智慧化工地施工环境信号采集发射装置的制作方法

本发明涉及工地施工环境检测技术领域，特别是涉及智慧化工地施工环境信号采集发射装置。

背景技术：

工地施工由于房屋拆除、材料逸散以及施工机械等造成噪声及扬尘及其严重，已经成为影响城市空气质量的主要原因之一，甚至影响周围居民的正常生活，工地施工环境监测系统应用而生，具体的通过数据采集模块中各类传感器对环境参数进行检测，通过通讯模块传输到信息监控平台实现监控，并可控制执行模块进行警示设备报警和治理设备如降尘设备喷淋。

由于工地施工环境范围广恶劣，且检测的参数多，传感器检测的信号采用有线传输存在衰减且难以布线，而采用无线传感器，由于无线传感器网络的脆弱性和易受干扰性，会使信号间串扰，且要实现全面监控，需采用不同类别、不同位置的传感器对环境参数进行检测，由于信息量大，当参数异常时，需及时传输到监控平台，及时分析、处理，因此提高信号的抗干扰性、及时性是工地施工环境检测的一个重要技术问题之一。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供智慧化工地施工环境信号采集发射装置，有效的解决了信号传递中抗干扰性差、异常信号传输不及时的问题。

其解决的技术方案是，包括数据采集模块、通讯模块、监控平台、执行模块，所述数据采集模块通过传感器对工地施工环境参数进行检测，经通讯模块传输到信息监控平台实现监控，并可控制执行模块进行警示设备报警和治理设备治理，其特征在于，传感器检测的工地施工环境参数信号经信号接收电路、可控调频电路、调频反馈电路可控周期调频后经发射器直接传输到监控平台，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性；

所述信号接收电路采用运算放大器ar4、三极管q1为核心的恒压源为传感器x1提供电源，传感器检测的工地施工环境信号经运算放大器ar1、ar2、ar3组成的差动放大电路输出，为保证差动放大电路输出的信号在0-5v之间，采用三极管q2/q3反馈异常高/低电位到运算放大器ar3的输入端，所述可控调频电路接收信号接收电路输出信号，经运算放大器ar5、并联的开关k1和晶闸管vtl1电容c2组成的可控采样周期的采样保持器采样保持，其中晶闸管vtl1在窗口比较电路判断差动放大电路输出的信号超过正常值时导通，并触发三极管q6为核心的震荡电路调频，调频后信号与三极管q4为核心的震荡电路主调频后信号经三极管q7为核心的混频放大电路混频、放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，还触发相应的三极管q13/q12导通，参考频率信号2/参考频率信号1连接到调频反馈电路作参考频率信号，所述调频反馈电路采集可控调频电路的输出信号，经三极管q8-q11为核心的频率差电路，计算出与参考频率信号的频率偏差量并转为为0-5v电压，与可控采样周期的采样保持器采样保持后信号耦合后进一步控制调频。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；

1，信号接收电路输出信号正常时，在开关k1定时到达闭合时经三极管q4为核心的震荡电路主调频后，进入三极管q7为核心的混频放大电路放大后输出到发射器，超过正常范围时，开关k1被短接，立即将触发三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路调频，调频后信号与采样保持后信号经三极管q4为核心的震荡电路主调频后信号，进入三极管q7为核心的混频放大电路混频、放大后输出到发射器上，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性；

2，通过二极管d1采集可控调频电路的输出信号和参考频率信号分别经耦合电容进入三极管q8-q11为核心的频率差电路，计算出与参考频率信号的频率偏差量并转为为0-5v电压，与可控采样周期的采样保持器采样保持后信号耦合后进一步控制调频在设定传输频率，从而提高了抗干扰性、稳定性。

