端系统在整个系统中所起到的作用是“上传下达”：将传感器节点传送来的数据进行显示、保存、打包并通过无线公网发送到监测主机系统上。同时，监测终端更需要具有适合野外作业的特点，有良好的抗干扰性能和抗雷电、防水等功能，且功耗尽可能低。 
由于监控地点的离散性，系统硬件系统采用星型结构，即系统由一个主控中心和多个实时监控点组成。监测终端对多个监控点实现实时控制、数据采集和GPS 卫星定位，现场采用液晶屏对数据进行显示，并通过键盘实现人机交互，同时将监控数据通过GPRS 无线传输方式传送给监控中心。
由于实时监控点的分散，主控中心必须通过CAN 总线或RS485 总线实现对监控点数据采集的轮巡，对测控地点进行GPS 全球定位，实现数据的GPRS 无线传输。由于低功耗的需要，整个主控板总体可采用3.3V 低电压设计，同时对外设实行电源控制，并在现场提供友好的人机交互功能。这里着重介绍系统核心和GPRS通信等接口部分。
选用内置TCP/IP 协议的GPRS 无线通信模块G200。该模块利用串口通信通过GPRS 网络进行通信，它的最大优点是与AT 响应有关的操作指令和与网络的信息交换都是在G200 模块内部自动完成。GPRS 模块上电后，自动登录到GPRS 网络，并长期附在网络上，不需要拨号上网的时间，具有很高的实时性。
当主设备发送数据给GPRS主模块时GPRS模块将信号发送到GPRS网络中，主设备必须指明数据的目的地址，上图中的网络才能选择数据传送的路由，处理及传送这一组数据。网络将这一组数据传送到目的GPRS从模块后，目的GPRS模块将这一数据传送给连接的从设备。 
GPRS模块与上位机间的通信是靠串口连接的。串口的数据传输格式分为格式传输和透明传输两种。此外，GPRS模块支持RS232、RS485、和TTL电平接口标准。 
在本监测终端系统中，采用多点GPRS系统通讯，通讯架构采用主从问答方式通讯，主机通过分时的方式依次获得从机采集数据。主机是PC机，通过COM串口控制主GPRS模块向各个从机发送控制命令并获得各个从机的数据；从机是单片机C8051F040，通过RS232接口控制从GPRS模块来接收主机的命令，返回采集到的数据。 
CAN 总线通信中，除采用内建的CAN 控制器外，添加了SJA1000 的总线制的CAN 控制器。GPS 模块支持RS232 电平接口标准与系统核心通讯；系统采用数字温度传感器DS18B20 来实现对环境温度的检测；系统的主体电压+3.3V 由LD1117 系列变压器提供；外部电压通过MPUC8051F040 内建的A/D 转换电路实现检测。 
该监测终端系统主要是通过GPRS 无线传输和CAN 总线通信分别来实现其“上传下达”的作用。下面将简要介绍该系统主要软件功能模块的分析，软件全部采用C 语言编写。
系统初始化分为两部分：全局变量初始化和硬件初始化。系统全局变量初始化包括CAN总线、GPRS、GPS 等全局变量；硬件初始化包括看门狗、总线配置、串口通讯、所有外部中断等初始化。 
模块通讯协议及中断服务程序 GPRS 中断服务程序是处理GPRS 模块的接收和发送程序。本中断服务程序主要完成向上的数据通讯。GPRS模块串口通讯参数：波特率9600，数据位8，停止位1，校验位无。 主GPRS 模块实现与上位机通信，采用格式传输。
当数据为发送数据时为数据的目的地址，当数据为接收数据时为数据的源地址。传输数据时控制字节为01H，其余为响应传输。在响应传输情况下，若控制字节为FDH 时，模块已开始工作；若为FAH 时，数据已经成功发送；若为FCH 时，数据发送失败；若为FFH 时，模块连接GPRS 网络失败。 
从GPRS 模块通过RS232 接口与单片机通信，采用透明传输。其通讯协议和步骤为： 
1、串口初始化并开启串口中断，串口接收数据，首先判断是否为D7，若为D7，则继续采用查询方式连续接收2 字节，否则退出中断。如果超过300ms 读不到数据，退出中断。然后判断接收的2 字节数据是否为FDH，01H，若是则网络连接正常，否则，退出中断。
2、采用先中断，后查询的方式。若等待超时，则退出中断。 
若接收到控制字节为EBH， 90H，55H，11H，00H；发送EBH，90H，55H，00H；退出中断。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种岩土工程实时监测系统装置，包括CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测和C8051F040系统，其特征在于，所述C8051F040系统分别与CAN总线传输、9针RS232通信、GPRS通信、RS485通信、供电电压监测、JTAG和GPS接口、主板供电转换、人机交互接口、外设电源控制、现场温度检测通过导线连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104394189A (zh) * 2014-10-20 2015-03-04 中国运载火箭技术研究院 一种宽覆盖高精度强实时分布式环境参数检测系统

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