CN209372858U - 一种裂缝一体化简易采集报警终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裂缝一体化简易采集报警终端，裂缝传感器与所述CPU连接，CPU与报警电路连接，报警电路与报警器控制连接，电源模块通过非接触磁性电源开关与稳压模块连接，稳压模块与CPU供电连接，CPU通过RS‑232接口与无线传输模块连接，无线传输模块通过天线与远程终端信号连接。本实用新型的有益效果是利用STC芯片作为CPU，系统功耗低，宽电压供电，可方便各种不同类型电池和市电适配器；采用模拟式和数字式两种裂缝传感器，提高检测精度；数字式裂缝计采集接口采用RS‑485串口，可接收多个、几十米距离的外部裂缝传感器数据；支持远程报警及本地报警两种功能；终端设计采用非接触式磁力电源开关，完全封闭，增强防水防爆性能。

Description

一种裂缝一体化简易采集报警终端

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种裂缝一体化简易采集报警终端。

背景技术

裂缝监测用于各行各业中，尤其是大型土木工程结构的健康监测对其的长期安全运行有重要的意义，尤其在混凝土结构中防裂缝是施工的基本要求，混凝土裂缝超过0.2mm ~0.4mm，就可能由于混凝土内部钢筋的腐蚀导致结构的使用寿命缩短，大到1 mm ~2mm宽的裂缝则可能由于长期过载直接导致结构严重破坏，给人民生命财产造成了重大的损失，这表明大型土木结构的裂缝监测必不可少。

现有的裂缝监测其功能化不完善，缺少完整的报警结构设计，因此，设计一种裂缝一体化简易采集报警终端是必要的。

实用新型内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本实用新型公开了一种裂缝一体化简易采集报警终端，利用STC芯片作为CPU，系统功耗低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种裂缝一体化简易采集报警终端，包括CPU、裂缝传感器、报警电路、报警器、电源模块、稳压模块、天线及无线传输模块；

裂缝传感器与所述CPU连接，CPU与报警电路连接，报警电路与报警器控制连接，电源模块通过非接触磁性电源开关与稳压模块连接，稳压模块与CPU供电连接，CPU通过RS-232接口与无线传输模块连接，无线传输模块通过天线与远程终端信号连接。

优选地，所述裂缝传感器包括数字式裂缝传感器及模拟式裂缝传感器，数字式裂缝传感器通过RS-485接口与所述CPU连接，模拟式裂缝传感器通过AD转换模块与所述CPU连接。

优选地，所述电源模块包括市电适配器及电池，市电适配器和电池均通过非接触磁性电源开关与电源稳压模块连接。

优选地，所述报警电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、PNP三极管、PMOS管及供电电源，供电电源通过第二电阻与PMOS管源极连接，第一电阻一端与供电电源连接，其另一端与CPU连接，CPU还通过第五电阻与NPN三极管基极连接，NPN三极管发射极接地，NPN三极管集电极通过第三电阻与PNP三极管基极连接，PNP三极管发射极与PMOS管栅极连接，PMOS管源极和栅极之间并联第四电阻，PMOS管漏极与报警器连接。

优选地，所述无线传输模块为GPRS。

优选地，所述RS-485接口设置有接口保护电路，所述接口保护电路包括保险丝一、保险丝二、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、稳压管一、稳压管二及稳压管三，信号输入一端通过保险丝一与第六电阻连接，信号输入另一端通过保险丝二与第七电阻连接，第八电阻一端与保险丝一连接，其另一端与保险丝二连接，稳压管一并联至RS-485接口芯片的信号接收引脚，RS-485接口芯片的一个信号接收引脚分别通过稳压管二、第九电阻接地，RS-485接口芯片的另一个信号接收引脚分别通过稳压管三、第十电阻接地。

本实用新型的有益效果是利用STC芯片作为CPU，系统功耗低，宽电压供电，即设备支持最高18V电压，最低5V，可方便各种不同类型电池和市电适配器；采用模拟式和数字式两种裂缝传感器，提高检测精度；数字式裂缝计采集接口采用RS-485串口，可接收多个、几十米距离的外部裂缝传感器数据；支持远程报警及本地报警两种功能；终端设计采用非接触式磁力电源开关，完全封闭，增强防水防爆性能。

