CN220893331U - 多参数多通道分布式同步测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多参数多通道分布式同步测量装置，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装。本实用新型解决了现有技术中存在的单点监测无法达到面监测或者线性监测的整体形变监测的效果，在不同场景下采用不同的通讯方式实现线性监测和面监测的灵活配置同步监测同步测量的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于自然灾害风险区监测技术领域，具体涉及一种多参数多通道分布式同步测量装置。
背景技术
目前国内针对地质灾害监测的设备较多，主要是以单一传感器监测设备、集成化的监测设备为主，并且以单点监测的设备为主，在针对地质灾害监测或危民房监测上体现不出整体的监测效果和整体的变化情况，由于单点监测受到外在的影响较大，存在单点传感器离线故障、人为干扰、采集时间不统一等影响，监测数据无法反映其监测的真实性。因此针对以上的监测难点，研发出这款多参数多通道分布式同步测量装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多参数多通道分布式同步测量装置，解决了现有技术中存在的单点监测无法达到面监测或者线性监测的整体形变监测的效果，在不同场景下采用不同的通讯方式实现线性监测和面监测的灵活配置同步监测同步测量的目的。
本实用新型所采用的技术方案是，多参数多通道分布式同步测量装置，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装。
本实用新型的特点还在于，
多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳和底座组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳顶部，外壳内部设置有PCBA板，PCBA板通过M3六角隔离柱连接固定在底座，底座正面上预留有开关、状态显示灯、SMA转接口，底座背面预留有电源供电接口、太阳能板接口、RS485接口、RS232调试口。
RS485接口通过信号线连接传感器SMA转接口与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器有线连接使用。
参数多通道数据采集RTU中SMA转接口与LoRa天线连接，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器中传感器SMA转接口与LoRa天线连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过LoRa天线完成无线连接使用。
外壳和底座连接处还设置有圆柱压合式密封圈。
PCBA板具体结构为：包括MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片与时钟芯片连接获取时钟芯片中的当前时间，纽扣电池与时钟芯片进行连接，为时钟芯片提供电源，MSP430CPU与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与RS485接口进行连接，RS485接口通过信号线连接传感器SMA转接口与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接进行数据采集；MSP430CPU与FLASH快闪存储器连接，将与M430CUP连接的时钟芯片时钟数据和MAX3485通讯芯片采集的数据及时存储到FLASH快闪存储器中，对数据进行本地化存储，MSP430CPU与4G芯片进行连接，4G芯片再与4G天线连接，将MAX3485通讯芯片采集到的数据通过4G芯片和4G天线将数据传输至服务器；MAX3485与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口连接，SMA转接口与LoRa天线连接，通过LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行数据采集；MSP430CPU与SIT3232E通讯芯片连接，SIT3232E芯片与RS232调试口进行连接，通过RS232接口连接上位机，通过上位机发送采集执行指令，MSP430CPU进行逐条执行通过RS485接口进行数据采集，在选择与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线连接时，由MSP430CPU通过LoRa天线执行采集执行指令完成数据采集，MSP430CPU还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与开关、电源供电接口、太阳能板接口连接，电源供电接口和锂电池进行连接，太阳能板接口与太阳能板进行连接，为PCBA板8提供工作电源；MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯，显示设备的工作状态和运行状态。
1+N多源孪生物体空间形变监测传感器具体结构为：包括传感器上盖，传感器上盖通过传感器圆柱压合式密封圈与传感器底座密封连接，传感器PCBA主板通过M3螺丝与传感器底座连接，传感器SMA转接口与传感器底座电性连接。
传感PCBA主板具体结构为，包括M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片的输入端分别与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片还与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与传感器RS485接口进行连接，通过有线的方式为传感PCBA主板提供电源，M430FR2433CPU芯片同时还与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与传感器SMA转接口连接，传感器SMA转接口与LoRa天线连接，M430FR2433CPU芯片还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与高聚能ER34615电池连接，为传感PCBA主板提供工作电源。
本实用新型的有益效果是，多参数多通道分布式同步测量装置，重点是针对自然灾害风险区监测、地质灾害监测、桥梁隧道监测、城市危民房建筑物监测新型行业的监测所研发的一款新型设备，性能更为稳定，计算能力更强、采集量更大，通过不同的连接方式进行布设，拓宽了野外的应用场景。在结构上实现线性连接和自组网的方式连接，安装快捷方便。硬件选型上具有成本低，低功耗的优点。
