专利名称：岩土工程数码监测无线传输方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数码传输技术，尤其涉及一种岩土工程数码监测无线传输方法及其装置。
背景技术：
岩土工程常被称为“隐蔽工程”和“灰色系统”。变形监测在设计、施工、运行各阶段均发挥着重要的作用，是确保岩土工程施工、运行安全必不可少的技术措施，是完善岩土工程设计方法的关键性环节和施工、运行技术决策的重要依据。我国在进入20世纪70年代以来，安全监测工作在水利水电、工民建、铁路交通、煤炭矿山、军工等行业的岩土工程中得到广泛应用与发展，并日益受到工程技术人员和各级工程决策机构的重视。因此，岩土工程监测技术的革新和监测设备的发明，将有力地推动岩土工程的发展。
由于岩土工程地质条件的复杂多变，要在工程设计阶段准确无误地预测岩土体的基本状况及其在施工、运行过程中的变化，这在当前几乎是不可能的。因此，边坡工程、地下工程的事故仍时有发生。及时、准确地在事故前获得信息并据此进行准确的判断，采取有效的防范措施，避免灾害的发生，就需要加强监测工作。但监测是十分艰苦和繁重的技术岗位，尤其在条件恶劣的环境下，采用磁环沉降或光学测量、电磁测量、手工记录观测数据等进行测量是相当费时费力的工作，数据连续采集难以实现。随着监测技术和监测设备的发展，岩土工程变形监测逐步发展到光电一体化、激光测量并以小型计算机存贮数据；数码设备、电子计算机技术、激光技术、空间技术等高新技术逐渐在岩土工程变形监测中得到应用；但监测结果仍多采用人工方式获取，监测结果传输方面仍十分欠缺，无线遥测更难以实现。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有光学测量、电磁测量、手工记录观测数据以及监测设备笨重、测试人员水平要求较高且测试结果后期分析复杂、不能实现遥测等缺点，提供一种岩土工程数码监测无线传输方法及其装置。
本装置不但结构简单，误码率底，稳定性好且操作简便，对安装测试人员没有很强的技能要求，实现了环境恶劣、条件艰苦地方的岩土工程变形的遥测。
本发明的目的是这样实现的。
通过基于公用电话网的数据采集通信设备，由主控计算机通过无线传输配套软件，设置、控制监测现场的数据采集仪，并将监测结果通过GPRS网络无线传输至主控计算机，从而实现无人值守条件下的岩土工程变形数码遥测。本发明结合了数码监测、无线传输的优点，使岩土工程变形监测不再艰苦和繁重，监测结果直观可靠，传输稳定，误码率低，尤其适用于环境艰苦、条件恶劣等地的岩土工程变形的自动化遥测。
一、岩土工程数码监测无线传输方法，包括下列步骤①安装连接各测点的数码变形传感器；②利用数据采集仪对各测点的变形值进行数据采集、显示和存储；③利用通信控制器连接数据采集仪和无线调制解调器，管理主控计算机与数据采集仪之间通过公用电话网的无线通信，将主控计算机的命令转发给数据采集仪，并将数据采集仪的返回信息发给主控计算机；④安装内嵌完整TCP/IP协议、并插入GPRS网络SIM卡的无线调制解调器，与连接在主控计算机上的调制解调器实现无线连接和通讯；⑤在主控计算机上安装无线传输配套软件(远程通信控制)，连接有线调制解调器；⑥利用主控计算机上的无线传输配套软件和有线调制解调器拨叫远程无线调制解调器的SIM卡号码，实现现场采集部分和室内控制部分的连接和通讯；⑦利用主控计算机上的无线传输配套软件和有线调制解调器与无线调制解调器连接成功后，在通信控制器的管理下，进行采样设置、数据下载和无线传输等控制。
二、装置如图1、图2，本装置包括数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用电话网(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控计算机(70)；其中数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次连接组成现场装置部分，通过公用电话网(40)与由主控计算机(70)、TDRemote(60)、Moden(50)组成的室内主控部分实现通讯、控制和数据传输；所述的数据采集仪(10)是一种用以采集与各监测测点相连的数码传感器位移值的装置；所述的通信控制器(20)是一种基于公用电话网的数据采集通信设备，用以管理主控计算机(70)与数据采集仪(10)之间通过公用电话网(40)建立的无线通信，将来自主控计算机(70)的命令转发给数据采集仪(10)，并将数据采集仪的返回信息发给主控计算机(70)；所述的GPRS IP Moden(30)是一种基于GPRS网络、内嵌完整TCP/IP协议的无线调制解调器，用以实现与主控计算机相连的调制解调器无线连接和通讯；所述的公用电话网(40)是一种公用电话交换网络；所述的Moden(50)是一种为数据通信的数字信号在具有有限带宽的模拟信道上进行远距离传输而设计的装置，将数字信号与音频载波组合，产生适合于电话线上传输的音频信号，并通过解调过程从音频信号中恢复出数字信号；所述的TDRemote(60)是一种基于C++编程语言，自行编制的软件，用以设置和控制数据采集仪(10)和通讯控制器(20)；所述的主控计算机(70)是一种微型计算机PC或者便携计算机。
