专利名称：用于大坝渗压监测的vw+rtd传感器信号检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及大坝渗压监测，具体是应用单片机技术和计算机通信技术 的用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测仪。
背景技术：
大坝渗压检测是大坝渗流监测的一个重要组成部分，传统的大坝渗压检测 由工作人员手持专用检测设备实地测量和记录，数据计算复杂，工作强度大。 随着自动化技术的发展和计算机通讯技术的广泛应用，单片机技术和计算机通 信技术开始应用于大坝渗压检测，例如美国新科公司生产的MiniLogger、 Data Acquisition Systems两种产品，解决了人工实地进行大坝渗压检测过程中存在 的数据计算复杂、工作强度大等问题，但是产品MiniLogger只能连接一个 VW+RTD传感器，成本高，仅适合使用VW+RTD传感器数量较少的场合使用； 而Data Acquisition Systems为一整套设备，包括数据记录器、接口组件、多路 选择器、外部电源供应和防雨装置等部分，可以通过多路选择器设置多个 VW+RTD传感器，所有VW+RTD传感器都通过多路选择器和接口组件连接到 中央数据记录器，适合VW+RTD传感器集中设置在一个小区域内时使用，而如 果检测点之间的距离很长(即VW+RTD传感器需要设置的范围较大时)势必要 大大地增加连接电缆的长度，因此成本较高。产品MiniLogger、 Data Acquisition Systems的相关背景技术资料可由公司网站http:〃www.slopeindicator.com获取。
发明内容
本实用新型为了解决现有大坝渗压检测设备存在使用范围受限、成本高等问题，提供了一种用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测仪。
本实用新型是采用如下技术方案实现的用于大坝渗压监测的VW+RTD 传感器信号检测仪，包括信号采集电路、信号检测电路，信号采集电路包含多 路选择器、至少两个输出端与多路选择器相连的VW+RTD传感器，输出端与 多路选择器的振荡信号端相连的、为VW+RTD传感器提供激振信号的激振信 号发生器；信号检测电路包括单片机、输出端与单片机数据输入端相连的温度 和压力信号调理电路，温度和压力信号调理电路的输入端与多路选择器的输出 端相连，激振信号发生器、多路选择器、温度和压力信号调理电路的控制信号 端与单片机的控制信号输出端相连；还包括含有RS232通讯模块和RS422通 讯模块的通讯电路，RS232通讯模块和RS422通讯模块的信号传输端与单片机 的信号传输端相连。
使用时，根据待检大坝的检测断面个数选择检测仪的个数，然后，(如附 图3、 4所示)将第一个检测仪通过其RS232通讯接口与能连接RS232接口的 无线收发模块相连接，RS422接口通过RS232-RS422适配器和与其相距距离 较远的下一个检测仪相级联；剩下的检测仪同样通过RS232-RS422适配器一 次进行连接，最终将各检测仪多级联接，各检测仪的检测结果经RS232-RS422 适配器传输至上一检测仪，最终全部检测结果传输至第一个检测仪，并由第一 个检测仪上传置上位机，从而实现了大坝多点长距离范围之内渗压的全自动检
另外，根据检测要求，大坝的同一断面一般需要对四个渗压点进行检测(如 图2所示)，因此，每一检测仪配备4个VW+RTD传感器，即输出端与多路选 择器相连的VW+RTD传感器的个数为4个，检测仪通过单片机控制多路选择器实现对四个VW+RTD传感器信号的采集，实现单个检测仪对四个渗压点的
与现有技术相比，本实用新型所述检测仪设置RS232通讯接口和RS422 通讯接口 ，使得检测仪既能方便地与带有RS232接口的无线收发模块相连接， 又能通过RS232-RS422适配器与距离较远的下一个检测仪相级联，实现了大 坝长距离范围之内渗压的全自动检测，并且检测仪级联方式大大降低了连接电 缆的总长度，同时，通过能连接RS232接口的无线模块能容易地实现与上一级 管理系统和更高一级的英特网连接，大大提高了管理监测水平；另外，每台检 测仪可以同时检测坝体同一个断面4个点的渗压状况，提高了设备利用率，降 低了成本。所述多路选择器、激振信号发生器、温度和压力信号调理电路、以 及RS232通讯模块和RS422通讯模块是电子技术领域的公知电路，因此，未 在说明书中进行描述。
所述检测仪同时设置RS232通讯接口和RS422通讯接口 ，基于以下原因 RS232总线是最常见的串行通信总线，广泛用作系统间的通信链路，其简易、 灵活性以及长期的成功使用决定了它的继续流行，但是其抗干扰能力差，使得 最大实际电缆长度限于大约16m，而RS422总线抗干扰能力强，最大实际电缆 长度能达1000m，即可以将两个检测仪级联的距离延长至1000m。