附图说明
图1是实用新型多参数多通道数据采集RTU结构正面示意图；
图2是实用新型多参数多通道数据采集RTU结构反面示意图；
图3是实用新型1+N多源孪生物体空间形变监测传感器结构示意图；
图4本实用新型一种多参数多通道分布式同步测量装置的应用示意图；
图5是多参数多通道数据采集RTU控制集成电路板主板的结构示意图；
图6是1+N多源孪生物体空间形变监测传感器控制集成电路板主板的结构示意图；
图7是本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置中LoRa芯片E22-400T连接图。
图中，1.4G天线，2.外壳，3.圆柱压合式密封圈，4.底座，5.开关，6.状态显示灯，7.SMA转接口，8.PCBA板，9.电源供电接口，10.太阳能板接口，11.RS485接口，12.RS232调试口，13.传感器上盖，14.传感器圆柱压合式密封圈，15.传感PCBA主板，16.传感器底座，17.传感器SMA转接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置，结构如图1所示，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装使用来满足现场环境的应用。
结合图2～6，多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳2和底座4组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳2顶部，外壳2内部设置有PCBA板8，PCBA板8通过M3六角隔离柱连接固定在底座4，底座4正面上预留有开关5、状态显示灯6、SMA转接口7，底座4背面预留有电源供电接口9、太阳能板接口10、RS485接口11、RS232调试口12。
RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器有线连接使用。
参数多通道数据采集RTU中SMA转接口7与LoRa天线连接，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器中传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过LoRa天线完成无线连接使用。
外壳2和底座4连接处还设置有圆柱压合式密封圈3。
PCBA板8具体结构为：包括MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片具备数据采集和传感器配置指挥功能，MSP430CPU芯片与时钟芯片连接获取时钟芯片中的当前时间，为数据采集增加精确时间，纽扣电池与时钟芯片进行连接，为时钟芯片提供电源，此纽扣电池可持续给时钟芯片达到3年以上的供电时长；MSP430CPU与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与RS485接口11进行连接，RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接进行数据采集；MSP430CPU与FLASH快闪存储器连接，将与M430CUP连接的时钟芯片时钟数据和MAX3485通讯芯片采集的数据及时存储到FLASH快闪存储器中，对数据进行本地化存储，MSP430CPU与4G芯片进行连接，4G芯片再与4G天线连接，将MAX3485通讯芯片采集到的数据通过4G芯片和4G天线将数据传输至服务器；MAX3485与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口7连接，SMA转接口7与LoRa天线连接，通过LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行数据采集；MSP430CPU与SIT3232E通讯芯片连接，SIT3232E芯片与RS232调试口12进行连接，通过RS232接口连接上位机，通过上位机发送采集执行指令，MSP430CPU进行逐条执行通过RS485接口11进行数据采集，在选择与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线连接时，由MSP430CPU通过LoRa天线执行采集执行指令完成数据采集，MSP430CPU还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与开关5、电源供电接口9、太阳能板接口10连接，电源供电接口9和锂电池进行连接，太阳能板接口10与太阳能板进行连接，为PCBA板8提供工作电源。
MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯6，显示设备的工作状态和运行状态。
MSP430CPU芯片的输入端还连接开关5，在有线连接时同时控制多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的供电电源；在无线连接时控制参数多通道数据采集RTU的供电电源。
1+N多源孪生物体空间形变监测传感器具体结构为：包括传感器上盖13，传感器上盖13通过传感器圆柱压合式密封圈14与传感器底座16密封连接，传感PCBA主板15通过M3螺丝与传感器底座16连接，所述传感器SMA转接口17与传感器底座16电性连接。
传感PCBA主板15具体结构为，包括M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片的输入端分别与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片获取HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据；M430FR2433CPU芯片还与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与传感器RS485接口进行连接，通过有线的方式为传感PCBA主板15提供电源，传感PCBA板15采集到HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据后通过MAX3485通讯芯片连接的RS485接口将数据传输至多参数多通道数据采集RTU的RS485接口11；M430FR2433CPU芯片同时还与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与传感器SMA转接口17连接，传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，通过LoRa天线发送数据；M430FR2433CPU芯片还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与高聚能ER34615电池连接，为传感PCBA主板15提供工作电源。有线连接时用有线供电，无线连接时采用内置锂电池供电。