附图说明

图1是本实用新型的一种具体实施方式原理示意图。

图2是本实用新型的另一种具体实施方式原理示意图。

图3是本实用新型所述报警电路的一种具体实施方式原理示意图。

图4是本实用新型所述接口保护电路的一种具体实施方式原理示意图。

附图标记：Q1-NPN三极管，Q2-PNP三极管，Q3-PMOS管，VCC-供电电源，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，R8-第八电阻，R9-第九电阻，R10-第十电阻，F1-保险丝一，F2-保险丝二，D1-稳压管一，D2-稳压管二，D3-稳压管三，U1-RS-485接口芯片。

具体实施方式

以下结合附图及附图标记对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：参见附图1，附图2所示的一种裂缝一体化简易采集报警终端，包括CPU、裂缝传感器、报警电路、报警器、电源模块、稳压模块、天线及无线传输模块；

裂缝传感器与所述CPU连接，CPU与报警电路连接，报警电路与报警器控制连接，电源模块通过非接触磁性电源开关与稳压模块连接，稳压模块与CPU供电连接，CPU通过RS-232接口与无线传输模块连接，无线传输模块通过天线与远程终端信号连接。

本实施例中，所述CPU的型号STC15F260S2，裂缝传感器采集信号并与CPU内部Flash存储的阈值数据做比较，若采集信号大于阈值数据，则CPU发出控制指令至报警电路，使报警器工作，开始报警。

其中，裂缝传感器包括数字式裂缝传感器及模拟式裂缝传感器，数字式裂缝传感器通过RS-485接口与所述CPU连接，模拟式裂缝传感器通过AD转换模块与所述CPU连接，CPU接收远程终端通过RS-232串行接口指令对裂缝数据来源进行选取，既可以选择数字式裂缝传感器的采集信号，也可选择模拟式裂缝传感器的采集信号，若选取为数字式裂缝传感器时，数字式裂缝传感器通过RS-485接口与CPU进行通信，数字式裂缝传感器的采集信号与CPU内部Flash存储的阈值数据做比较，若采集信号大于阈值数据，则CPU发出控制指令至报警电路，使报警器工作，开始报警；若选取为模拟式裂缝传感器时，数字式裂缝传感器通过AD转换模块将自身采集的模拟量转换为数字量，再与CPU进行通信，模拟式裂缝传感器的采集信号与CPU内部Flash存储的阈值数据做比较，若采集信号大于阈值数据，则CPU发出控制指令至报警电路，使报警器工作，开始报警。

报警方式有两种，既可以通过裂缝传感器的采集信号与阈值数据做比较，致使终端本身发出报警指令至报警器进行报警，也可以通过终端接收RS-232串口数据被动打开报警器进行报警。

本终端可以接入远程终端，可将裂缝传感器的数据经无线传输模块发送到互联网中固定IP，即可实现远程物联网在线监控，野外也可以实现监控，数据传输到远程终端后，即可在线进行预警分析，提前进行报警，尽快撤离人群，维护加固薄弱点等，其意义重大。其中，远程终端可以为DTU，DTU 是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备，本实施例中，无线通信网络为GPRS。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯，RS-232接口则由电子工业协会所制定的异步传输标准接口。RS-485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义，使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。

优选地，所述电源模块包括市电适配器及电池，市电适配器和电池均通过非接触磁性电源开关与电源稳压模块连接。

另一种实施方式中，如附图2所示，市电适配器即电源适配器，它是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，一般由外壳、变压器、电感、电容、控制IC、PCB板等元器件组成，它的工作原理由交流输入转换为直流输出。本设备设计电源适配器和电池两种电源为其进行供电，增强该设备的工作稳定性。

