一种工程监测低功耗单点传输式采集系统和方法与流程

本发明涉及工程监测领域，尤其是一种工程监测低功耗单点传输式采集系统和方法。

背景技术：

现有工程测斜数据，尤其是应用普遍的基坑工程。多采用活动式测斜仪，人工方式采集数据，返回驻地导出原始数据，通过测斜仪配套解算软件或者用户根据公式自行编制的计算表格得出，并人工处理出具数据报表。在矿山边坡、大坝中的固定式测斜仪应用，多采用智能测斜仪，直接输出485信号经过4g信号转发至数据中心。近年来出现的适用于基坑的自动化采集模块，多处于工程试验阶段，难言成熟。

现有工程测斜数据自动化采集，监测主要采用集约型数据采集模式即采用多个测点终端通过有线或无线方式将数据传输到集线器或采集仪，然后由采集仪传输到数据服务器；该方法存在以下几个弊端：(a)测点终端的部署受到采集仪的制约，其中有通讯距离、供电、通道数等限制，例如采用433m无线模块、2.4g无线模块等通信模块的采集终端；(b)由于测点终端与采集仪之间的通讯距离的影响；造成采集仪功能的浪费；(c)由于采集仪属于集约式发送，属高能耗设备，需要单独配置供电，不利于工程现场的安装；或者需要另外设置用于实现低功耗的电路，不利于大面积部署时的硬件成本控制。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种部署难度小、成本低的工程监测低功耗单点传输式采集系统。

为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是：提供一种部署难度小、成本低的工程监测低功耗单点传输式采集方法。

本发明所采用的技术方案是：一种工程监测低功耗单点传输式采集系统，包括有控制模块、电源模块、外部时钟模块、测斜信号拾取模块和无线通信模块，所述控制模块包括有处理芯片、切换开关、看门狗电路、内部晶振和供电开关；所述电源模块连接至控制模块的供电端，所述测斜信号拾取模块的输出端通过处理芯片连接至无线通信模块的输入端，所述处理芯片的输出端通过供电开关连接至测斜信号拾取模块的控制端，所述处理芯片还与切换开关连接，所述内部晶振和外部时钟模块均连接至切换开关，所述切换开关的输出端连接至看门狗电路，所述看门狗电路的输出端连接至处理芯片的输入端，所述无线通信模块为3g/4g无线传输模块。

进一步，所述3g/4g无线传输模块为预制式数据传输模块。

进一步，所述电源模块包括有锂电池和太阳能电池板。

进一步，还包括有密封盒，所述控制模块、锂电池、外部时钟模块、测斜信号拾取模块和无线通信模块均设置于密封盒内部，所述密封盒两端分别设置有金属密封头，其中一个金属密封头用于接入测斜信号拾取模块的待测信号，另一个金属密封头用于引出3g/4g无线传输模块的天线。

进一步，所述太阳能电池板设置于密封盒外表面。

进一步，所述密封盒为铝制全密封结构的密封盒。

本发明所采用的另一技术方案是：一种工程监测低功耗单点传输式采集方法，包括有以下步骤：

a、对硬件定时的数据采集操作进行参数配置，所述参数包括有采集时间；

b、根据外部时钟模块的时钟数据判断是否达到配置的采集时间；

c、若到达采集时间，则启动处理芯片并控制测斜信号拾取模块采集测斜信号，否则继续执行步骤b；

d、将采集的测斜信号通过3g/4g无线传输模块发送至服务器，然后继续执行步骤b。

进一步，所述步骤d中还包括有获取参数的子步骤，所述步骤d具体为：将采集的测斜信号通过3g/4g无线传输模块发送至服务器，并接收服务器的参数，执行步骤a，然后继续执行步骤b。

进一步，所述步骤a中的参数还包括有报警值，当步骤d中采集的测斜信号大于报警值时，直接通过3g/4g无线传输模块发送报警信号至服务器。

本发明的有益效果是：本发明系统通过外部时钟模块以及3g/4g无线传输模块配合，实现在未采集数据的工作状态时减少外围设备供电，增加续航时间，同时避免在采集系统和服务器之间采用数据采集的中间节点，部署测点时不受供电、通道、距离等影响，部署方式灵活，降低硬件成本。

本发明的另一有益效果是：本发明方法通过外部时钟模块以及3g/4g无线传输模块配合，实现在未采集数据的工作状态时减少外围设备供电，增加续航时间，同时避免在采集系统和服务器之间采用数据采集的中间节点，部署测点时不受供电、通道、距离等影响，部署方式灵活，降低硬件成本。