所述VW (Vibrating Wire)传感器是振弦式传感器，是利用水压导致传感 器内钢弦应变变化，从而导致其固有频率变化的原理进行测量的。为公知产品， 在国内外使用较多、时间较长、产品较为成熟，传输频率信号，抗干频能力强、 性能稳定；由于随着渗流监测的发展，温度监测的重要性越来越大，因此所述 检测仪采用美国SLOPE INDICATOR公司的VW+RTD传感器，该VW+RTD传感器除VW传感器外，自带一个RTD温度传感器，能同时检测压力信号和温度 信号，实现大坝多点长距离渗压和温度检测。
本实用新型结构合理、简单，使用方便，与国外同类产品相比较具有明显 的低成本优势。
图1为本实用新型的电路原理方框图； 图2为大坝单断面的检测点设置方式图； 图3是本实用新型所述信号检测仪的典型应用系统方框图； 图4是多个本实用新型所述信号检测仪之间的级联示意图； 图中检测仪为本实用新型所述用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信 号检测仪。
具体实施方式
如图l所示，用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测仪，包括信 号采集电路、信号检测电路，信号采集电路包含多路选择器、至少两个输出端 与多路选择器相连的VW+RTD传感器，输出端与多路选择器的振荡信号端相 连的、为VW+RTD传感器提供激振信号的激振信号发生器；信号检测电路包 括单片机、输出端与单片机数据输入端相连的温度和压力信号调理电路，温度 和压力信号调理电路的输入端与多路选择器的输出端相连，激振信号发生器、 多路选择器、温度和压力信号调理电路的控制信号端与单片机的控制信号输出 端相连；还包括含有RS232通讯模块和RS422通讯模块的通讯电路，RS232 通讯模块和RS422通讯模块的信号传输端与单片机的信号传输端相连。
具体实施时，单片机采用MSP430F149单片机，它具有处理能力强、运行速度快、功耗低等优点；MSP430F149单片机外挂有EEPROM存储芯片和时钟 管理芯片，以完成信息储存和时钟管理，是其常规外围设置。
以大堤堤防安全检测为例，按照大坝安全监测模型的要求每隔一定距离设 置一组四个渗压检测点，如图2所示；各组检测点分布在大坝不同的纵截面上， 每一组检测点由一个VW+RTD传感器信号检测仪完成该组的检测任务；如图 3所示，根据大坝的规模大小选择不同个数的VW+RTD传感器信号检测仪通 过级联完成整个大坝的渗压检测和大坝渗压信息的上传任务；要实现整个大坝 的渗压检测除需配备一台带RS232接口的无线收发模块外，还需配备与级联 VW+RTD传感器信号检测仪个数相对应的多台太阳能供电电源和蓄电池，太 阳能供电电源和蓄电池对检测仪的供电由常规电源切换电路实现；上一级管理 系统的PC机可通过无线接收模块与连接有无线收发模块的检测仪进行无线通 讯，接收大坝渗压检测多台VW+RTD传感器信号检测仪的上传渗压检测信息， 通过无线收发模块向多级检测仪发送控制指令，管理系统的PC机通过Internet 送至相关部门的远程服务器、气象数据服务器，从而实现大坝的多点检测，长 距离信息传送的高管理水平的大坝渗压监测系统。
权利要求1、一种用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测仪，包括信号采集电路、信号检测电路，信号采集电路包含多路选择器、至少两个输出端与多路选择器相连的VW+RTD传感器，输出端与多路选择器的振荡信号端相连的、为VW+RTD传感器提供激振信号的激振信号发生器；信号检测电路包括单片机、输出端与单片机数据输入端相连的温度和压力信号调理电路，温度和压力信号调理电路的输入端与多路选择器的输出端相连，激振信号发生器、多路选择器、温度和压力信号调理电路的控制信号端与单片机的控制信号输出端相连；其特征在于还包括含有RS232通讯模块和RS422通讯模块的通讯电路，RS232通讯模块和RS422通讯模块的信号传输端与单片机的信号传输端相连。
2、 根据权利要求1所述的用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测 仪，其特征在于输出端与多路选择器相连的VW+RTD传感器的个数为4个。
专利摘要本实用新型涉及大坝渗压监测，具体是应用单片机技术和计算机通信技术的用于大坝渗压监测的VW+RTD传感器信号检测仪。解决了现有大坝渗压检测设备存在使用范围受限、成本高等问题，该检测仪包括信号采集电路、信号检测电路，还包括含有RS232通讯模块和RS422通讯模块的通讯电路。本实用新型结构合理、简单，使用方便，与国外同类产品相比较具有明显的低成本优势。
文档编号G01L9/00GK201302501SQ200820077230
公开日2009年9月2日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者姜建芳, 梁志友, 黄治文 申请人:梁志友;姜建芳;黄治文