如图7所示，本实用新型中多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线通讯时选用的是LoRa芯片E22-400T，其LoRa芯片E22-400T采用22引脚设计，在本实用新型中实际应用到16个引脚，其电路原理为，LoRa芯片E22-400T中引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚11、引脚13、引脚19、引脚20、引脚22用于接地联通电路，保障芯片正常运行和保护芯片。多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压连接至R1710K电阻用于拉高电平，再与LoRa芯片E22-400T中AUX引脚9连接；多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压还连接C10和C11两个104 47μF/10V电容用于电压的稳压作用；loRa TXD和loRa RXD连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的输入输出；loRa M1和loRa M0连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的收发传送，LoRa芯片E22-400T中引脚21与IPEX连接再与LoRa天线连接，实现无线通讯的功能。
本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置，工作原理如下：
首先在设备安装使用时根据现场条件选择采用有线连接还是通过无线连接。
通过有线连接时其工作原理如下：多参数多通道数据采集RTU利用信号线通过RS485接口11与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器RS485接口进行连接，通过RS485接口的连接，实现多参数多通道数据采集RTU与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的电源供应和数据采集，通过所述锂电池和太阳能板连接多参数多通道数据采集RTU，为多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器提供电源。打开开关5，给参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行供电，供电后通过RS232调试口12，对参数多通道数据采集RTU输入数据采集指令，其中指令中包含采集倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据、采集间隔，RS232调试口12收到采集指令后MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片将指令下发至RS458接口，RS485接口将采集指令传输至1+N多源孪生物体空间形变监测传感器RS485接口，传感器RS485接口将采集指令传输至M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片获取HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据的数据进行采集，采集后将所采集的数据发送至多参数多通道数据采集RTU的RS485接口11，RS485接收到1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的数据后传输至MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片再结合采集到的时钟芯片中时间，将数据和时间打包传输至4G芯片，4G芯片再通过4G天线将数据传输至服务器，完成数据的采集和传输功能。
通过无线连接时其工作原理如下：多参数多通道数据采集RTU的LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器LoRa天线进行连接，实现多参数多通道数据采集RTU与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器无线连接，多参数多通道数据采集RTU通过所述锂电池和太阳能板进行供电，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过电源控制芯片TPS562200与所述高聚能ER34615电池连接提供电源，多参数多通道数据采集RTU打开开关5，供电后用电脑连接RS232调试口12，通过RS232调试口12，对参数多通道数据采集RTU输入数据采集指令，其中指令中包含采集倾斜三维五组倾斜数据、三维加速度数据、采集间隔、几组1+N多源孪生物体空间形变监测传感器数据等，RS232调试口12收到采集指令后收到MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片将指令下发至LoRa芯片E22-400T，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口7连接，SMA转接口7与LoRa天线连接，将数据传输至1+N多源孪生物体空间形变监测传感器LoRa天线，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器LoRa天线收到采集指令后通过LoRa芯片E22-400T传输至M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片对HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片获取HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据的数据进行采集，采集后将所采集的数据通过LoRa芯片E22-400T，LoRa芯片E22-400T通过LoRa天线发送至多参数多通道数据采集RTU的LoRa天线，LoRa天线将数据传输至LoRa芯片E22-400T，LoRa芯片E22-400T再将数据传输至MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片在结合采集到的时钟芯片中时间，将数据和时间打包传输至4G芯片，4G芯片再通过4G天线将数据传输至服务器，完成数据的采集和传输功能。