附图说明

图1为本发明系统的结构框图；

图2为本发明方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，一种工程监测低功耗单点传输式采集系统，包括有控制模块、电源模块、外部时钟模块、测斜信号拾取模块和无线通信模块，所述控制模块包括有处理芯片、切换开关、看门狗电路、内部晶振和供电开关；所述电源模块连接至控制模块的供电端，所述测斜信号拾取模块的输出端通过处理芯片连接至无线通信模块的输入端，所述处理芯片的输出端通过供电开关连接至测斜信号拾取模块的控制端，所述处理芯片还与切换开关连接，所述内部晶振和外部时钟模块均连接至切换开关，所述切换开关的输出端连接至看门狗电路，所述看门狗电路的输出端连接至处理芯片的输入端，所述无线通信模块为3g/4g无线传输模块。

首先，由处理芯片控制外围设备的供电电路断开，即无线通信模块、测斜信号拾取模块等各种外设的供电部分完全切断,然后处理芯片通过等待看门狗的唤醒工作，此时唤醒信号由外部时钟模块提供。

进一步作为优选的实施方式，所述3g/4g无线传输模块为预制式数据传输模块。

本发明系统中采用3g/4g无线传输模块实现通讯连接，部署过程极为方便，可在任何有公共网络的位置进行部署，无需配合采集仪进行有线或无线的连接，采用单个监测点直接与服务器进行通讯，避免了通讯距离、通讯通道数的限制，同时节省设置采集仪的硬件成本；并且该采集系统设置范围内有公共网络覆盖即可，工程现场安装时无需考虑布线以及防雷，对安装环境适应能力强，测点部署方式灵活。并且3g/4g无线传输模块为预制式，即向通信公司定制数据服务，不需用户后期办理数据卡。

进一步作为优选的实施方式，所述电源模块包括有锂电池和太阳能电池板；本发明方案应用于测斜信号的采集，按照4～6次/天的采集频率，通过内置锂电池以及太阳能供电，续航能力强，实现低功耗、免维护的自动化监测。

进一步作为优选的实施方式，还包括有密封盒，所述控制模块、锂电池、外部时钟模块、测斜信号拾取模块和无线通信模块均设置于密封盒内部，所述密封盒两端分别设置有金属密封头，其中一个金属密封头用于接入测斜信号拾取模块的待测信号，另一个金属密封头用于引出3g/4g无线传输模块的天线。密封盒允许浸入水中，可在室外环境下使用，适应常年潮湿或下雨等复杂环境，无需另加防护。

进一步作为优选的实施方式，所述太阳能电池板设置于密封盒外表面。

进一步作为优选的实施方式，所述密封盒为铝制全密封结构的密封盒；铝制密封盒机械强度较高，可承受工地上一般性的撞击或跌落。

进一步作为优选的实施方式，所述密封盒底部留有挂腿，可安装于墙上或地面，也可能挂在立杆上，方便工地上各种工况的安装。

参照图2，一种工程监测低功耗单点传输式采集方法，包括有以下步骤：

a、对硬件定时的数据采集操作进行参数配置，所述参数包括有采集时间；

例如测斜信号4～6次/天的采集频率，采集时间的时间间隔为4～6小时；

b、根据外部时钟模块的时钟数据判断是否达到配置的采集时间；

c、若到达采集时间，则启动处理芯片并控制测斜信号拾取模块采集测斜信号，否则继续执行步骤b；

d、将采集的测斜信号通过3g/4g无线传输模块发送至服务器，然后继续执行步骤b。

通常，为配合服务器灵活设置数据采集频率以及时间，进一步作为优选的实施例，一种工程监测低功耗单点传输式采集方法，包括有以下步骤：

a、对硬件定时的数据采集操作进行参数配置，所述参数包括有采集时间；

b、根据外部时钟模块的时钟数据判断是否达到配置的采集时间；

c、若到达采集时间，则启动处理芯片并控制测斜信号拾取模块采集测斜信号，否则继续执行步骤b；

d、将采集的测斜信号通过3g/4g无线传输模块发送至服务器，并接收服务器的参数，执行步骤a，然后继续执行步骤b。

在实际应用中，当数据出现异常时，若仅仅将数据发送至服务器，则可能影响对异常情况检测的及时性，因此进一步作为优选的实施例，一种工程监测低功耗单点传输式采集方法，包括有以下步骤：

a、对硬件定时的数据采集操作进行参数配置，所述参数包括有采集时间和报警值；

b、根据外部时钟模块的时钟数据判断是否达到配置的采集时间；

c、若到达采集时间，则启动处理芯片并控制测斜信号拾取模块采集测斜信号，否则继续执行步骤b；

d、当采集的测斜信号大于报警值时，直接通过3g/4g无线传输模块发送报警信号至服务器；将采集的测斜信号通过3g/4g无线传输模块发送至服务器，然后继续执行步骤b。

上述步骤d中的报警信号可先发送至服务器，或者报警信号与相应的测斜信号同时通过3g/4g无线传输模块发送至服务器。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。