CN210625712U - 一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪 - Google Patents
一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，防水外壳内设有充放电控制板和无线振弦采集仪主板，防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头，所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口，所述第二防水接头连接振弦式传感器、声光报警器、RS485接口，所述故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路和信号放大及测频电路外接频率信号，所述测温电路外接温度信号，所述电源及控制电路与电源相连接，所述通信及定位板与服务器相连接，所述低功耗处理器与RS232接口和RS485接口相连接，所述NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组外接天线和UART。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无线振弦采集仪技术领域，具体是一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪。
背景技术
振弦式传感器具有结构简单、精度高、抗干扰能力强、寿命长等特点,故被广泛的应用在地质灾害、岩土工程、建构筑物的远程自动化监测上。例如：钢筋应力计、锚杆应力计、锚索测力计、土压力盒、测缝(位移)计、应变计等。
无线振弦采集仪是实现振弦式传感器频率信号、温度信号测量和无线数据传输的一种仪器。在测量频率前，采集仪采用高压拨弦或低压扫频方式对传感器进行激振，然后再测量传感器的输出频率信号。同时，振弦式传感器内部提供一个热敏电阻，振弦式采集仪可测量当前传感器的温度，利用温度数据可对测量数据进行修正。采集仪在测量到频率、温度数据后，通过NB、GPRS、4G或北斗等无线通信网络将数据发送到服务器。
现有技术中的无线振弦采集仪功能单一，仅完成频率和温度测量功能；功耗较高，不适合野外交流供电条件时长期使用；没有定位功能，无法自动获取设备安装位置；集成度低，需要外接供电系统或通信设备；防护等级低，环境适应性差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、无线振弦采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口、振弦式传感器、声光报警器、故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS485接口、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组，所述防水外壳内设有充放电控制板和无线振弦采集仪主板，防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头，所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口，所述第二防水接头连接振弦式传感器、声光报警器、RS485接口，所述故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路和信号放大及测频电路外接频率信号，所述测温电路外接温度信号，所述电源及控制电路与电源相连接，所述通信及定位板与服务器相连接，所述低功耗处理器与RS232接口和RS485接口相连接，所述NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组外接天线和UART。
作为本实用新型进一步的方案：无线振弦采集仪主板由故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、通信及定位板、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS232接口、RS485接口和低功耗处理器组成，本实用新型采用的电源及控制电路，对其他各部分电路进行单独控制，采集仪能够根据当前工作需要，开启或关闭相关部分电路的电源，同时，采集仪在不工作时，自动进入休眠状态，在需要工作时，通过实时时钟唤醒进行工作，通过硬件电路及嵌入式软件的控制，最大程度的减小采集仪的功耗，满足野外长期使用的需求，通过故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路，来实现振弦式传感器的故障检测、激振、频率测量、温度测量。
作为本实用新型进一步的方案：充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路、锂电池组成，采用模块化设计、集成度高，根据需要灵活的更换通信方式、供电方式，内置的充放电控制板，太阳能供电时，无需再外接太阳能充放电控制器，通过更换太阳能板、交流电源适配器、一次性锂亚电池，实现多种的供电方式。
作为本实用新型再进一步的方案：通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗
/GPS/GLONASS定位模组组成，内置的通信及定位板，可灵活更换为NB、GPRS、4G通信方式，还可扩展LoRa或Zigbee等其他无线通信方式。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本采集仪提供丰富的功能，满足日趋智能化监测的需求：支持高压拨弦激振和低压扫频激振，能够根据需要设置；传感器故障检测功能，通过测量振弦式传感器的特征电路，判断传感器是否故障；自动数据采集及传输功能：自动周期性的采集传感器数据和上传到监测服务器；离线数据存储及重传功能：内置FLASH及SD卡，设备通信失败时可存储离线监测数据，并在通信恢复时，自动重新传输到服务器；远程工作状态监测功能：可远程监测设备当前的工作电压、工作温度、通信信号强度，同时内置了北斗/GPS/GLONASS多模定位模块，可监控设备当前位置；本地声光报警功能：可接入声光报警器，当监测数据异常时发出报警信息；本地及远程管理功能：通过串口或软件平台可本地或远程配置采集仪的各项工作参数。
2、本采集仪低功耗低：采集仪采用低功耗处理器，具备自动功耗管理功能，自动控制内部电路的供电，可自动休眠或唤醒，以最小功耗运行本仪器。同时，采集仪支持太阳能、一次性锂亚电池、交流电源适配器，非常适合野外没有供电条件时，长期工作，后期维护简单、方便，降低了建设及运行成本。
3、本采集仪内置北斗/GPS/GLONASS定位模组，可自动获取设备当前位置，便于维护及管理。
4、本采集仪集成度高：采集仪内置了太阳能充放电控制功能、锂电池，内置了NB或GPRS、4G通信模组，无需再集成外部供电或通信设备。
5、采集仪采用IP67防护等级的防水外壳、防水天线、防水接头，达到防水、防尘、防电磁干扰效果，环境适应性强。
附图说明
图1为一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪总体框图。
图2为一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪中振弦采集主板框图。
图3为一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪中充放电控制板框图。