优选地，所述报警电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、PMOS管Q3及供电电源VCC，供电电源VCC通过第二电阻R2与PMOS管Q3源极连接，第一电阻R1一端与供电电源VCC连接，其另一端与CPU连接，CPU还通过第五电阻R5与NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1发射极接地，NPN三极管Q1集电极通过第三电阻R3与PNP三极管Q2基极连接，PNP三极管Q2发射极与PMOS管Q3栅极连接，PMOS管Q3源极和栅极之间并联第四电阻R4，PMOS管Q3漏极与报警器连接。

另一种实施方式中，如附图3所示，第二电阻R2对报警电流进行限流，避免大电流引起报警器的损坏，当CPU输出高电平时，NPN三极管Q1导通，NPN三极管Q1集电极被拉低，致使PNP三级管Q2导通，PMOS管Q3源极被拉低，致使PMOS管Q3导通，报警器与供电电源VCC形成回路，报警器接收工作电流，报警器工作。

优选地，所述RS-485接口设置有接口保护电路，所述接口保护电路包括保险丝一F1、保险丝二F2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、稳压管一D1、稳压管二D2及稳压管三D3，信号输入一端通过保险丝一F1与第六电阻R6连接，信号输入另一端通过保险丝二F2与第七电阻R7连接，第八电阻R8一端与保险丝一F1连接，其另一端与保险丝二F2连接，稳压管一D1并联至RS-485接口芯片U1的信号接收引脚，RS-485接口芯片U1的一个信号接收引脚分别通过稳压管二D2、第九电阻R9接地，RS-485接口芯片U1的另一个信号接收引脚分别通过稳压管三D3、第十电阻R10接地。

在另一种实施方式中，如附图4所示，RS-485接口芯片U1的型号为SP3485，第八电阻R8用作接口保护电路前后级电路之间的阻抗匹配，险丝一F1和保险丝二F2在电路遇到异常电流时及时断开，保护整个接口保护电路；稳压管一D1、稳压管二D2及稳压管三D3均为双端稳压管，保护接口保护电路输入异常高电平，例如静电等；第九电阻R9及第十电阻R10分别为上拉电阻和下拉电阻，确保接口保护电路差分线路上的电势温度，避免不确定电势出现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：包括CPU、裂缝传感器、报警电路、报警器、电源模块、稳压模块、天线及无线传输模块；

裂缝传感器与所述CPU连接，CPU与报警电路连接，报警电路与报警器控制连接，电源模块通过非接触磁性电源开关与稳压模块连接，稳压模块与CPU供电连接，CPU通过RS-232接口与无线传输模块连接，无线传输模块通过天线与远程终端信号连接。

2.如权利要求1所述的裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：所述裂缝传感器包括数字式裂缝传感器及模拟式裂缝传感器，数字式裂缝传感器通过RS-485接口与所述CPU连接，模拟式裂缝传感器通过AD转换模块与所述CPU连接。

3.如权利要求1所述的裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：所述电源模块包括市电适配器及电池，市电适配器和电池均通过非接触磁性电源开关与电源稳压模块连接。

4.如权利要求1所述的裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：所述报警电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、NPN三极管、PNP三极管、PMOS管及供电电源，供电电源通过第二电阻与PMOS管源极连接，第一电阻一端与供电电源连接，其另一端与CPU连接，CPU还通过第五电阻与NPN三极管基极连接，NPN三极管发射极接地，NPN三极管集电极通过第三电阻与PNP三极管基极连接，PNP三极管发射极与PMOS管栅极连接，PMOS管源极和栅极之间并联第四电阻，PMOS管漏极与报警器连接。

5.如权利要求1所述的裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：所述无线传输模块为GPRS。

6.如权利要求2所述的裂缝一体化简易采集报警终端，其特征在于：所述RS-485接口设置有接口保护电路，所述接口保护电路包括保险丝一、保险丝二、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、稳压管一、稳压管二及稳压管三，信号输入一端通过保险丝一与第六电阻连接，信号输入另一端通过保险丝二与第七电阻连接，第八电阻一端与保险丝一连接，其另一端与保险丝二连接，稳压管一并联至RS-485接口芯片的信号接收引脚，RS-485接口芯片的一个信号接收引脚分别通过稳压管二、第九电阻接地，RS-485接口芯片的另一个信号接收引脚分别通过稳压管三、第十电阻接地。