附图说明

图1为本发明的电路原理总图。

图2为本发明的信号接收电路原理图。

图3为本发明的可控调频电路原理图。

图4为本发明的调频反馈电路原理图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，智慧化工地施工环境信号采集发射装置，所述数据采集模块通过传感器对工地施工环境参数进行检测，经通讯模块传输到信息监控平台实现监控，并可控制执行模块进行警示设备报警和治理设备治理，传感器检测的工地施工环境参数信号经信号接收电路、可控调频电路、调频反馈电路可控周期调频后经发射器直接传输到监控平台，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性；所述信号接收电路采用运算放大器ar4、三极管q1为核心的恒压源为传感器x1提供电源，传感器检测的工地施工环境信号经运算放大器ar1、ar2、ar3组成的差动放大电路输出，为保证差动放大电路输出的信号在0-5v之间，采用三极管q2/q3反馈异常高/低电位到运算放大器ar3的输入端，所述可控调频电路接收信号接收电路输出信号，经运算放大器ar5、并联的开关k1和晶闸管vtl1、电容c2组成的可控采样周期的采样保持器采样保持，保持时间由电容c2的充放电决定，开关k1为定时开关，控制采样的周期，其中晶闸管vtl1在窗口比较电路判断差动放大电路输出的信号超过正常值时导通，具体的，采样保持后信号进入运算放大器ar6、ar7、电阻r10-电阻r12组成窗口比较电路与电阻r10-电阻r12分压电路提供的正常范围值比较，超过正常范围时，输出高电平，否则输出低电平，高电平时，三极管q5导通、双向二极管vd1导通、晶闸管vtl1导通，开关k1被导通的晶闸管vtl1短接，信号接收电路输出信号不用等待采样周期到来也即开关k1定时到达闭合时再向后级电路传输，同时触发三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路调频，调频后信号与采样保持后信号经三极管q4为核心的震荡电路主调频后信号，进入三极管q7为核心的混频放大电路混频、放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，否则三极管q5截止、双向二极管vd1不导通、晶闸管vtl1不导通，三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路没有出发信号、不工作，信号接收电路输出信号在开关k1定时到达闭合时经三极管q4为核心的震荡电路主调频后，进入三极管q7为核心的混频放大电路放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，也即信号正常时，采用采样周期到来时主调频后信号直接加到发射器传输而当信号超过正常范围时，采用立即将混频后信号加到发射器传输，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性，窗口比较电路输出的高/低电平还触发相应的三极管q13/q12导通，参考频率信号2/参考频率信号1连接到调频反馈电路作参考频率信号，所述调频反馈电路采集可控调频电路的输出信号，经三极管q8-q11为核心的频率差电路，计算出与参考频率信号的频率偏差量并转为为0-5v电压，与可控采样周期的采样保持器采样保持后信号耦合后进一步控制调频。