本实用新型中如图6所示，多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器之间可通过有线方式和LoRa无线方式两种不同的方式根据环境情况人工选择连接方式进行连接使用，并将数据全部汇总到多参数多通道数据采集RTU，由多参数多通道数据采集RTU并通过4G的方式将数据传输到数据接收应用平台。实现数据的无线传输，降低了数据传输成本，保障数据能够有效传输回来。一台多参数多通道数据采集RTU可连接小于等于50只1+N多源孪生物体空间形变监测传感器。
本实用新型中，当选择高聚能ER34615电池为其进行供电时，在高聚能ER34615电池上增加储能告警器，储能告警器主要将电池电能进行储存释放，可以使电池的放电量达到95％，另外一个功能是电压低于3V时进行低电压保护停止对设备进行供电，保障电池不会损坏报废。
本产品在设计方面采用了多方式连接应用、多传感器选配式、数据的同步采集、无线连接灵活布点的安装方式最大限度的增加了设备的应用场景，不但保证数据采集的实时性，同时也最大范围的扩大了所监测面积，实现了点监测到面监测的转换。在参数多通道数据采集RTU在存储上增大了设备内存系统，可保证半年数据的循环存储量，进一步保障了监测数据完整性、真实性和本地化存储，为后续研究提供了可靠的数据资源。
实施例1
本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置，结构如图1所示，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装使用来满足现场环境的应用。
结合图2～6，多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳2和底座4组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳2顶部，外壳2内部设置有PCBA板8，PCBA板8通过M3六角隔离柱连接固定在底座4，底座4正面上预留有开关5、状态显示灯6、SMA转接口7，底座4背面预留有电源供电接口9、太阳能板接口10、RS485接口11、RS232调试口12。
外壳2和底座4连接处还设置有圆柱压合式密封圈3。
PCBA板8具体结构为：包括MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片具备数据采集和传感器配置指挥功能，MSP430CPU芯片与时钟芯片连接获取时钟芯片中的当前时间，为数据采集增加精确时间，纽扣电池与时钟芯片进行连接，为时钟芯片提供电源，此纽扣电池可持续给时钟芯片达到3年以上的供电时长；MSP430CPU与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与RS485接口11进行连接，RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接进行数据采集；MSP430CPU与FLASH快闪存储器连接，将与M430CUP连接的时钟芯片时钟数据和MAX3485通讯芯片采集的数据及时存储到FLASH快闪存储器中，对数据进行本地化存储，MSP430CPU与4G芯片进行连接，4G芯片再与4G天线连接，将MAX3485通讯芯片采集到的数据通过4G芯片和4G天线将数据传输至服务器；MAX3485与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口7连接，SMA转接口7与LoRa天线连接，通过LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行数据采集；MSP430CPU与SIT3232E通讯芯片连接，SIT3232E芯片与RS232调试口12进行连接，通过RS232接口连接上位机，通过上位机发送采集执行指令，MSP430CPU进行逐条执行通过RS485接口11进行数据采集，在选择与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线连接时，由MSP430CPU通过LoRa天线执行采集执行指令完成数据采集，MSP430CPU还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与开关5、电源供电接口9、太阳能板接口10连接，电源供电接口9和锂电池进行连接，太阳能板接口10与太阳能板进行连接，为PCBA板8提供工作电源。
MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯6，显示设备的工作状态和运行状态。
MSP430CPU芯片的输入端还连接开关5，在有线连接时同时控制多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的供电电源；在无线连接时控制参数多通道数据采集RTU的供电电源。
1+N多源孪生物体空间形变监测传感器具体结构为：包括传感器上盖13，传感器上盖13通过传感器圆柱压合式密封圈14与传感器底座16密封连接，传感PCBA主板15通过M3螺丝与传感器底座16连接，所述传感器SMA转接口17与传感器底座16电性连接。
传感PCBA主板15具体结构为，包括M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片的输入端分别与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片获取HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据；M430FR2433CPU芯片还与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与传感器RS485接口进行连接，通过有线的方式为传感PCBA主板15提供电源，传感PCBA板15采集到HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据后通过MAX3485通讯芯片连接的RS485接口将数据传输至多参数多通道数据采集RTU的RS485接口11；M430FR2433CPU芯片同时还与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与传感器SMA转接口17连接，传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，通过LoRa天线发送数据；M430FR2433CPU芯片还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与高聚能ER34615电池连接，为传感器PCBA主板15提供工作电源。有线连接时用有线供电，无线连接时采用内置锂电池供电。
