专利名称：无线传输声发射监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于岩体声发射监测技术领域，具体涉及一种基于无线通讯网进行声发射数据采集传输的声发射监测系统。
背景技术：
随着国民经济的发展，大型矿井、高陡露天边坡、大型铁路隧道、高层建筑、高架桥、大型水电库坝相继建成和投入使用，加之超期服役的老旧构筑物和设施等，近年来事故灾害明显增多，由于缺少先进的安全监控手段方法，危害严重。声发射检测技术用可用作岩石、混凝土等构建筑物安全检测评价与危险预报。用声发射检测技术进行安全监测与危险预报具有危险预报提前量大的特点，为采取预防措施提供宝贵的时间。采用声发射检测技术进行灾害预报，需要大量的、分布现场的数据，这些数据通过某种通讯方式，比如工业现场总线或者局域网等等，将这些采集的现场数据传输到主机进行处理。目前对于采集数据的传输，大多采用有线方式，如RS485，CAN总线等。这些有线的网络一般常用于工厂、实验室等位置相对集中和固定，网络布设较为方便的地方。但对于野外数据采集，有线通讯方式显现出明显的缺点。首先是采集点分布较为分散和不固定，加之地形和地质状况的复杂多样，采用有线传输方式的网络布设，维护都会耗费相当多的人力物力和财力。所以，无线传输方式就具有了非常独特的优势。目前比较常见的无线通讯方式，主要有两大类1、自建的无线电通讯网络，比如传统的微波通讯，无线数传电台通讯等；2、公共无线通讯网络，第三方运营商提供的付费服务，如GSM，GraS，CDMA，SMS等.在数据实时采集通讯方面，公共网络所提供的功能，目前还存在较多的问题，除需要不断的按规定缴纳使用费用外，更大的问题是实时性和可靠性都不能满足要求，在通讯繁忙时，也可能造成系统通讯的崩溃。而传统数传电台，由于早已广泛应用于电力和供水等领域的监测和各种指挥调度，普遍采用的是频率在400M以下频段，存在通讯速率低，频道拥挤且需申请等诸多弊病。20世纪90年代以来，随着嵌入式系统、无线通信、网络及MEMS等技术的快速发展， 具有感知、计算和无线网络通信能力的传感器，以及由其构成的无线传感器网络(WSN)引起了世界许多国家的军事部门、工业和学术界的极大关注。
发明内容本实用新型的目的是针对目前声发射检测技术中野外数据采集传输中存在的不足，提供一种基于无线通讯网进行声发射数据采集传输的声发射监测系统，解决复杂环境下的声发射监测问题。本实用新型目的通过下述技术解决方案实现无线传输声发射监测系统，包括监控主机、若干个监测采集终端，监控主机和采集终端之间采用无线通讯连接，形成一个主从式结构的监测系统网络，整个监测系统的硬件全部采用工业级的元件和部件。监控主机包括工业控制计算机，以及设置在工业控制计算机内的无线电模块和监测软件，监控主机为无线数据传输系统网络的主站。采集终端包括采集模块，在采集模块上设置无线电模块，采集模块与探头连接，采集模块采用蓄电池组加太阳能板供电，采集模块采用铝合金金属外壳，采集终端为无线数据传输系统网络的从站。本系统各部分的协调工作，都是建立在相互通讯的基础之上的。所以通讯方式的选择和应用决定了整个系统的运行是否可靠和高效。根据实际应用的需要，本系统采用的是基于无线通讯的方式。本系统中的无线电信号，运行在世界通用的自由频段上(ISM 430M频段)，本系统中无线电模块之间，存在相互关系，形成无线通讯组网。本系统的无线通讯组网采用带差转 (转发)的点对多点形式，就是选择合适的地点安装架设差转(转发)站点和设备，以起到对无线电信号进行中继的作用。本实用新型的有益效果是1、本系统无线通讯协议，支持可选的一次转发功能，也就是每个采集点兼顾数据采集和差转(转发)通讯的功能。不仅可以有效增加传输距离弥补小功率无线电通讯距离的不足，而且不必选用昂贵的大功率电台，降低了系统的复杂度。通过最佳通讯路由的选择，避开直线传输中的障碍物，以达到最佳的通讯效果，具有高接受灵敏度、低发射功率和收发转换快速、数据传输高速可靠等特点。2、整个系统硬件全部采用工业级的元件和部件，满足在无人的野外恶劣环境下系统的长期正常工作。3、采用低功耗的设计，保证在蓄电池供电条件下，系统的长时间运行。4、本系统处理数率较高、数据传输量大，采用无须许可的、合适、低价的无线通信传输方式来保证数据采集系统正常工作。5、采集模块采用小体积设计的铝合金金属外壳，提供可靠的防护同时满足灵活性的要求。