实施例二，在实施例一的基础上，所述可控调频电路接收信号接收电路输出信号，经运算放大器ar5、并联的开关k1和晶闸管vtl1、电容c2组成的可控采样周期的采样保持器采样保持，保持时间由电容c2的充放电决定，开关k1为定时开关，控制采样的周期，其中晶闸管vtl1在窗口比较电路判断差动放大电路输出的信号超过正常值时导通，具体的，采样保持后信号进入运算放大器ar6、ar7、电阻r10-电阻r12组成窗口比较电路与电阻r10-电阻r12分压电路提供的正常范围值比较，超过正常范围时，输出高电平，否则输出低电平，高电平时，三极管q5导通、双向二极管vd1导通、晶闸管vtl1导通，开关k1被导通的晶闸管vtl1短接，信号接收电路输出信号不用等待采样周期到来也即开关k1定时到达闭合时再向后级电路传输，同时触发三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路调频，调频后信号与采样保持后信号经三极管q4为核心的震荡电路主调频后信号，进入三极管q7为核心的混频放大电路混频、放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，否则三极管q5截止、双向二极管vd1不导通、晶闸管vtl1不导通，三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路没有出发信号、不工作，信号接收电路输出信号在开关k1定时到达闭合时经三极管q4为核心的震荡电路主调频后，进入三极管q7为核心的混频放大电路放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，也即信号正常时，采用采样周期到来时主调频后信号直接加到发射器传输而当信号超过正常范围时，采用立即将混频后信号加到发射器传输，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性，窗口比较电路输出的高/低电平还触发相应的三极管q13/q12导通，参考频率信号2/参考频率信号1连接到调频反馈电路作参考频率信号，包括开关k1，开关k1的左端和晶闸管vtl1的阳极运算放大器ar7的反相输入端、运算放大器ar6的同相输入端均连接运算放大器ar3的输出端，开关k1的右端和晶闸管vtl1的阴极连接接地电容c2的一端、运算放大器ar5的同相输入端，运算放大器ar5的反相输入端和输出端分别连接电解电容e1的负极、变容二极管dc1的负极，变容二极管dc1的正极分别连接三极管q4的集电极、电容c8的一端、电容c9的一端、电感l2的一端，电解电容e1的正极和电感l2的另一端连接电源+5v，电容c8的另一端分别连接三极管q4的发射极、接地电阻r17的一端，三极管q4的基极分别连接接地电阻r16的一端、电阻r15的一端、电解电容e2的负极，电阻r15的另一端、电解电容e2的正极连接电源+5v，电容c9的另一端分别连接接地电容c10的一端、接地电感l3的一端、三极管q7的基极、电阻r26的一端，电阻r26的另一端连接电源+15v，三极管q7的发射极通过电阻r23连接电源-10v，三极管q7的集电极分别连接电解电容e4的负极、电感l9的一端，电感l9的另一端连接电源+15v，电解电容e4的正极分别连接电解电容e5的负极、接地电感l4的一端，电解电容e5的正极分别连接电感l5的一端，电感l5的另一端分别连接接地可变电容cp3的一端、电感l6的一端，电感l6的另一端为调频主电路的输出信号，连接到发射器，运算放大器ar7的同相输入端分别连接电阻r10的一端、电阻r12的一端，运算放大器ar6的反相输入端分别连接电阻r12的另一端、接地电阻r11的一端，电阻r10的另一端连接电源+5v，算放大器ar7的输出端和运算放大器ar6的输出端均连接三极管q5的基极，三极管q5的集电极连接电源+5v，三极管q5的发射极连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端分别连接接地电容c3的一端、双向二极管vd1的左端、电容c4的一端，双向二极管vd1的右端连接电阻r14的一端，电阻r14的另一端连接晶闸管vtl1的控制极，电容c4的另一端分别连接电阻r24的一端、电解电容e3的正极、三极管q6的基极，三极管q6的集电极分别连接电阻r25的一端、电容c5的一端、电容c6的一端，电容c6的另一端分别连接三极管q6的发射极、电容c7的一端，电容c5的另一端连接三极管q7的基极，电解电容e3的负极、电容c7的另一端连接地，电阻r24的另一端和电阻r25的另一端连接电源-10v。

所述调频反馈电路通过二极管d1采集可控调频电路的输出信号和参考频率信号分别经耦合电容c12、c11连接到三极管q8-q11为核心的频率差电路，计算出与参考频率信号的频率偏差量并转为为0-5v电压，其中参考频率信号由窗口比较电路输出的高低电平，驱动相应三极管q12、q13的导通/截止，控制参考频率信号为参考频率信号1或参考频率信号2（参考频率信号1、参考频率信号2均由频率信号发生器预先给定，此为现有技术，在此不再详述），与可控采样周期的采样保持器采样保持后信号耦合后进一步控制调频在设定传输频率，使包括二极管d1，二极管d1的正极连接电感l6的另一端，二极管d1的负极连接电容c12的一端，电容c12的另一端分别连接三极管q11的基极、电感l8的一端、可变电容cp2的一端，三极管q11的集电极分别连接电阻r19的一端、电解电容e6的负极，电解电容e6的正极分别连接二极管d2的正极、三极管q9的发射极，三极管q11的发射极、二极管d4的负极、三极管q9的基极均连接地，参考频率信号连接电容c11的一端，电容c11的另一端分别连接电感l7的一端、可变电容cp1的一端、三极管q10的基极，三极管q10的集电极分别连接电阻r18的一端、电解电容e7的负极，电解电容e7的正极分别连接二极管d3的负极、三极管q8的发射极，三极管q10的发射极、电解电容e8的负极、电阻r20的另一端均连接地，三极管q8的基极、电阻r21的一端、二极管d3的正极、电阻r18的另一端、电阻r19的另一端均连接电源+10v，三极管q9的集电极、电阻r21的另一端、电解电容e8的正极、电阻r20的一端、三极管q8的集电极均连接电阻r22的一端，电阻r22的另一端连接变容二极管dc1的负极。

