可分离式工程安全监测数据采集器及方法
【技术领域】
[0001]
本发明涉及工程安全动态监测技术领域，特别涉及一种可分离式工程安全监测数据采集器及相应的工程安全监测数据采集方法。
【背景技术】
[0002]
为了对水利工程边坡、堤防进行渗流、位移、变形等进行动态检测，目前水利检测通常采用工程安全动态监测系统。但是，已有监测系统所采用的数据采集模块内置于监测基站内部，这就需要对每个点的监测传感器引线，布置困难，隐患较多，同时造成电缆等成本浪费。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术的缺点和不足，设计了可分离式工程安全监测数据采集器，根据需要可以集成式使用或分离式使用。
[0004]本发明所采用的技术方案包括一种可分离式工程安全监测数据采集器，包括CPU、6路光电隔离器、通信接口、ADC、可编程仪表放大器、模拟电子开关、振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路、振弦信号或其他脉冲信号选择器、内部激励源、内部激励源选择开关、内外激励选择、传感器输入的多路通道和相应的继电器输入多路开关；所述6路光电隔离器分别记为光电隔离器1、光电隔离器2、光电隔离器3、光电隔离器4、光电隔离器5和光电隔离器6，CPU与6路光电隔离器、通信接口、继电器输入多路开关分别连接，继电器输入多路开关连接通道；
光电隔离器I经ADC连接可编程仪表放大器的输出端，光电隔离器2连接可编程仪表放大器的控制端，可编程仪表放大器的输入端连接模拟电子开关的输出端，光电隔离器3连接模拟电子开关的控制端，模拟电子开关的输入端连接继电器输入多路开关；
光电隔离器5连接振弦信号或其他脉冲信号选择器的控制端，振弦信号或其他脉冲信号选择器的输出端连接振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路的输入端，振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路的输出端连接光电隔离器4，振弦信号或其他脉冲信号选择器的输入端连接继电器输入多路开关；
内部激励源的输出连接内部激励源选择开关，光电隔离器6连接内部激励源选择开关，内部激励源选择开关连接内外激励选择的一个触点，外部激励输入连接内外激励选择的另一个触点，内外激励选择连接继电器输入多路开关。
[0005]而且，所述多路通道包括五个通道，每个通道由四个接线端子组成，通过接线端子与传感器连接。
[0006]本发明还提供一种根据上述可分离式工程安全监测数据采集器实现的工程安全监测数据采集方法，将可分离式工程安全监测数据采集器集成设置或分布设置，集成设置时，可分离式工程安全监测数据采集器和设于监测基站的采集处理仪集成，分布设置时，采集模块设置在现场的传感器附近时，采集模块远距离连接采集处理仪；
可分离式工程安全监测数据采集器中任一通道的传感器信号采集过程如下，
当某一通道的传感器被采集时，CPU对继电器输入多路开关发出控制信号，使该通道的传感器通过继电器输入多路开关切换接入，而其他通道被断开；
CPU根据被测通道的信号类型发出相应的控制信号，经过光电隔离器6的耦合传输，通过内部激励源选择开关和内外激励选择启动或关闭相应的内部或外部激励源，内部或外部激励源施加到传感器上后，传感器输出电信号响应，传感器的电信号响应输出包括类型I和II，类型I为模拟电压或电流信号，类型II为脉冲信号，
信号类型I的处理过程为，CPU发出控制信号通过光电隔离器3的耦合传输，切换模拟电子开关产生与传感器相应的输出，模拟电子开关的输出信号进入可编程仪表放大器；然后CPU发出控制信号经光电隔离器2的耦合传输去控制可编程仪表放大器的信号增益，使可编程仪表放大器的输出信号与ADC的测量范围匹配；接着CPU发出控制信号经光电隔离器I的耦合传输去控制ADC的采样，ADC采样完成后CPU通过光电隔离器I去读取ADC的采样结果，CPU对采样结果进行数字滤波，并根据传感器的特性进行量程变换，然后将量程变换值进行存储；