图1为无线传输声发射监测系统示意图图2为带转发的点对多点形式的无线通讯组网示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明无线传输声发射监测系统，包括监控主机、监测采集终端、无线通讯组网，三者形成一个主从式结构的监测系统网络。监控主机包括工业控制计算机，以及设置在工业控制计算机内的无线电模块和监测软件，监控主机为无线数据传输系统网络的主站。其中监测软件完成整个监测系统的通讯管理，监测数据库管理和监测数据的实时显示。其中[0029]通讯管理*采集单元通讯状态，工作状态和传输路由的指示及设置。*采集单元同步和工作模式的设置。*采集单元内部温度及工作电压的指示。数据库管理*基于MS SQL krver的数据库管理，连入局域网可以为其他计算机提供共享的数据库数据。*灵活的历史数据查询。监测数据实时显示*以图表和棒状图实时显示系统采集的数据*可设置的取值范围和报警极限监测采集终端包括采集模块，在采集模块上设置无线电模块，采集模块与探头连接，采集模块采用蓄电池组供电，采集模块采用铝合金金属外壳，采集终端为无线数据传输系统网络的从站。采集终端负责声发射信号数据的采集、调理、存储以及传送。每个采集单元拥有可设置的唯一识别地址，并且同时具备数据采集和传输转发一体的功能。本系统支持的最大采集单元数为64个。其特性*速度可达25MIPS的工业级高速51内核微处理器作为采集单元的处理核心*存储深度达3500min的大容量存储器(SRAM)，可使主机长时间(2天)处于脱机状态而不丢失数据。*可靠的看门狗定时器可有效防止意外死机的状况发生。*光电隔离的通讯端口。*独立的电源管理，保证最大限度延长蓄电池的使用时间。*内部温度检测报警和电瓶电压检测报警。.*防水、防电磁干扰的铝合金外壳。本系统的无线电模块之间形成无线通讯组网，本无线通讯组网采用带差转(转发) 的点对多点形式。本系统采用的是协议转发的技术，利用软件的方式，将传输内容以接力的方式传递。如图2所示，任何一个从站点Sn到主站M的路径中，只要存在一个Sn和M都能与之建立可靠通讯的站点&，那么即使Sn和M彼此并不能直接建立可靠的通讯，但通过这个&站点的转发，也能在主站点M和从站点Sn之间，建立一个可靠的通讯通道。这种形式组网的优势，一方面避免了增设专门的差转(转发)站点和设备，另一方面，每个从站除了负责本站点数据的通讯功能之外，从原理上来说，都可以兼顾作为一个转发站点来使用。这样就大大提高了每个从站站点的利用率，简化了系统的组网结构和降低了整个系统的成本。
权利要求1.无线传输声发射监测系统，包括监控主机、若干个监测采集终端，其特征是监控主机和采集终端之间采用无线通讯连接，形成一个主从式结构的监测网络系统。
2.如权利要求1所述的无线传输声发射监测系统，其特征是监控主机包括工业控制计算机，以及设置在工业控制计算机内的无线电模块和监测软件，监控主机为无线数据传输系统网络的主站。
3.如权利要求1所述的无线传输声发射监测系统，其特征是采集终端包括采集模块， 在采集模块上设置无线电模块，采集模块与探头连接，采集模块采用蓄电池组和太阳能板供电，采集模块采用铝合金金属外壳，采集终端为无线数据传输系统网络的从站。
4.如权利要求1-3所述的无线传输声发射监测系统，其特征是无线电模块之间形成无线通讯组网，无线通讯组网采用带差转的点对多点形式。
专利摘要本实用新型涉及一种基于无线通讯网进行声发射数据采集传输的声发射监测系统，包括监控主机、若干个监测采集终端，监控主机和采集终端之间采用无线通讯连接，形成一个主从式结构的监测网络系统，监控主机包括工业控制计算机，以及设置在工业控制计算机内的无线电模块和监测软件，监控主机为无线数据传输系统网络的主站，采集终端包括采集模块，在采集模块上设置无线电模块，采集模块与探头连接，采集模块采用蓄电池组和太阳能板供电，采集终端为无线数据传输系统网络的从站。本实用新型具有高接受灵敏度、低发射功率和收发转换快速、数据传输高速可靠等优点。
文档编号G01N29/14GK202002913SQ20112003477
公开日2011年10月5日 申请日期2011年1月31日 优先权日2011年1月31日
发明者张丽, 施晶, 汪晓霖, 汪道林, 程慧高, 罗成彦, 蒋贤成 申请人:中钢集团武汉安全环保研究院有限公司