如图7所示，本实用新型中多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线通讯时选用的是LoRa芯片E22-400T，其LoRa芯片E22-400T采用22引脚设计，在本实用新型中实际应用到16个引脚，其电路原理为，LoRa芯片E22-400T中引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚11、引脚13、引脚19、引脚20、引脚22用于接地联通电路，保障芯片正常运行和保护芯片。多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压连接至R1710K电阻用于拉高电平，再与LoRa芯片E22-400T中AUX引脚9连接；多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压还连接C10和C11两个104 47μF/10V电容用于电压的稳压作用；loRa TXD和loRa RXD连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的输入输出；loRa M1和loRa M0连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的收发传送，LoRa芯片E22-400T中引脚21与IPEX连接再与LoRa天线连接，实现无线通讯的功能。
实施例2
本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置，结构如图1所示，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装使用来满足现场环境的应用。
结合图2～6，多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳2和底座4组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳2顶部，外壳2内部设置有PCBA板8，PCBA板8通过M3六角隔离柱连接固定在底座4，底座4正面上预留有开关5、状态显示灯6、SMA转接口7，底座4背面预留有电源供电接口9、太阳能板接口10、RS485接口11、RS232调试口12。
RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器有线连接使用。
参数多通道数据采集RTU中SMA转接口7与LoRa天线连接，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器中传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过LoRa天线完成无线连接使用。
外壳2和底座4连接处还设置有圆柱压合式密封圈3。
MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯6，显示设备的工作状态和运行状态。
MSP430CPU芯片的输入端还连接开关5，在有线连接时同时控制多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的供电电源；在无线连接时控制参数多通道数据采集RTU的供电电源。
1+N多源孪生物体空间形变监测传感器具体结构为：包括传感器上盖13，传感器上盖13通过传感器圆柱压合式密封圈14与传感器底座16密封连接，传感PCBA主板15通过M3螺丝与传感器底座16连接，所述传感器SMA转接口17与传感器底座16电性连接。
传感PCBA主板15具体结构为，包括M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片的输入端分别与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片获取HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据；M430FR2433CPU芯片还与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与传感器RS485接口进行连接，通过有线的方式为传感PCBA主板15提供电源，传感PCBA板15采集到HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片中的倾斜三维五组倾斜数据和三维加速度数据后通过MAX3485通讯芯片连接的RS485接口将数据传输至多参数多通道数据采集RTU的RS485接口11；M430FR2433CPU芯片同时还与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与传感器SMA转接口17连接，传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，通过LoRa天线发送数据；M430FR2433CPU芯片还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与高聚能ER34615电池连接，为传感器PCBA主板15提供工作电源。有线连接时用有线供电，无线连接时采用内置锂电池供电。