本装置的工作原理是数据采集仪(10)获取各测点数码传感器变形值，并予以数码显示或存储。基于公用电话网(40)的数据采集通信设备——通信控制器(20)与数据采集仪(10)和GPRS IP Moden(30)通过标准的RS-232接口相连，管理数据采集仪(10)与主控计算机(70)间的命令转发和处理。主控计算机(70)通过标准的RS-232接口(计算机串口)与Moden(50)相连，Moden(50)则通过RJ11(电话端口)与公用电话网(40)连接。主控计算机(70)安装TDRemote(60)，通过TDRemote(60)和与之相连的Moden(50)，拨叫现场GPRS IP Moden(30)内的SIM卡号码。连接成功后，在通信控制器(20)的管理和TDRemote(60)控制下，将主控计算机(70)的设置、控制、采样、传输等命令发给数据采集仪(10)，并获取数据采集仪(10)的返回信息，从而完成变形监测数据无线传输工作。
本装置技术指标如下灵敏度0.01mm(GK12C型数字式数据采集仪)；量程35mm(与数据采集仪相连的数码传感器)；供电12V(GK12C型数字式数据采集仪供电)；功耗20mA(变形数码传感器每测点功耗)；采样间隔10分钟、1小时、4小时自动，手动随时采集；电压5V(TD-I通信控制器供电)；电流500mA(TD-I通信控制器)；传输速度9600bt/秒；误码率0.5‰；本发明具有以下优点和积极效果①在岩土工程数码监测过程中，通过数字式数据采集仪采集各测点CCD传感器位移值，并将监测结果进行基于GPRS网络的无线传输，实现岩土工程变形遥测，这对环境复杂、条件艰苦的地方尤其重要。
②本装置结构简单、精度高、稳定性好、误码率低、操作简便，对安装测试人员没有很强的技能要求。
③本发明不仅实现了环境复杂、条件艰苦地方的岩土工程变形遥测，也适用于有毒、放射、污染等危险环境、高放射场地的工业变形监测和远程监控。
图1是本装置结构方框图；图2是本装置实物连接图；
图3是通信控制器接口位置图；图4是无线传输配套软件TDRemote界面图；图5是拨叫GPRS IP Moden SIM卡号图；图6是TDRemote主控计算机设置、控制界面图；图7是岩土工程变形监测结果无线传输界面图。
其中10-数据采集仪；20-通信控制器，21-第1RS232接口，22-第2RS232接口，23-电源管理芯片控制电路接口，24-5V电源接口，25-5V电源适配器；30-GPRS IP Moden；40-公用电话网；50-Moden；60-TDRemote；70-主控计算机。
英译汉Moden-有线调制解调器；GPRS IP Moden-无线调制解调器；TDRemote-无线传输控制软件名；CCD-光电藕合图像传感器；SRAM-静态随机处理内存。
具体实施例方式
下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明一、各功能部件1、数据采集仪(10)数据采集仪(10)选用GK12C型数字式数据采集仪；8通道，可同时对8个各测点CCD数码传感器进行位移采集，并将采集到的各传感器位移值存入数据采集仪SRAM(静态随机处理内存)中。
2、通信控制器(20)通信控制器(20)选用自行研制的TD-I通信控制器，是一种基于SIEMENSMC35 GPRS模块管理控制装置；内置GPRS IP Moden(30)电源管理控制电路板、控制芯片以及与数据采集仪(10)和GPRS IP Moden(30)接口和电源接口。
3、GPRS IP Moden(30)GPRS IP Moden(30)选用基于GPRS技术，内嵌完整TCP/IP协议的利事达LT8030 GPRS IP Moden。
4、调制解调器(50)调制解调器(50)选用TP-LINK有线调制解调器。
二、软件1、由图4可知，无线传输装置配套软件TDRemote(60)(远程通信控制)基于C++编程语言、自行编制用以设置和控制数据采集仪以及通讯控制器。程序由通信、Moden初始化、拨号连接、设备选择、控制、断开连接和退出几部分组成。通信部分用以测试通信通道情况；Moden初始化板块用以在连接初期初始化Moden，以排除Moden故障和重置Moden；拨号连接用以拨叫GPRS IP Moden上的SIM卡号码；设备选择设置两个可选项，一为有线Moden，二为GPRS IP Moden。
