CN204229596U - 地质监测主站系统 - Google Patents

Abstract

一种地质监测主站系统，第一电源模块分别为GPS或北斗定位模块、GPRS模块、报警模块、输入输出模块供电，第二电源模块分别为微处理器模块、无线传输模块、以太网模块供电；微处理器模块分别与GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、输入输出模块、报警模块和存储模块电连接；以太网模块通过连接模块与其他设备之间有线连接，通过第一电源模块和第二电源模块对各个模块进行独立供电，在任何情况下都可以保证信号传输系统的运行，对地质灾害的发生地点定位准确，性能稳定，工作可靠，成本低，操作方便。

Description

地质监测主站系统

技术领域

本实用新型是一种地质监测主站系统，属于监测报警装置技术领域。

背景技术

地质灾害主要由自然或人为地质作用引起，对地质环境造成灾难性的破坏，它主要包括地震、山体滑坡、泥石流、地面沉降、火山喷发和地面裂缝等。近年来，在世界范围内，地质灾害呈高发性态势，在我国地质灾害现象也有加剧态势，且带来的人力财力损失十分惨重。

然而，现有的突发性地质灾害不能及时向外部报警，即不能及时将地质灾害的信息和位置传给外部人员，采用人工对灾害突发点报警及定位，不仅记录数据不准确还可能给工作人员带来生命危险，而且无法实现二十四小时的无缝检测，综上所述现有的一些地质灾害报警、传输及定位系统存在以下问题：报警不及时，报警点传输信息困难、观察点不安全及对事发地定位不准确。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种地质监测主站系统，对地质灾害的发生地点及时向外部传输信息，定位准确，性能稳定，工作可靠，无需人工操作，实现自动化操作，设备安装简单，可以工作在恶劣的环境中。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种地质监测主站系统，包括第一电源模块、第二电源模块、微处理器模块、GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、连接模块、输入输出模块、报警模块和存储模块，所述的第一电源模块分别为GPS或北斗定位模块、GPRS模块、报警模块、输入输出模块供电，所述的第二电源模块分别为微处理器模块、无线传输模块、以太网模块供电；微处理器模块分别与GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、输入输出模块、报警模块和存储模块电连接；以太网模块通过连接模块与其他设备之间有线连接。

GPS或北斗定位模块包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模块包括GPRS芯片U3，微处理器模块包括微控制器芯片U1，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管脚1分别与GPRS芯片U3的管脚2、电阻R1的一端、晶体管Q的发射极E连接，电阻R1的另一端分别与微控制器芯片U1的管脚80、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，晶体管Q的集电极分别与电阻R2的一端以及第一电源模块连接；晶体管Q的基极B分别与电阻R2的另一端以及微控制器芯片U1的管脚7连接；GPS或北斗定位芯片U2的管脚2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管脚3与微控制器芯片U1的管脚25连接，GPS或北斗定位芯片U2的管脚4与微控制器芯片U1的管脚26连接；GPRS芯片U3的管脚3、4、5接地，GPRS芯片U3的管脚7与微控制器芯片U1的管脚68连接，GPRS芯片U3的管脚9与微控制器芯片U1的管脚69连接，GPRS芯片U3的管脚13、14、15、16分别对应与微控制器芯片U1的管脚66、65、64、63连接。

无线传输模块为无线433M芯片U4或2.4G无线芯片U5，所述的无线433M芯片U4的管脚1接地，无线433M芯片U4的管脚2、3、4、5、6分别对应与微控制器芯片U1的管脚18、33、34、29、32连接，无线433M芯片U4的管脚7、8、9、10、11分别对应与微控制器芯片U1的管脚31、30、17、16、15连接，无线433M芯片U4的管脚12与第二电源模块连接；所述的2.4G无线芯片U5的管脚1接地、管脚2与第二电源模块连接、管脚3与微控制器芯片U1的管脚79连接、管脚4与微控制器芯片U1的管脚29连接、管脚5与微控制器芯片U1的管脚30连接、管脚6与微控制器芯片U1的管脚32连接、管脚7与微控制器芯片U1的管脚31连接、管脚8与微控制器芯片U1的管脚78连接。

输入输出模块包括显示屏芯片U8，显示屏芯片U8的管脚1与第一电源模块连接、显示屏芯片U8的管脚2与微控制器芯片U1的管脚68连接、显示屏芯片U8的管脚3与微控制器芯片U1的管脚69连接、显示屏芯片U8的管脚4与微控制器芯片U1的管脚35连接、显示屏芯片U8的管脚5与微控制器芯片U1的管脚36连接、显示屏芯片U8的管脚6接地。

