专利名称：大坝无线式安全监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种监测系统，特别涉及一种大坝无线式安全监测系统。
背景技术：
我国江河众多，江河大坝的安全与否关系十分重大，而影响大坝安全分析 的重要依据——大坝浸润线数据能否稳定可靠的测量和实时掌握就显得十分迫 切。
大坝浸润线数据是通过这样的方法得到在大坝的横截面上每隔一段距离 打一个口径很小的井，里面再设置测压管，然后测量测压管内的实际浸润线数 据。目前，许多大坝的实际浸润线数据是依靠传统数据电台传输监测技术来获 取，虽然是自动收集数据，但是是通过市电供电、以电磁波作为传输方式，就 造成抗干扰能力及实时监测性能不好，且需要安装电缆线，使得安装成本高、 周期长；有些大坝的实际浸润线数据是依靠传统有线传输监测技术来获取，但 易引起共模干扰、耗电量高且也需要市电供电。然而，国内有许多大坝分布在 交通不方便、地理位置偏僻、无可靠电源条件的地方，这些地方大多是使用人 工测量，无法实时监测大坝的安全情况。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种大坝无线式安全监测系统，无需市电供电、 实时监测性能高、抗干扰能力好及投资小。该目的通过以下技术方案实现-
一种大坝无线式安全监测系统，包括用于采集现场数据的监测点模块及和 监测点模块通讯连接的远方监测站中心，其特征在于，监测点模块包括供电 模±央，为监测点模块供电，包括顺序连接的太阳能板、充电控制电路及蓄电电 池；传感器，用于监测测压管内的实际浸润线数据；中央处理单元，与所述传 感器连接，用于接收和处理所述数据；下通讯模块，与所述中央处理单元连接， 用于以GPRS或GSM方式与远方监测站中心通讯。本发明的另一个目的是提供一种大坝无线式安全监测系统，能准确地收集 数据。实现该另一目的的方案是所述监测点模块还包括由中央处理单元控制 的传感器清理组件，包括继电器及与继电器电连接的气泵，气泵的气管在传感 器的感应面形成一个环形排气管。
本发明的又一个目的是提供一种大坝无线式安全监测系统，能实时准确地 知道测压管内的水位是否到达理论浸润线。实现该又一目的的方案是所述监 测点模块还包括与中央处理单元连接的水位报警组件，该水位报警组件包括报 警输入电路及与报警输入电路连接的水浸开关。
本发明通过太阳能供电、使用GPRS或GSM的通讯方式，无需市电供电、 实时监测性能高、抗干扰能力好及投资小；通过中央处理单元控制继电器的启 闭进而控制气泵对传感器进行定时清洁，避免工作人员定期到工作现场清理传 感器，保证收集到的数据更加准确；通过在测压管内的理论浸润线位置设置水 浸开关， 一旦水位浸过水浸开关，报警输入电路就会导通，便会触发中央处理 单元上传报警信号，从而实时地监测大坝的安全。此外，本发明还可以提供终 端设置装置，通过与监测点模块进行通讯，根据需要方便地进行现场或提前配 置监测点模块的各种参数；本发明还可以集成多个监测装置，从而实现多种监 测功能，以及集合存储器、按键模块、液晶显示模块等，使得功能更加完善。
图1为本发明的电路结构图2为报警输入电路图3为气泵的气管与传感器的相对位置图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明大坝无线式安全监测系统，包括用于采集现场数据的 监测点模块及和监测点模块通讯连接的远方监测站中心，监测点模块具体包括: 太阳能板、充电控制电路、蓄电电池、稳压模块、中央处理单元、下通讯模块、 本地通讯模块、传感器、通道切换开关、存储器、按键模块、液晶显示模块、 继电器、气泵、水浸开关、报警输入电路。其中，太阳能板、充电控制电路、 蓄电电池组成监测点模块的供电模块，用于将太阳能转化为电能，然后通过稳
4压模块为监测点模块提供相应稳定的电压。传感器与通道切换开关顺序连接， 组成数据采集单元，其中传感器用于监测测压管内的实际浸润线数据，通道切 换开关可以连接用于监测其他数据的监测器件，进而输入给中央处理单元。下 通讯模块与中央处理单元连接，用于将处理后的监测数据发送给远方监测站中 心。本地通讯模块可通讯地连接所述终端设置装置与中央处理单元。继电器与 气泵配合组成传感器清理组件，用于在中央处理单元控制下定时对传感器进行 清洁。所述水浸开关与报警输入电路连接，构成水位报警组件，与中央处理单 元连接。存储器与中央处理单元连接，用于缓存监测数据。按键模块、液晶显 示模块与中央处理单元连接，提供一个人机界面，用于便于现场查看数据。