如图7所示，本实用新型中多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线通讯时选用的是LoRa芯片E22-400T，其LoRa芯片E22-400T采用22引脚设计，在本实用新型中实际应用到16个引脚，其电路原理为，LoRa芯片E22-400T中引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚11、引脚13、引脚19、引脚20、引脚22用于接地联通电路，保障芯片正常运行和保护芯片。多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压连接至R1710K电阻用于拉高电平，再与LoRa芯片E22-400T中AUX引脚9连接；多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压还连接C10和C11两个104 47μF/10V电容用于电压的稳压作用；loRa TXD和loRa RXD连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的输入输出；loRa M1和loRa M0连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的收发传送，LoRa芯片E22-400T中引脚21与IPEX连接再与LoRa天线连接，实现无线通讯的功能。
实施例3
本实用新型多参数多通道分布式同步测量装置，结构如图1所示，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线和无线两种方式选择组装使用来满足现场环境的应用。
结合图2～6，多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳2和底座4组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳2顶部，外壳2内部设置有PCBA板8，PCBA板8通过M3六角隔离柱连接固定在底座4，底座4正面上预留有开关5、状态显示灯6、SMA转接口7，底座4背面预留有电源供电接口9、太阳能板接口10、RS485接口11、RS232调试口12。
RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器有线连接使用。
参数多通道数据采集RTU中SMA转接口7与LoRa天线连接，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器中传感器SMA转接口17与LoRa天线连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过LoRa天线完成无线连接使用。
外壳2和底座4连接处还设置有圆柱压合式密封圈3。
PCBA板8具体结构为：包括MSP430CPU芯片，MSP430CPU芯片具备数据采集和传感器配置指挥功能，MSP430CPU芯片与时钟芯片连接获取时钟芯片中的当前时间，为数据采集增加精确时间，纽扣电池与时钟芯片进行连接，为时钟芯片提供电源，此纽扣电池可持续给时钟芯片达到3年以上的供电时长；MSP430CPU与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与RS485接口11进行连接，RS485接口11通过信号线连接传感器SMA转接口17与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接进行数据采集；MSP430CPU与FLASH快闪存储器连接，将与M430CUP连接的时钟芯片时钟数据和MAX3485通讯芯片采集的数据及时存储到FLASH快闪存储器中，对数据进行本地化存储，MSP430CPU与4G芯片进行连接，4G芯片再与4G天线连接，将MAX3485通讯芯片采集到的数据通过4G芯片和4G天线将数据传输至服务器；MAX3485与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口7连接，SMA转接口7与LoRa天线连接，通过LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行数据采集；MSP430CPU与SIT3232E通讯芯片连接，SIT3232E芯片与RS232调试口12进行连接，通过RS232接口连接上位机，通过上位机发送采集执行指令，MSP430CPU进行逐条执行通过RS485接口11进行数据采集，在选择与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线连接时，由MSP430CPU通过LoRa天线执行采集执行指令完成数据采集，MSP430CPU还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与开关5、电源供电接口9、太阳能板接口10连接，电源供电接口9和锂电池进行连接，太阳能板接口10与太阳能板进行连接，为PCBA板8提供工作电源。
MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯6，显示设备的工作状态和运行状态。
MSP430CPU芯片的输入端还连接开关5，在有线连接时同时控制多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器的供电电源；在无线连接时控制参数多通道数据采集RTU的供电电源。
如图7所示，本实用新型中多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线通讯时选用的是LoRa芯片E22-400T，其LoRa芯片E22-400T采用22引脚设计，在本实用新型中实际应用到16个引脚，其电路原理为，LoRa芯片E22-400T中引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚11、引脚13、引脚19、引脚20、引脚22用于接地联通电路，保障芯片正常运行和保护芯片。多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压连接至R1710K电阻用于拉高电平，再与LoRa芯片E22-400T中AUX引脚9连接；多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片引出DC3.3V电压还连接C10和C11两个104 47μF/10V电容用于电压的稳压作用；loRa TXD和loRa RXD连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的输入输出；loRa M1和loRa M0连接至多参数多通道数据采集RTU中MSP430CPU芯片用于数据的收发传送，LoRa芯片E22-400T中引脚21与IPEX连接再与LoRa天线连接，实现无线通讯的功能。
Claims (7)