第一电源模块和第二电源模块分别由开关电源进行供电。

微控制器芯片U1的型号为STM32。

输入输出模块为触摸显示屏。

本实用新型通过将微处理器模块、GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、连接模块、输入输出模块、报警模块和存储模块集中在一个系统上，通过第一电源模块和第二电源模块对各个模块进行独立供电，在任何情况下都可以保证信号传输系统的运行，正常状态可以通过触摸显示屏，经无线信号查询该主站所控制的分站工作状态及系统内各台设备工作状态并显示，保证系统内所有设备工作完好及通讯畅通，在微控制器控制下存储每天的工作日志，并将检测的工作日志，通过无线GPRS（移动或联通网）或通过以太网模块发往各级国土监控部门，主站与分站间的通讯是双无线传输系统，即无线433M芯片或GPRS芯片，即使在恶劣的环境中，一路失效，另一路仍然能传输检测信息，系统内任何一处有突发事件发生，无线433M芯片或GPRS芯片接收信号至微处理器模块，微处理器模块收到信号后，发无线信号核实突发事件报警点的报警真伪。核实无误后，显示报警点，在本机报警的同时，发信号至各无线报警器报警，并通过GPRS模块将报警点的经纬度（位置）发至国土监控部门，可以在有关部门的监控显示屏上显示，同时，以信息的方式，发至有关人员手机，报告突发事件的情况，将该突发事件记录在日志上，以便以后调研分析，主站内所有检测点都可以在触摸显示屏上直观显示，当在屏幕上按下该点时，即可查看到检测点的全部信息，且对地质灾害的发生地点定位准确，性能稳定，工作可靠，成本低，操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的电原理框图；

图2是图1中GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、输入输出模块的电路图；

图3是图1中微处理器模块的电路图；

图4是图1中以太网模块的电路图；

图5是图1中连接模块的电路图；

图6是图1中报警模块的电路图；

图7是图1中存储模块的电路图；

图8是图1中第一电源模块的电路图；

图9是图1中第二电源模块的电路图；

图10是开关电源的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种地质监测主站系统，包括第一电源模块、第二电源模块、微处理器模块、GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、连接模块、输入输出模块、报警模块和存储模块，所述的第一电源模块分别为GPS或北斗定位模块、GPRS模块、报警模块、输入输出模块供电，所述的第二电源模块分别为微处理器模块、无线传输模块、以太网模块供电；微处理器模块分别与GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、输入输出模块、报警模块和存储模块电连接；以太网模块通过连接模块与其他设备之间有线连接。

如图2、图3所示，GPS或北斗定位模块包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模块包括GPRS芯片U3，微处理器模块包括微控制器芯片U1，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管脚1分别与GPRS芯片U3的管脚2、电阻R1的一端、晶体管Q的发射极E连接，电阻R1的另一端分别与微控制器芯片U1的管脚80、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，晶体管Q的集电极分别与电阻R2的一端以及第一电源模块连接；晶体管Q的基极B分别与电阻R2的另一端以及微控制器芯片U1的管脚7连接；GPS或北斗定位芯片U2的管脚2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管脚3与微控制器芯片U1的管脚25连接，GPS或北斗定位芯片U2的管脚4与微控制器芯片U1的管脚26连接；GPRS芯片U3的管脚3、4、5接地，GPRS芯片U3的管脚7与微控制器芯片U1的管脚68连接，GPRS芯片U3的管脚9与微控制器芯片U1的管脚69连接，GPRS芯片U3的管脚13、14、15、16分别对应与微控制器芯片U1的管脚66、65、64、63连接。

无线传输模块为无线433M芯片U4或2.4G无线芯片U5，所述的无线433M芯片U4的管脚1接地，无线433M芯片U4的管脚2、3、4、5、6分别对应与微控制器芯片U1的管脚18、33、34、29、32连接，无线433M芯片U4的管脚7、8、9、10、11分别对应与微控制器芯片U1的管脚31、30、17、16、15连接，无线433M芯片U4的管脚12与第二电源模块连接；所述的2.4G无线芯片U5的管脚1接地、管脚2与第二电源模块连接、管脚3与微控制器芯片U1的管脚79连接、管脚4与微控制器芯片U1的管脚29连接、管脚5与微控制器芯片U1的管脚30连接、管脚6与微控制器芯片U1的管脚32连接、管脚7与微控制器芯片U1的管脚31连接、管脚8与微控制器芯片U1的管脚78连接。