本实施例中，远方监测站中心包括用于和所述下通讯模块通讯配合的上通 讯模块及与该上通讯模块连接的监听装置。
以下配合具体电路说明本发明的工作原理
中央处理单元为芯片MSP430F147，稳压模块使用两片COMS稳压芯片 RN5RT30A，给中央处理单元、存储器、按键模块、报警输入电路和数据采集单 元等提供相应稳定的电压；通道切换开关可由MAX4636多路开关和MAX4581 多路开关并联连接构成，用于连接其它监测装置，例如雨量计等，实现多种监 测功能，压阻式差分输入信号通过MAX4636多路开关输入给差分仪表放大器 AD8221，再经整形后送给中央处理单元的A/D转换模块，多路4 20mA信号通 过MAX4581多路开关直接输入给中央处理单元的A/D转换模块；传感器采用 CCPS32干式陶瓷电容式压力传感器；下通讯模块都采用GR64通讯模块，监测 点模块和远方监测站中心之间的通讯方式可为GPRS、 GSM;终端设置装置为 一设置了相关软件的电脑，本地通讯模块采用RS232接口芯片MAX3221，终端 设置装置通过可拆的RS232串口通讯线与本地通讯模块连接，实现本地配置操 作；存储器为FM25L256铁电存储器；液晶显示模块采用LCM103显示器，按 键模块与中央处理单元为扫描式连接，当有键盘输入时会给中央处理单元一个 中断信号，中央处理单元会自动扫描实际输入的键值；供电模块可用锂电池 ER26500M组替换。当然，本地通讯模块也可以采用RS485接口芯片，例如 MAX3483。
(结合图3)气泵的气管6在传感器5的感应面形成一个环形排气管7，中 央处理单元控制继电器定时开启，进而控制气泵对传感器的感应面进行多角度 地吹气，保证传感器不会受到水中滋生的微生物、贝壳、藻类等堵塞，达到清 洁传感器的目的，从而也达到提高测量精度的目的，也避免了要工作人员定期
5到现场对传感器清理，清洗对测量精度的影响(在比较受污染的水质中测试) 如表一。
表一
未清洗时间长度下精度每天定期清洗一次下精度
10天90%99.9%
30天80%99.9%
60天60%99.9%
240天50%99%
360天30%99%
(结合图2)报警输入电路采用电平转换芯片LVC14，接线端子CON3的 接口 2和接口 3分别接水浸开关，水浸开关为水电阻，接线端子CON3的接口 1 数字接地，接线端子CON3的接口3与电源连接，接线端子CON3的接口2与 电平转换芯片LVC14的引脚3之间设有滤波等功能的保护电路，水浸开关装在 测压管内的浸润线位置，水浸开关进入水中后就导通报警输入电路，使得电平 转换芯片LVC14的引脚3为高电平和引脚4为低电平，这样报警输入电路就给 中央处理单元一个电平信号，中央处理单元就向远方监测站中心上传报警信息， 使得本监测系统除了从传感器中得到大坝的安全信息，也可以从水位报警组件 得知测压管中的水位是否超过理论浸润线的位置，这了解对大坝的安全非常重 要。
本发明大坝无线式安全监测系统，安装前先配置监测点模块运行参数，可 通过串口线将终端设置装置和本地通讯模块相连，再运行相关的终端设置软件， 在相应的设置界面操作可以配置监测点模块的联网参数、测量参数、存储参数、 报警参数等；联网参数包括服务器IP地址、端口号、GSM号、传送周期、错 开时间、ID号、系统时间；测量参数包括采样周期、量程上限、量程下限； 存储参数包括四个时段设置参数、每个时段存储周期；报警参数包括上限 报警门限、下限报警门限、报警延时、快发周期，快发时长。
配置完参数后，先确认定传感器连线长度，然后投入大坝上的测压管内， 水浸开关装在测压管内的理论浸润线位置处；安装完成后在服务器注册一下该 监测点模块，该监测点模块和远方监测站中心就可以通过下通讯模块和上通讯 模块进行通讯，从而构成一个监测系统。
在中央处理单元的控制下，传感器监测测压管内的实际浸润线数据，中央
6处理单元也可以通过控制通道切换开关选择其他监测装置来监测其他数据，中 央处理单元分别将数据上传给远方监测站中心、存储在监测点模块的存储器中， 便于在天气不好时也能完整地保存数据；工作人员还可以通过按键模块和液晶 显示模块进行现场查询数据，当然也可以通过终端设置装置进行现场修改中央 处理单元的各种运行参数。