信号类型II的处理过程为，CPU发出控制信号通过光电隔离器5的耦合传输，控制振弦信号或其他脉冲信号选择器的切换，则传感器的输出信号进入振弦信号或其他脉冲信号放大、整形电路模块，整形后的信号经光电隔离器4的传输进入CPU，CPU再对该信号进行计数以计算振弦传感器或雨量计的输出频率，然后对该计算值进行存储；
当采集处理仪通过通信接口访问可分离式工程安全监测数据采集器时，可分离式工程安全监测将测量数据传输给采集处理仪。
[0007]本发明基于对市场已有监测系统的研宄以及工程问题需要，提供了一种方便、经济、多功能的适用于水利工程堤防、岸坡实时动态监测预警的数据采集器，本发明所提供可分离式工程安全监测数据采集器电路结构设计合理，提供光电隔离下的信号采集、支持多种类型传感器的接口、可以切换内外激励源，能够作为数据采集模块用于集成或分离布置，解决监测点分散情况下传输电缆布置复杂、信号衰减等问题，为水利工程管理、险情预报提供技术支撑。使用本发明所提供可分离式工程安全监测数据采集器时，对于监测点较少、分布密集的监测系统，可将数据采集器集成于监测系统处理终端内，安装方便；对于监测点较多、较为分散的监测系统，可将数据采集器分散布置于各个较为集中的区域，将采集的数据通过电缆统一传输到监测系统处理终端，可以节省传输电缆，避免传输信号在采集之前衰减，保障数据采集的准确有效性。实施时可以根据需要灵活进行集中布置和分散布置，其中分散布置方案为本发明首次提出，具体优点如下:
I)有效解决了信号衰减和干扰问题。数据采集器可就近布置于监测传感器端，将采集的数据传输到监测系统处理终端，避免了监测数据在采集之前的衰减和相互干扰问题。
[0008]2)节省成本。采用分离式工程安全监测数据采集器，减少了每个传感器与数据采集模块之间的电缆长度。数据采集模块统一将数据传输到数据处理模块即可，有效的降低了成本。
[0009]本发明所提供技术方案具备较高的易用性、可靠性、安全性，适于推广使用。
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例的结构示意图。
[0011]图2为本发明实施例的集成设置示意图。
[0012]图3为本发明实施例的分布设置示意图。
[0013]图4为本发明实施例的通道结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案。
[0015]本发明提供的可分离式工程安全监测数据采集器可简称数据采集器，具体使用时可根据具体需要布置多个，作为采集模块向监测系统处理终端提供采集结果。监测系统处理终端可以为远程的上位机，也可以为监测单元。具体实施时，监测单元可采用与本发明所提供的数据采集器配设的采集处理仪，采集处理仪包括嵌入式CPU、外设接口、显示屏、信息输出端口，外接接口包括采集模块接口，提供方便操作的人机界面。
[0016]参见图1，实施例提供的数据采集器包括CPU、6路光电隔离器、通信接口、ADC、可编程仪表放大器、模拟电子开关、振弦信号或其他脉冲信号放大整形电路(图1中标识为“振弦、脉冲放大、整形”)、振弦信号或其他脉冲信号选择器(图1中标识为“振弦、脉冲信号输入选择器”)、内部激励源、内部激励源选择开关、内外激励选择、传感器输入的多路通道和相应的继电器输入多路开关。所述6路光电隔离器分别记为光电隔离器1、光电隔离器
2、光电隔离器3、光电隔离器4、光电隔离器5和光电隔离器6。CPU与6路光电隔离器、通信接口、继电器输入多路开关分别连接，继电器输入多路开关连接通道；
光电隔离器I经ADC连接可编程仪表放大器的输出端，光电隔离器2连接可编程仪表放大器的控制端，可编程仪表放大器的输入端连接模拟电子开关的输出端，光电隔离器3连接模拟电子开关的控制端，模拟电子开关的输入端连接继电器输入多路开关；
光电隔离器5连接振弦信号或其他脉冲信号选择器的控制端，振弦信号或其他脉冲信号选择器的输出端连接振弦信号或其他脉冲信号放大整形电