输入输出模块包括显示屏芯片U8，显示屏芯片U8的管脚1与第一电源模块连接、显示屏芯片U8的管脚2与微控制器芯片U1的管脚68连接、显示屏芯片U8的管脚3与微控制器芯片U1的管脚69连接、显示屏芯片U8的管脚4与微控制器芯片U1的管脚35连接、显示屏芯片U8的管脚5与微控制器芯片U1的管脚36连接、显示屏芯片U8的管脚6接地。

如图4、图5、图7、图8、图9和图10所示，以太网模块包括芯片U6、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、晶振J和电感L，所述的U6为ENC28J60芯片，连接模块包括RJ45接口芯片U9、电阻R9、电阻R10、电容C6，U6的管脚1通过电容C2与U6的管脚2并联后接地，U6的管脚4与微控制器芯片U1的管脚91连接、U6的管脚6、7、8、9分别对应与微控制器芯片U1的管脚31、32、30、29连接，U6的管脚10与微控制器芯片U1的管脚92连接，U6的管脚11接地，U6的管脚12通过电阻R4后与U6的管脚13通过电阻R5并接后与电容C1的一端连接，U6的管脚14通过电阻R6后与电容C1的另一端并接后接地，U6的管脚15、19、20、25、28与第二电源模块连接，U6的管脚16、17分别通过电阻R8、R7并接在电容C5的一端、电感L的一端，电容C5的另一端接地，电感L的另一端与第二电源模块连接，U6的管脚18、21、22并接后接地，U6的管脚26、27分别通过电阻R10、R9与RJ45接口芯片U9的管脚12、9连接，RJ45接口芯片U9的管脚1、2分别对应与芯片U6的管脚16、17连接，RJ45接口芯片U9的管脚4通过电容C6与RJ45接口芯片U9的管脚8并接后接地，RJ45接口芯片U9的管脚5、10、11、A、B接地，RJ45接口芯片U9的管脚3、6分别对应与芯片U6的管脚12、13连接。

第一电源模块和第二电源模块分别由开关电源进行供电，电源模块采用双供电系统，且自动转换，在任何供电状态下，系统都对供电状态进行检测。

微控制器芯片U1可以是普通的超低功耗控制器也可以是STMxxL系列的控制器，本实用新型中优选为STM32控制器，STM32控制器体积小，功耗低。

输入输出模块为触摸显示屏，操作方便。

工作原理：微控制器芯片U1型号STM32，该芯片集成了丰富的接口，可以直接与具有SPI、USART接口的芯片连接，可以接收GPS授时及实现设备定位，正常状态可以通过触摸显示屏，经无线信号查询该主站所控制的分站工作状态及系统内各台设备工作状态、并显示，保证系统内所有设备工作完好及通讯畅通。

该系统可随时接收来自分站管理的无线监测设备发来的突发事件信号及正常工作时的数据信号，并能随时将接收到的突发事件信号或正常工作时的数据信号在该主站系统输入输出模块上进行显示。该系统通过采用GPRS模块和无线传输模块可以保证该系统不依赖有线传输介质，通过无线的方式即可与各分站管理的无线监测设备进行数据传输，而且无线传输模块和GPRS模块构成了一主一备两路传输，当任何一路传输发生故障时，另一路传输会自动启用，这样就避免了因一些恶劣的环境而影响数据的正常传输，从而确保了该主站系统收到的数据会及时的转发出来，进一步发往各级国土监控部门。GPRS模块可以选自移动、联通或电信中的一种或多种，从而进一步确保数据传输的高可靠性。

当无线监测设备检测到突发事件信号时，发出一个信号给微处理器模块，微处理器模块处理后将该信号传至无线传输模块，经无线传输模块发送至各分站，分站收到事故信号后，将GPS或北斗定位模块定位的信息及事故信息发往主站，当监控中心的主站系统接收数据成功后，会向分站的无线传输模块发送一个成功确认信号，该成功确认信号到达后，表明相应的数据已发送完成；当无线传输模块发出数据一段时间后未收到来自监控中心的反馈信号，微处理器模块会判断为发送失败，从而会启用GPRS模块，从而利用GPRS模块将数据传输给监控中心的主站；在各分站站点的数据发送成功后，GPRS模块会将报警信息以短信的形式发送给相关技术人员的手机上，也会将报警点的经纬度发送至相应的国土监控部门的监测系统上，来报告突发事件。