2、由图5可知，在选择GPRS IP Moden的前提下，可以拨叫GPRS IP Moden中内置的GPRS网络SIM卡的号码，使与主控计算机相连的调制解调器和GPRS IPModen实现连接和通讯。
3、由图6可知，该板块包括日期和时间查询、设置；当前采样；下载数据；设置采样间隔；设备测试及清空内存数据。
4、由图7可知，通过设置，采样和下载监测数据，获得现场各测点不同时刻的监测结果。界面图中前两列分别为采样日期和采样时间，后8列分别为8测点不同时刻的变形监测值。
权利要求
1.一种岩土工程数码监测无线传输方法，包括下列步骤①安装连接各测点的数码变形传感器；②利用数据采集仪对各测点的变形值进行数据采集、显示和存储；③利用通信控制器连接数据采集仪和无线调制解调器，管理主控计算机与数据采集仪之间通过公用电话网的无线通信，将主控计算机的命令转发给数据采集仪，并将数据采集仪的返回信息发给主控计算机；④安装内嵌完整TCP/IP协议、并插入GPRS网络SIM卡的无线调制解调器，与连接在主控计算机上的调制解调器实现无线连接和通讯；⑤在主控计算机上安装无线传输配套软件(远程通信控制)，连接有线调制解调器；⑥利用主控计算机上的无线传输配套软件和有线调制解调器拨叫远程无线调制解调器的SIM卡号码，实现现场采集部分和室内控制部分的连接和通讯；⑦在通信控制器的管理下，进行采样设置、数据下载和无线传输等控制。
2.一种岩土工程数码监测无线传输装置，其特征在于包括数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用电话网(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控计算机(70)；其中数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次连接组成现场装置部分，通过公用电话网(40)与由主控计算机(70)、TDRemote(60)、Moden(50)组成的室内主控部分实现通讯、控制和数据传输；所述的数据采集仪(10)是一种用以采集与各监测测点相连的数码传感器位移值的装置；所述的通信控制器(20)是一种基于公用电话网的数据采集通信设备；所述的GPRS IP Moden(30)是一种基于GPRS网络、内嵌完整TCP/IP协议的无线调制解调器；所述的公用电话网(40)是一种公用电话交换网络；所述的Moden(50)是一种为数据通信的数字信号在具有有限带宽的模拟信道上进行远距离传输而设计的装置；所述的TDRemote(60)是一种基于C++编程语言，自行编制的软件；所述的主控计算机(70)是一种微型计算机PC或者便携计算机；Moden-有线调制解调器；GPRS IP Moden-无线调制解调器；TDRemote-无线传输控制软件名。
3.按权利要求1所述的一种岩土工程数码监测无线传输装置，其特征在于数据采集仪(10)选用GK12C型数字式数据采集仪。
4.按权利要求1所述的一种岩土工程数码监测无线传输装置，其特征在于通信控制器(20)选用TD-I通信控制器，是一种基于SIEMENS MC35 GPRS模块管理控制装置。
5.按权利要求1所述的一种岩土工程数码监测无线传输装置，其特征在于GPRS IP Moden(30)选用利事达LT8030无线调制解调器。
6.按权利要求1所述的一种岩土工程数码监测无线传输装置，其特征在于Moden(50)选用TP-LINK有线调制解调器。
全文摘要
本发明公开了一种岩土工程数码监测无线传输方法及其装置，涉及一种数码无线传输技术。本装置包括数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用电话网(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控计算机(70)；其中数据采集仪(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次连接组成现场装置部分，通过公用电话网(40)与由主控计算机(70)、TDRemote(60)、Moden(50)组成的室内主控部分实现通讯、控制和数据传输。本装置结构简单、精度高、稳定性好、误码率低、操作简便，对安装测试人员没有很强的技能要求。本发明不仅实现了环境复杂、条件艰苦地方的岩土工程变形遥测，也适用于有毒、放射、污染等危险环境、高放射场地的工业变形监测和远程监控。
文档编号G08C17/02GK1996412SQ200610166570
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者胡明鉴, 汪稔, 孟庆山, 廖成旺 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所