当然，本发明不局限于上述实施例，对于本领域普通技术人员而言，基于 上述实施例的、未经创造性劳动的简单替换，应当属于本发明揭露的范围。
权利要求
1、一种大坝无线式安全监测系统，包括用于采集现场数据的监测点模块及和监测点模块通讯连接的远方监测站中心，其特征在于，监测点模块包括供电模块，为监测点模块供电，包括顺序连接的太阳能板、充电控制电路及蓄电电池；传感器，用于监测测压管内的实际浸润线数据；中央处理单元，与所述传感器连接，用于接收和处理所述数据；下通讯模块，与所述中央处理单元连接，用于以GPRS或GSM方式与远方监测站中心通讯。
2、 根据权利要求1所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于，所述监测点 模块还包括由中央处理单元控制的传感器清理组件，包括继电器及与继电器电 连接的气泵，气泵的气管在传感器的感应面形成一个环形排气管。
3、 根据权利要求1所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于，所述监测点 模块还包括与中央处理单元连接的水位报警组件，该水位报警组件包括报警输 入电路及与报警输入电路连接的水浸开关。
4、 根据权利要求3所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于，所述报警输 入电路包括串接的与电源端连接的接线端子、保护电路以及电平转换芯片 LVC14，用于给所述中央处理单元提供一个水位报警的电平信号。
5、 根据权利要求4所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于，所述水浸开 关为水电阻，其装在所述接线端子处，用于导通或截断所述报警输入电路。
6、 根据权利要求1至5任意一项所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于， 所述传感器与中央处理单元之间还顺接着通道切换开关，用于连接多个监测装 置。
7、 根据权利要求1至5任意一项所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于， 所述监测点模块还包括与中央处理单元连接的监测数据存储器。
8、 根据权利要求1至5任意一项所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于， 所述监测点模块还包括与中央处理单元连接的按键模块、液晶显示模块。
9、 根据权利要求1至5任意一项所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于， 还包括与所述监测点模块通讯连接用于更改现场监测参数的终端设置装置、与 中央处理单元连接的用于和所述终端设置装置通讯配合的本地通讯模块。
10、 根据权利要求9所述的大坝无线式安全监测系统，其特征在于，所述本地 通讯模块采用RS232接口芯片或RS485接口芯片中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种大坝无线式安全监测系统，包括用于采集现场数据的监测点模块及和监测点模块通讯连接的远方监测站中心，监测点模块包括供电模块，为监测点模块供电，包括顺序连接的太阳能板、充电控制电路及蓄电电池；传感器，用于监测测压管内的实际浸润线数据；中央处理单元，与所述传感器连接，用于接收和处理所述数据；下通讯模块，与所述中央处理单元连接，用于以GPRS或GSM方式与远方监测站中心通讯。本发明通过太阳能供电、使用GPRS或GSM的通讯方式，无需市电供电、实时监测性能高、抗干扰能力好及投资小。本发明还设置了传感器清理组件来保持数据的准确，还设置了水位报警组件，进一步了解大坝的安全情况。
文档编号G01F23/00GK101498598SQ20091003771
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者周宗南 申请人:珠海市德莱环保科技有限公司