在监控中心的该主站系统收到各分站的突发事件数据后，会向各分站的无线传输模块发送较验报警真伪的信号，无线传输模块收到该信号后，将其传给微处理器模块，微处理器模块进行完报警点确认的，会通过无线传输模块发送较验数据给监控中心的主站系统，从而确保主站系统监控的高可靠性。

当无突发情况时，无线传输模块会轮询各分站系统管理的无线监测设备的工作状态，将收到的各分站系统管理的无线监测设备的工作数据及设备编号等信息发送给监测中心的该主站系统，收到来自监测设备的工作日志数据，另外，无线传输模块还会根据该主站的指令查询各分站系统状态及各分站系统所管理的相应的无线监测设备的工作状态，并将收集到的相关数据及时地发送给监控中心的主站系统。

该主站系统采用的供电系统是三组电源，即第一电源模块、第二电源模块和24V电源模块，这三组电源正常时都外接交流220V电压供电，当在发送灾情的过程中，很可能失去外部供电，当失去外部供电后，系统自动切换成第一电源模块、第二电源模块和24V电源模块进行供电，可以保证整个系统工作的可靠和稳定性，不会因为外部电源的断电导致整个系统不能正常工作。

Claims (7)

1.一种地质监测主站系统，包括第一电源模块、第二电源模块、微处理器模块、GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、连接模块、输入输出模块、报警模块和存储模块，其特征在于，所述的第一电源模块分别为GPS或北斗定位模块、GPRS模块、报警模块、输入输出模块供电，所述的第二电源模块分别为微处理器模块、无线传输模块、以太网模块供电；微处理器模块分别与GPS或北斗定位模块、GPRS模块、无线传输模块、以太网模块、输入输出模块、报警模块和存储模块电连接；以太网模块通过连接模块与其他设备之间有线连接。

2.根据权利要求1 所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的GPS或北斗定位模块包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模块包括GPRS芯片U3，微处理器模块包括微控制器芯片U1，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管脚1分别与GPRS芯片U3的管脚2、电阻R1的一端、晶体管Q的发射极E连接，电阻R1的另一端分别与微控制器芯片U1的管脚80、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接地，晶体管Q的集电极分别与电阻R2的一端以及第一电源模块连接；晶体管Q的基极B分别与电阻R2的另一端以及微控制器芯片U1的管脚7连接；GPS或北斗定位芯片U2的管脚2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管脚3与微控制器芯片U1的管脚25连接，GPS或北斗定位芯片U2的管脚4与微控制器芯片U1的管脚26连接；GPRS芯片U3的管脚3、4、5接地，GPRS芯片U3的管脚7与微控制器芯片U1的管脚68连接，GPRS芯片U3的管脚9与微控制器芯片U1的管脚69连接，GPRS芯片U3的管脚13、14、15、16分别对应与微控制器芯片U1的管脚66、65、64、63连接。

3.根据权利要求1 所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的无线传输模块为无线433M芯片U4或2.4G无线芯片U5，所述的无线433M芯片U4的管脚1接地，无线433M芯片U4的管脚2、3、4、5、6分别对应与微控制器芯片U1的管脚18、33、34、29、32连接，无线433M芯片U4的管脚7、8、9、10、11分别对应与微控制器芯片U1的管脚31、30、17、16、15连接，无线433M芯片U4的管脚12与第二电源模块连接；所述的2.4G无线芯片U5的管脚1接地、管脚2与第二电源模块连接、管脚3与微控制器芯片U1的管脚79连接、管脚4与微控制器芯片U1的管脚29连接、管脚5与微控制器芯片U1的管脚30连接、管脚6与微控制器芯片U1的管脚32连接、管脚7与微控制器芯片U1的管脚31连接、管脚8与微控制器芯片U1的管脚78连接。

4.根据权利要求1 所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的输入输出模块包括显示屏芯片U8，显示屏芯片U8的管脚1与第一电源模块连接、显示屏芯片U8的管脚2与微控制器芯片U1的管脚68连接、显示屏芯片U8的管脚3与微控制器芯片U1的管脚69连接、显示屏芯片U8的管脚4与微控制器芯片U1的管脚35连接、显示屏芯片U8的管脚5与微控制器芯片U1的管脚36连接、显示屏芯片U8的管脚6接地。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的第一电源模块和第二电源模块分别由开关电源进行供电。

6.根据权利要求2 所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的微控制器芯片U1的型号为STM32。

7.根据权利要求6 所述的地质监测主站系统，其特征在于，所述的输入输出模块为触摸显示屏。