专利名称：一种基于gprs的港航建筑水下安全实时监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及实时检测技术领域，尤其涉及一种基于GPRS的港航建筑水 下安全实时监测系统。
背景技术：
中国的桥梁和各种深水港口建筑物的数量以呈惊人的速度在发展。这些港 航建筑物因处于复杂的海洋环境中，建筑物周围的泥沙冲刷常常导致港航建筑 物变形甚至毁坏，是海洋工程面临的关键技术难题。因此，港航建筑局部冲刷 深度的可靠监控是保证它们安全运行的基础。目前，国内在港航建筑局部冲刷 方面的监控主要是人工现场监控，需要耗费了很多的人力，而且不适用一些复 杂的水下环境，如洪水，此时人工现场监控就会产生危险。
实用新型内容
针对人工现场监控的的局限性，本实用新型提供了一种基于GPRS的港航建筑 水下安全实时监测系统。
本实用新型解决其技术问题的技术方案是
一种基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统，它主要由实时监测部分 和上位机部分组成；所述实时监测部分主要由超声波测深模块、空气测距模块、 控制模块和第一 GPRS模块组成，所述超声波测深模块、空气测距模块、第一 GPRS 模块分别通过串口总线与控制模块相连；上位机部分由第二 GPRS模块和计算机 组成，计算机和第二GPRS模块之间通过串口总线相连；实时检测部分的第一GPRS 模块和上位机部分的第二 GPRS模块之间通过GPRS网络通信。
进一步地所述控制模块主要由电源模块、JTAG接口模块、分时复用模块、 串口通信模块和单片机模块组成；所述单片机模块、JTAG接口模块、分时复用 模块、串口通信模块均与电源模块相连；JTAG接口模块、分时复用模块和串口 通信模块均与单片机模块相连；分时复用模块和串口通信模块相连。本实用新型的有益效果是本实用新型的基于GPRS的港航建筑水下安全实 时监测系统能够在远程对港航建筑局部冲刷信息进行实时釆集、传输和处理。
图1是本实用新型基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统的结构框图2是本实用新型计算机处理数据的流程图3是本实用新型实时测量部分的控制模块电路原理图。
具体实施方式
General Packet Radio Service (通用分组无线业务)简称为GPRS，它经 常被描述成〃2. 5G〃，也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯 技术之间，是一种以GSM (全球手机系统)为基础的数据传输技术。GPRS网络自 身独有的技术与应用上的优势，特别适用于突发性、高频率、小流量的数据传 输服务。这些特征正是远程监测系统数据的特点。因此GPRS特别适合各种数据 采集/通信或监测系统的使用。
如图1所示，本实用新型的基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统主要 由实时监测部分和上位机部分组成。实时监测部分主要由超声波测深模块、空气测 距模块、控制模块和第一GPRS模块组成，所述超声波测深模块、空气测距模块、 第一 GPRS模块分别通过串口总线与控制模块相连。上位机部分由第二 GPRS模块和 计算机组成，计算机和第二GPRS模块之间通过串口总线相连。实时检测部分的第 一 GPRS模块和上位机部分的第二 GPRS模块之间通过GPRS网络通信。
所述空气测距模块可以采用DFR0B0T的URM37V3. 2超声波测距模块用于测量空 气中的距离，超声波测深模块可以采用南京宁禄科技有限公司的DS-200双通道测 深仪用于测量水深，GPRS模块可以采用西门子公司的西门子mc39i GPRS模块用于 实现数据的传输，串口总线可以采用RS232串口总线。
计算机通过第一 GPRS模块发送启动命令，第二 GPRS模块通过GPRS网络接收 到启动命令后，控制模块启动空气测距模块和超声波测深模块测量空气中的数据和 水深数据，再通过第一 GPRS模块将数据传输到第二 GPRS模块，并最终传输到计算 机中。
如图2所示，计算机接收到第二GPRS传送的数据后，先将接收到的数据进行 处理，再将处理后的数据存储到数据库中，最后将处理后的数据以实时曲线的方式 显示。图3示出了本实用新型实时测量部分的控制模块的电路。控制模块主要由
电源模块、JTAG接口模块、分时复用模块、串口通信模块和单片机模块组成。 所述单片机模块、JTAG接口模块、分时复用模块、串口通信模块分别与电源模 块相连，JTAG接口模块、分时复用模块、串口通信模块分别与单片机模块相连，-