图4为一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪中通信及定位板框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、无线振弦采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口、振弦式传感器、声光报警器、故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS485接口、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组，所述防水外壳内设有充放电控制板和无线振弦采集仪主板，防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头，所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口，所述第二防水接头连接振弦式传感器、声光报警器、RS485接口，无线振弦采集仪主板由故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、通信及定位板、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS232接口、RS485接口和低功耗处理器组成，本实用新型采用的电源及控制电路，对其他各部分电路进行单独控制，采集仪能够根据当前工作需要，开启或关闭相关部分电路的电源，同时，采集仪在不工作时，自动进入休眠状态，在需要工作时，通过实时时钟唤醒进行工作，通过硬件电路及嵌入式软件的控制，最大程度的减小采集仪的功耗，满足野外长期使用的需求，通过故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路，来实现振弦式传感器的故障检测、激振、频率测量、温度测量，采集仪采用IP67防护等级的防水外壳、防水天线、防水接头，达到防水、防尘、防电磁干扰效果，环境适应性强，所述故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路和信号放大及测频电路外接频率信号，所述测温电路外接温度信号，所述电源及控制电路与电源相连接，充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路、锂电池组成，采用模块化设计、集成度高，根据需要灵活的更换通信方式、供电方式，内置的充放电控制板，太阳能供电时，无需再外接太阳能充放电控制器，通过更换太阳能板、交流电源适配器、一次性锂亚电池，实现多种的供电方式，所述通信及定位板与服务器相连接，所述低功耗处理器与RS232接口和RS485接口相连接，所述NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组外接天线和UART，通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成，内置的通信及定位板，可灵活更换为NB、GPRS、4G通信方式，还可扩展LoRa或Zigbee等其他无线通信方式，本实用新型实现振弦式传感器的故障检测、高压拨弦或低压扫频激振、测频、测温功能，同时还提供电源控制、太阳能充放电、实时时钟、串行FLASH、SD卡、NB/GPRS/4G通信、北斗/GPS/GLONASS定位、声光报警器、工作电压/温度检测等功能。采集仪具有功能丰富、集成度高、功耗低、环境适应性强等特点，适合野外长期监测使用，后期维护简单、方便，降低了建设及运行成本。
本实用新型的工作原理是：本采集仪提供丰富的功能，满足日趋智能化监测的需求：支持高压拨弦激振和低压扫频激振，能够根据需要设置；传感器故障检测功能，通过测量振弦式传感器的特征电路，判断传感器是否故障；自动数据采集及传输功能：自动周期性的采集传感器数据和上传到监测服务器；离线数据存储及重传功能：内置FLASH及SD卡，设备通信失败时可存储离线监测数据，并在通信恢复时，自动重新传输到服务器；远程工作状态监测功能：可远程监测设备当前的工作电压、工作温度、通信信号强度，同时内置了北斗/GPS/GLONASS多模定位模块，可监控设备当前位置；本地声光报警功能：可接入声光报警器，当监测数据异常时发出报警信息；本地及远程管理功能：通过串口或软件平台可本地或远程配置采集仪的各项工作参数，本采集仪低功耗低：采集仪采低功耗处理器，具备自动功耗管理功能，自动控制内部电路的供电，可自动休眠或唤醒，以最小功耗运行本仪器。同时，采集仪支持太阳能、一次性锂亚电池、交流电源适配器，非常适合野外没有供电条件时，长期工作，后期维护简单、方便，降低了建设及运行成本，本采集仪内置北斗/GPS/GLONASS定位模组，可自动获取设备当前位置，便于维护及管理，本采集仪集成度高：采集仪内置了太阳能充放电控制功能、锂电池，内置了NB或GPRS、4G通信模组，无需再集成外部供电或通信设备，采集仪采用IP67防护等级的防水外壳、防水天线、防水接头，达到防水、防尘、防电磁干扰效果，环境适应性强。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，包括防水外壳、充放电控制板、通信及定位板、无线振弦采集仪主板、组合天线、第一防水接头、第二防水接头、太阳能板、RS232接口、振弦式传感器、声光报警器、故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS485接口、低功耗处理器、充放电控制电路、电池保护电路、锂电池、NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组，其特征在于，所述防水外壳内设有充放电控制板和无线振弦采集仪主板，防水外壳外接组合天线、第一防水接头和第二防水接头，所述第一防水接头连接太阳能板和RS232接口，所述第二防水接头连接振弦式传感器、声光报警器、RS485接口，所述故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路和信号放大及测频电路外接频率信号，所述测温电路外接温度信号，所述电源及控制电路与电源相连接，所述通信及定位板与服务器相连接，所述低功耗处理器与RS232接口和RS485接口相连接，所述NB/GPRS/4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组外接天线和UART。
2.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，其特征在于，所述无线振弦采集仪主板由故障检测电路、高压拨弦激振电路、低压扫频激振电路、信号放大及测频电路、测温电路、电源及控制电路、实时时钟、串行FLASH、SD卡、通信及定位板、声光报警器控制电路、工作电压/温度检测电路、RS232接口、RS485接口和低功耗处理器组成。
3.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，其特征在于，所述充放电控制板由充放电控制电路、电池保护电路、锂电池组成。
4.根据权利要求1所述的一种支持北斗定位的低功耗无线振弦采集仪，其特征在于，所述通信及定位板由NB/GPRS或4G通信模组和北斗/GPS/GLONASS定位模组组成。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114501354A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-13 | 西安建筑科技大学 | 一种多类型多通道数据采集传输装置及方法 |
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2019
- 2019-10-11 CN CN201921710837.XU patent/CN210625712U/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A low-power wireless vibrating string acquisition instrument supporting Beidou positioning Granted publication date: 20200526 Pledgee: Chongqing Three Gorges Bank Co.,Ltd. Dadukou Branch Pledgor: CHONGQING STARNAV SYSTEMS CO.,LTD. Registration number: Y2024980010661 |