实施例三，在实施例二的基础上，所述信号接收电路采用运算放大器ar4、三极管q1为核心的恒压源为传感器x1提供稳定的电源以补偿传感器的非线性误差，具体的电源的大小通过稳压管z1的稳压值、电位器rp1的可调端反馈的电压调节，三极管q1消除微小的波动电压提供恒定的电压，经电感l1进一步滤波后提供，传感器x1检测的工地施工环境信号（如dc-11型噪声传感器检测的工地施工环境噪声、pm2.5扬尘传感器检测的扬尘等）经电容c1滤波后加到运算放大器ar1、ar2、ar3组成的差动放大电路的输入端，进行差动平衡放大处理，抑制共模干扰、放大传感器输出的信号，其中运算放大器ar3为减法比例放大器将运算放大器ar1、ar2的输出信号进行减法运算输出差值信号，即消除共模干扰后的传感器输出信号，为保证差动放大电路输出的信号在0-5v之间，当信号异常高电位（高于5v）时，三极管q2导通，+5v反馈到运算放大器ar3的反相输入端那，起到降低输出信号电位的目的，当信号异常低电位（低于0v）时，三极管q3导通，+0.7v反馈到运算放大器ar3的同相输入端那，起到提高输出信号电位的目的，以此提高传感器检测的精度接接收的精度，包括传感器检测接口x1、运算放大器ar4，运算放大器ar4的反相输入端通过电阻r7连接地，运算放大器ar4的同相输入端分别连接三极管q1的发射极、电阻r8的一端，电阻r8的另一端分别连接电阻r9的一端、稳压管z1的正极、电位器rp1的可调端，电阻r9的另一端连接电源+5v、稳压管z1的负极连接地，运算放大器ar4的输出端连接三极管q1的基极，三极管q1的集电极连接电感l1的一端，电感l1的另一端连接传感器检测接口x1的引脚1，传感器检测接口x1的引脚2分别连接电容c1的一端、运算放大器ar2的同相输入端，运算放大器ar2的反相输入端分别连接运算放大器ar2的输出端、电阻r1的一端，电阻r1的另一端分别连接运算放大器ar3的反相输入端、电阻r3的一端、三极管q2的发射极，电阻r3的另一端分别连接电阻r6的一端、电位器rp1的左端、运算放大器ar3的输出端、电阻r5的另一端，传感器检测接口x1的引脚3和电容c1的另一端连接运算放大器ar1的反相输入端，运算放大器ar1的同相输入端分别连接运算放大器ar1的输出端、电阻r2的一端，电阻r2的另一端分别连接运算放大器ar3的同相输入端、接地电阻r4的一端、三极管q3的发射极，三极管q3的集电极连接电源+0.7v，三极管q3的基极连接电阻r5的一端。

