CN208014157U - 一种基于gprs的岩土工程无线数据智能采集器 - Google Patents
一种基于gprs的岩土工程无线数据智能采集器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，包括壳体及安装在壳体内的电路板，所述的电路板包括处理器及分别与处理器连接的实时时钟、DC‑DC供电单元、数据存储单元、无线通讯单元、振弦传感器激励检测电路、Modbus液位通讯传感器电路和分层沉降传感器电路及显示器，DC‑DC供电单元连接锂电池，振弦传感器激励检测电路通过接线端子连接振弦类传感器，Modbus液位通讯传感器电路连接液位传感器，分层沉降传感器电路连接分层沉降传感器。本实用新型实现孔隙水压力、分层沉降、水位、真空度集成自动采集功能。
Description
技术领域
本实用新型属于岩土工程领域，涉及工程数据的采集，尤其是一种基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器。
背景技术
工程数据的采集在水利工程、桥梁工程、软土地基处理工程、特大深基坑工程等领域中有着十分重要的意义。在许多场合，尤于采集点分布广泛、无人值守、地处偏远、环境特殊，传统的人工巡查或相对落后的监测手段，往往需要投入大量的人力、物力和财力来完成工程相应数据的采集，且数据大多采用手工记录的方式，不仅工作量大，易出现误差，且数据易丢失，不利于后续数据的分析和决策的制定。
随着仪器仪表的数字化和无线通信技术的发展，结合无线通信技术和传感器技术对工程现场数据进行采集，实现工程状态的监测，很大程度上能够降低了工程的监测成本，更加有利于数据的分析和决策智能化、自动化，因此远程智能数据采集终端装置的研发具有实际意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能极大提高工程数据采集效率及准确度的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
一种基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，包括壳体及安装在壳体内的电路板，所述的电路板包括处理器及分别与处理器连接的实时时钟、DC-DC供电单元、数据存储单元、无线通讯单元、振弦传感器激励检测电路、Modbus液位通讯传感器电路和分层沉降传感器电路及显示器，DC-DC供电单元连接锂电池，振弦传感器激励检测电路通过接线端子连接振弦类传感器，Modbus液位通讯传感器电路连接液位传感器，分层沉降传感器电路连接分层沉降传感器。
而且，所述的传感器为多路振弦类传感器、多路液压传感器、多路沉降传感器，多路温/湿度传感器或多种传感器的组合。
而且，数据存储单元采用AT45DB161D FLASH存储器。
而且，所述的无线通讯单元采用GPRS模块SIM900A。
而且，ARM处理器采用意法半导体(ST)公司STM32F103。
而且，实时时钟采用EPSON公司RX8025SA芯片。
而且，显示器采用2.23寸OLED液晶屏。
一种无线数据采集器的远程自动化监测系统，包括多个无线数据采集器、多个多种传感器、远程数据处理系统，每一无线数据采集器均连接多个多种传感器，将采集到的传感器信息无线传输到远程数据处理系统，远程数据处理系统对数据进行计算、分析，存储，并发送给多个多种客户端。
本实用新型的优点和积极效果是：
1、无线数据采集器支持多种传感器的数据采集，能兼容目前市面上主流常规使用的测试传感器；具备振弦类/电压类/电流类/485终端监测传感器的信号数据采集，实现无线传输和PC处理。
2、无线数据采集器采集电池供电的方式，能够长时间工作在复杂、恶劣的工程现场环境下，完成底端传感器信号的准确采集和通过GPRS回传的任务，能够代替以往人工巡查和手工记录的方式，极大地提高了工程数据采集的效率和准确度。
3、无线数据采集器能在环境温度不高于+75℃，不低于-40℃，空气湿度不大于90％(无凝露)的情况下正常运行。
4、系统实现对数据进行加密无线传输，数据中心实现对数据的整理、查询、统计等功能。
5、通过采用全密封处理，箱体具备一定等级的防水、防尘、防潮及密封性能，>IP65。
6、配置液晶显示屏，具备自发光、对比度高、可中英文显示，耐环境侵蚀。
7、安装方法简单，易于固定和安装，采用不锈钢蝴蝶锁，设置防盗开关。
8、接线口采用自密封插头，易于接线和固定。
9、箱体基材采用一体成型，氟碳漆喷涂防腐涂层处理，耐腐蚀和盐雾环境侵蚀。
附图说明
图1为本监测系统的架构图；
图2为无线数据采集器的电路框图；
图3为振弦传感器激励检测电路图；
图4为传感器的升压电路图；
图5为液位传感器的采集电路图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。
一种软土地基预压处理的远程自动化监测系统，如图1所示，包括多个无线数据采集器、多种传感器、数据处理系统，无线数据采集器采集多个传感器的信息并通过GPRS无线传输给数据处理系统，数据处理系统对数据进行计算、分析，存储，并将数据发送给多个客户端，客服端可以为电脑、手机、ipad等终端。所述的传感器涉及分层沉降传感器、振弦式传感器(如孔隙水压力计、轴力计、钢筋应力计、土压力计、位移计等)和液位传感器、温/湿度传感器等，实现孔隙水压力、分层沉降、水位、真空度集成自动采集功能。
所述的无线数据采集器，如图2所示，包括壳体及安装在壳体内的电路板、液晶显示屏、接线端子，所述的电路板包括ARM处理器及分别与ARM处理器连接的实时时钟、DC-DC供电单元、数据存储单元、无线通讯单元、振弦传感器激励检测电路、Modbus液位通讯传感器电路和分层沉降传感器电路。DC-DC供电单元连接锂电池。
所述的振弦传感器激励检测电路，如图3所示，通过泵压的方式将内部5V工作电压升压振弦传感器的激励电压，处理器通过检测HV_ADC的电压判断是否达到激励电压，达到激励电压后通过控制单向可控硅MCR16控制输出。