1.多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，包括多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器两部分组成，通过有线或者无线两种方式选择组装，所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器具体结构为：包括传感器上盖（13），传感器上盖（13）通过传感器圆柱压合式密封圈（14）与传感器底座（16）密封连接，传感PCBA主板（15）通过M3螺丝与传感器底座（16）连接，传感器SMA转接口（17）与传感器底座（16）电性连接。
2.根据权利要求1所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述多参数多通道数据采集RTU具体结构为：包括外壳（2）和底座（4）组装成的壳体结构，4G天线内置固定在外壳（2）顶部，外壳（2）内部设置有PCBA板（8），PCBA板（8）通过M3六角隔离柱连接固定在底座（4），底座（4）正面上预留有开关（5）、状态显示灯（6）、 SMA转接口（7），底座（4）背面预留有电源供电接口（9）、太阳能板接口（10）、RS485接口（11）、RS232调试口（12）。
3.根据权利要求2所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述 RS485接口（11）通过信号线连接传感器SMA转接口（17）与所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器有线连接使用。
4.根据权利要求2所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述参数多通道数据采集RTU中SMA转接口（7）与LoRa天线连接，1+N多源孪生物体空间形变监测传感器中传感器SMA转接口（17）与LoRa天线连接，即实现多参数多通道数据采集RTU和1+N多源孪生物体空间形变监测传感器通过LoRa天线完成无线连接使用。
5.根据权利要求2所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述外壳（2）和底座（4）连接处还设置有圆柱压合式密封圈（3）。
6.根据权利要求2所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述PCBA板（8）具体结构为：包括MSP430CPU芯片， MSP430CPU芯片与时钟芯片连接获取时钟芯片中的当前时间，时钟芯片又与纽扣电池进行连接，为时钟芯片提供电源， MSP430CPU与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与RS485接口（11）进行连接，RS485接口（11）通过信号线连接传感器SMA转接口（17）与所述1+N多源孪生物体空间形变监测传感器连接进行数据采集；MSP430CPU与FLASH快闪存储器连接，将与M430CUP连接的时钟芯片时钟数据和MAX3485通讯芯片采集的数据及时存储到FLASH快闪存储器中，对数据进行本地化存储，MSP430CPU与4G芯片进行连接，4G芯片再与4G天线连接，将MAX3485通讯芯片采集到的数据通过4G芯片和4G天线将数据传输至服务器；MAX3485与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与SMA转接口（7）连接，SMA转接口（7）与LoRa天线连接，通过LoRa天线与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器进行数据采集；MSP430CPU与SIT3232E通讯芯片连接，SIT3232E芯片与RS232调试口（12）进行连接，通过RS232接口连接上位机，通过上位机发送采集执行指令，MSP430CPU进行逐条执行通过RS485接口（11）进行数据采集，在选择与1+N多源孪生物体空间形变监测传感器采用无线连接时，由MSP430CPU通过LoRa天线执行采集执行指令完成数据采集，MSP430CPU还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与开关（5）、电源供电接口（9）、太阳能板接口（10）连接，电源供电接口（9）和锂电池进行连接，太阳能板接口（10）与太阳能板进行连接，为PCBA板（8）提供工作电源；MSP430CPU芯片的输出端连接状态显示灯（6），显示设备的工作状态和运行状态。
7.根据权利要求6所述的多参数多通道分布式同步测量装置，其特征在于，所述传感PCBA主板（15）具体结构为，包括M430FR2433CPU芯片，M430FR2433CPU芯片的输入端分别与HMC5883L弱磁传感器芯片、SCL3300三轴加速度传感器芯片连接，M430FR2433CPU芯片还与MAX3485通讯芯片连接，MAX3485与传感器RS485接口进行连接，通过有线的方式为传感PCBA主板（15）提供电源，M430FR2433CPU芯片同时还与LoRa芯片E22-400T连接，LoRa芯片E22-400T与传感器SMA转接口（17）连接，传感器SMA转接口（17）与LoRa天线连接，M430FR2433CPU芯片还与电源控制芯片TPS562200连接，电源控制芯片TPS562200再与高聚能ER34615电池连接，为传感PCBA主板（15）提供工作电源。
Priority Applications (1)
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| CN202322558831.8U CN220893331U (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 多参数多通道分布式同步测量装置 |
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|---|---|
| CN220893331U true CN220893331U (zh) | 2024-05-03 |
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Family Applications (1)
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| CN202322558831.8U Active CN220893331U (zh) | 2023-09-20 | 2023-09-20 | 多参数多通道分布式同步测量装置 |
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-
2023
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