分时复用模块和串口通信模块相连。
如图3 (a)所示，电源模块主要由接口 Jl、整流桥B1、开关S1、电解电 容C1、电容C2、电容C3、电解电容C4、电容C5、电解电容C6、电源转换芯片 Ul、电源转换芯片U2、电阻R1和LED灯L1组成，其中接口 Jl的1端连接到开 关Sl的一端，开关Sl的另一端连接到整流桥Bl的2端，Jl的2端连接着整流 桥的4端，整流桥的1端连接到电解电容C1的正端、电容C2的一端、电源转 换芯片Ul的Vin端和图3 (b)中的接口 Jll的1端，电源转换芯片Ul的+5V 端连接到电容C3的一端和电解电容C4的正端、电源转换芯片U2的Vin端、分 时复用模块中芯片P4的VCC端、图3 (b)中的接口 J9的l端和图3 (b)中的 三极管Ql的发射极端，电源转换芯片U2的输出端Vout连接到电容C5的一端、 电解电容C6的正端、电阻R1的一端、JTAG接口模块中的接口 J2的2端、JTAG 接口模块中的电阻R2的一端、JTAG接口模块中的二极管D1的负端、单片机模 块中的电阻R5的一端、单片机模块中的电阻R4的一端、图3 (b)中的电平转 换芯片U4的VCC端、图3 (b)中的电容C15的一端、图3 (b)中的电平转换 芯片U5的VCC端和图3 (b)中的电容C20的另一端，电阻R1的另一端连接着 LED灯Ll的正端，整流桥的3端连接到电解电容Cl的负端、电容C2的另一端、 电源转换芯片U1的GND端、电容C3的另一端、电解电容C4的负端、电源转化 芯片U2的GND端、电容C5的另一端、电解电容C6的负端、LED灯L1的负端和 地端。JTAG接口模块主要由接口 J2、电阻R2、电阻R3、电容C21和二极管Dl 组成，其中接口 J2的1端连接到单片机模块中的单片机U3的TDO/TDI端，二 极管D1的正端连接到电阻R2的另一端、电阻R3的一端和电容C21的一端，电 容C21的另一端连接到地端，接口 J2的3端连接到单片机模块中的单片机U3 的TDI端，接口 J2的5端连接到单片机模块中的单片机U3的TMS端，接口 J2 的7端连接到单片机模块中单片机U3的TCK端，接口 J2的9端连接到地端， 接口 J2的11端连接到电阻R3的另一端和单片机模块的单片机U3的RST/NMI 端。分时复用模块主要由芯片P4和接口 J6组成，其中芯片P4的0E1端连接到 单片机模块中的单片机U3的P5. 3端，芯片P4的Al端连接到图3 (b)中电平 转换芯片U4的R20UT端，芯片P4的Yl端连接到单片机模块中的单片机U3的 P3. 7端和芯片P4的Y2端，芯片P4的0E2端连接到连接到单片机模块的单片机U3的P5. 4/MCLK端，芯片P4的A2端连接到图3(b)中电平转换芯片U4的R10UT 端，芯片P4的GND端连接到地端，芯片P4的0E4端连接到接口 J6的l端，芯 片P4的A4端连接到接口 J6的2端，芯片P4的Y4端连接到接口 J6的3端， 芯片P4的0E3端连接到接口 J6的4端，芯片P4的A3端连接到接口 J6的5端， 芯片P4的Y3端连接到接口 J6的6端。单片机模块主要由单片机U3、电阻R4、 电阻R5、电容C7、电容C8、电容C9、电容CIO、晶振Z1、晶振Z2、接口 J3、 接口 J4和接口 J5组成，其中单片机U3的DVcc端连接到电容CIO的一端和电 阻R5的另一端，电容C10的另一端连接到地端，单片机U3的AVcc端连接到电 容C9的一端和电阻R4的另一端，电容C9的另一端连接到地端，单片机U3的 DVss端连接到单片机U3的的ASss端和地端，单片机U3的XT2IN端连接到晶振 Z2的一端和电容C7的一端，电容C7的另一端连接到电容C8的一端和地端，单 片机U3的XT20UT端连接到晶振Z2的另一端和电容C8的另一端，单片机U3的 的P5. 6/ACLK端连接到接口 J3的1端，单片机U3的P5. 5/SMCLK端连接到接口 J3的2端，单片机U3的P4.. 7/TBCLK端连接到接口 J4的1端，单片机U3的P4. 6 端连接到接口 J4的2端，单片机U3的P4. 0/TB0端连接到图3 (b)中的电阻 R6的一端，单片机U3的P3.6端连接到图3 (b)中的电平转换芯片U4的T2IN 端，单片机U3的P3. 5/URXD0端连接到图3 (b)中电平转换芯片U5的R10UT端， 单片机U3的P3.4/UTXD0端连接到图3 (b)中电平转换芯片U5的T2IN端，单 片机U3的P2. 6/ADC12CLK端连接到接口 J5的1端，单片机U3的P2. 5/Rosc端 连接到接口 J5的2端，单片机U3的P2. 4/CA1/TA2端连接到接口 J5的3端， 单片机U3的P2. 3/CA0/TA1端连接到接口 J5的4端，单片机U3的P2. 2/CAOUT/TA0 端连接到接口 J5的5端，单片机U3的P2. 1/TAINCLK端连接到接口 J5的6端， 单片机U3的P2. 0/ACLK端连接到接口 J5的7端，单片机U3的PI. 7/TA2端连 接到接口 J5的8端，单片机U3的PI. 6/TA1端连接到接口 J5的9端，单片机 U3的PI. 5/TA0端连接到接口 J5的10端，单片机U3的X0UT/TCLK端连接到晶 振Zl的一端，单片机U3的XIN端连接到晶振Zl的另一端。