所述的Modbus液位通讯传感器及分层沉降传感器的供电电路，如图4所示，分层沉降传感器和液位传感器都是24V工作的工作电压，因此需要将电池供电升压到24V。该部分升压电路采用XL6009，R56与R58与XL6009内部组成的电压放大器，作为负反馈稳定输出电压，由电阻R56和R58控制电压放大倍数。
所述的Modbus液位通讯传感器采集电路，如图5所示。分层沉降传感器和液位传感器符合Modbus通讯协议，通讯接口采用SP3072EEN芯片，符合RS-485和RS-422串行协议的电气规格，+3.3V低功耗半双工，±15kV ESD保护，可实现最高10Mbps的数据传输，具有低功耗关断模式。
数据存储单元采用AT45DB161D FLASH存储器，支持RapidS串行接口，适用于要求高速操作的应用。RapidS串行接口兼容SPI，最高频率可达66MHz。存储容量为存储容量为16Mbit位，组织形式为4,096页，每页512或528页。通过RapidS串行接口顺序访问数据，而不像传统FLASH存储器那样通过复用总线和并行接口随机存取。简单顺序访问机制极大的减少了有效引脚的数量，有利于硬件布局，增强了系统可靠性，将切换噪音降至最小。
所述的无线通讯单元采用GPRS模块SIM900A，SIM900A是紧凑型、高可靠性的无线模块，采用SMT封装，具备GSM/GPRS 900/1800MHz解决方案，处理器通过AT命令控制SIM900A联网和与服务器进行数据交换，休眠状态功耗1.5mA。能满足本设计的低成本、低功耗、紧凑尺寸的开发要求。
所述的ARM处理器采用意法半导体(ST)公司STM32F103该处理器。
实时时钟采用EPSON公司RX8025SA芯片，该高精度调整的32.768kHz晶振的I2C总线接口方式的实时计时器。利用该芯片的双报警功能对系统进行定时唤醒。
液晶屏采用2.23寸OLED液晶屏，分辨率128x32，4线SPI通讯接口，具有抗震能力强，全视角，高对比度，低功耗，阳光下可见的特点。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：包括壳体及安装在壳体内的电路板，所述的电路板包括处理器及分别与处理器连接的实时时钟、DC-DC供电单元、数据存储单元、无线通讯单元、振弦传感器激励检测电路、Modbus液位通讯传感器电路和分层沉降传感器电路及显示器，DC-DC供电单元连接锂电池，振弦传感器激励检测电路通过接线端子连接振弦类传感器，Modbus液位通讯传感器电路连接液位传感器，分层沉降传感器电路连接分层沉降传感器。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：所述的传感器为多路振弦类传感器、多路液压传感器、多路沉降传感器，多路温/湿度传感器或多种传感器的组合。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：数据存储单元采用AT45DB161D FLASH存储器。
4.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：所述的无线通讯单元采用GPRS模块SIM900A。
5.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：ARM处理器采用意法半导体(ST)公司STM32F103。
6.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：实时时钟采用EPSON公司RX8025SA芯片。
7.根据权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器，其特征在于：显示器采用2.23寸OLED液晶屏。
8.一种包括权利要求1所述的基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器的远程自动化监测系统，其特征在于：包括多个基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器、多个多种传感器、远程数据处理系统，每一基于GPRS的岩土工程无线数据智能采集器均连接多个多种传感器，将采集到的传感器信息无线传输到远程数据处理系统，远程数据处理系统对数据进行计算、分析，存储，并发送给多个多种客户端。
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| CN201820299767.2U CN208014157U (zh) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | 一种基于gprs的岩土工程无线数据智能采集器 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109357702A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-19 | 湖南中大建设工程检测技术有限公司 | 一种智能化传感器的数据采集装置 |
| CN110068365A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-30 | 中铁七局集团有限公司 | 针对饱和软黄土层的水位沉降监控系统及其方法 |
| CN115235418A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-25 | 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 | 一种水位分层沉降两用仪 |
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