本发明具体使用时，所述数据采集模块通过传感器对工地施工环境参数进行检测，经通讯模块传输到信息监控平台实现监控，并可控制执行模块进行警示设备报警和治理设备治理，传感器检测的工地施工环境参数信号经信号接收电路、可控调频电路、调频反馈电路可控周期调频后经发射器直接传输到监控平台，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性；所述信号接收电路采用运算放大器ar4、三极管q1为核心的恒压源为传感器x1提供稳定的电源以补偿传感器的非线性误差，具体的电源的大小通过稳压管z1的稳压值、电位器rp1的可调端反馈的电压调节，三极管q1消除微小的波动电压提供恒定的电压，经电感l1进一步滤波后提供，传感器x1检测的工地施工环境信号（如dc-11型噪声传感器检测的工地施工环境噪声、pm2.5扬尘传感器检测的扬尘等）经电容c1滤波后加到运算放大器ar1、ar2、ar3组成的差动放大电路的输入端，进行差动平衡放大处理，抑制共模干扰、放大传感器输出的信号，其中运算放大器ar3为减法比例放大器将运算放大器ar1、ar2的输出信号进行减法运算输出差值信号，即消除共模干扰后的传感器输出信号，为保证差动放大电路输出的信号在0-5v之间，当信号异常高电位（高于5v）时，三极管q2导通，+5v反馈到运算放大器ar3的反相输入端那，起到降低输出信号电位的目的，当信号异常低电位（低于0v）时，三极管q3导通，+0.7v反馈到运算放大器ar3的同相输入端那，起到提高输出信号电位的目的，以此提高传感器检测的精度接接收的精度，所述可控调频电路接收信号接收电路输出信号，经运算放大器ar5、并联的开关k1和晶闸管vtl1、电容c2组成的可控采样周期的采样保持器采样保持，保持时间由电容c2的充放电决定，开关k1为定时开关，控制采样的周期，其中晶闸管vtl1在窗口比较电路判断差动放大电路输出的信号超过正常值时导通，具体的，采样保持后信号进入运算放大器ar6、ar7、电阻r10-电阻r12组成窗口比较电路与电阻r10-电阻r12分压电路提供的正常范围值比较，超过正常范围时，输出高电平，否则输出低电平，高电平时，三极管q5导通、双向二极管vd1导通、晶闸管vtl1导通，开关k1被导通的晶闸管vtl1短接，信号接收电路输出信号不用等待采样周期到来也即开关k1定时到达闭合时再向后级电路传输，同时触发三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路调频，调频后信号与采样保持后信号经三极管q4为核心的震荡电路主调频后信号，进入三极管q7为核心的混频放大电路混频、放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，由发射器发送到信息监控平台，否则三极管q5截止、双向二极管vd1不导通、晶闸管vtl1不导通，三极管q6、电容c5、电容c6、电解电容e3、电阻r24、电阻r25组成的震荡电路没有出发信号、不工作，信号接收电路输出信号在开关k1定时到达闭合时经三极管q4为核心的震荡电路主调频后，进入三极管q7为核心的混频放大电路放大，最后经电解电容e4、e5、电感l4组成的高通滤波电路串联电感l5、l6、可变电容cp3组成的低通滤波电路滤除调频信号以外的其它频率信号的干扰后输出到发射器，也即信号正常时，采用采样周期到来时主调频后信号直接加到发射器传输而当信号超过正常范围时，采用立即将混频后信号加到发射器传输，以此提高信号的抗干扰性、信息监控平台接收异常信息的及时性，窗口比较电路输出的高/低电平还触发相应的三极管q13/q12导通，参考频率信号2/参考频率信号1连接到调频反馈电路作参考频率信号，所述调频反馈电路通过二极管d1采集可控调频电路的输出信号和参考频率信号分别经耦合电容c12、c11连接到三极管q8-q11为核心的频率差电路，计算出与参考频率信号的频率偏差量并转为为0-5v电压，其中参考频率信号由窗口比较电路输出的高低电平，驱动相应三极管q12、q13的导通/截止，控制参考频率信号为参考频率信号1或参考频率信号2（参考频率信号1、参考频率信号2均由频率信号发生器预先给定，此为现有技术，在此不再详述），与可控采样周期的采样保持器采样保持后信号耦合后进一步控制调频在设定传输频率，提高信号传输的稳定性。