图3 (b)中，串口通信模块主要由电平转换芯片U4、电平转换芯片U5、电 容Cll、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容 C18、电容C19、电容C20、继电器S2、接口J7，三极管Q1、电阻R6、接口J8、 接口J9、接口 J10和接口 Jll组成，其中电平转换芯片U4的R2IN端连接到接 口J10的2端，电平转换芯片U4的R1IN端连接到接口 J7的3端，电平转换芯 片U4的T20UT端连接到接口 J10的1端，电平转换芯片U4的V-端连接到电容 Cll的一端，电容Cll的另一端连接到地端，电平转换芯片U4的V+端连接到电
6容C12的一端，电容C12的另一端连接到地端，电平转换芯片U4的GND端连接 到地端，电容C15的另一端连接到地端，电平转换芯片U4的Cl+端连接到电容 C14的一端，电平转换芯片U4的C1-端连接到电容C14的另一端，电平转换芯 片U4的C2+端连接到电容C13的一端，电平转换芯片U4的C2-端连接到电容C13 的另一端，电平转换芯片U5的R1IN端连接到接口 J8的2端，电平转换芯片U5 的T20UT端连接到接口 J8的1端，电平转换芯片U5的V-端连接到电容C16的 一端，电容C16的另一端连接到地端，电平转换芯片U5的V+端连接到电容C17 的一端，电容C17的另一端连接到地端，电平转换芯片U5的GND端连接到地端， 电容C20的另一端连接到地端，电平转换芯片U5的Cl+端连接到电容Q9的一 端，电平转换芯片U5的Cl-端连接到电容C19的另一端，电平转换芯片U5的 C2+端连接到电容C18的一端，电平转换芯片U5的C2-端连接到电容C18的另一 端，固态继电器S2的1端连接到接口 J7的2端，固态继电器S2的2端连接到 地端，固态继电器S2的3端连接到接口 J7的l端，固态继电器S2的5端连接 到三极管Q1的集电极端，三极管Q1的基极端连接到电阻R6的另一端，接口 J8 的3端连接到地端，接口 J9的2端连接到地端，接口 Jll的2端连接到地端。
权利要求1.一种基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统，其特征在于，它主要由实时监测部分和上位机部分组成；所述实时监测部分主要由超声波测深模块、空气测距模块、控制模块和第一GPRS模块组成，所述超声波测深模块、空气测距模块、第一GPRS模块分别通过串口总线与控制模块相连；上位机部分由第二GPRS模块和计算机组成，计算机和第二GPRS模块之间通过串口总线相连；实时检测部分的第一GPRS模块和上位机部分的第二GPRS模块之间通过GPRS网络通信。
2. 根据权利要求1所述基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统，其特征 在于，所述控制模块主要由电源模块、JTAG接口模i央、分时复用模块、串口 通信模块和单片机模块组成；所述单片机模块、JTAG接口模块、分时复用模 块、串口通信模块均与电源模块相连；JTAG接口模块、分时复用模块和串口 通信模块均与单片机模块相连；分时复用模块和串口通信模块相连。
专利摘要本实用新型公开了一种基于GPRS的港航建筑水下安全实时监测系统，它主要由实时监测部分和上位机部分组成；所述实时监测部分主要由超声波测深模块、空气测距模块、控制模块和第一GPRS模块组成，所述超声波测深模块、空气测距模块、第一GPRS模块分别通过串口总线与控制模块相连；上位机部分由第二GPRS模块和计算机组成，计算机和第二GPRS模块之间通过串口总线相连；实时检测部分的第一GPRS模块和上位机部分的第二GPRS模块之间通过GPRS网络通信。本实用新型能够在远程对港航建筑局部冲刷信息进行实时采集、传输和处理。
文档编号H04M11/00GK201348500SQ2008201708
公开日2009年11月18日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年12月29日
发明者孙志锋 申请人:浙江大学