专利名称：使用测量机器人的监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及监测技术，且特别涉及一种适用于大坝、尾矿库的使用测量机器人的监测系统。
背景技术：
测量机器人由于监测精度高，监测手段灵活，可通过接收指令的方式远程完成测量过程，被广泛应用于大坝监测、尾矿库监测、大型建筑物形变监测领域。不同测量机器人的监测精度、监测周期以及通讯方式不同，测量机器人的通信方式有以太网、蓝牙通讯及传统的RS-232接口通讯等方式。目前应用使用较为广泛的几种使用测量机器人的监测系统的设计方案如下一种设计方案是测量机器人采用本地局域网，使用光纤进行通信，在监测站房放置一台计算机通过RS-232接口直接与测量机器人相互连接，发送指令控制机器人运行，监测数据直接保存在该计算机磁盘中。而对大气温度以及大气压力的测量则使用传统的刻度式读数仪，通过机器人站房的监控摄像头拍摄照片，在计算机上利用图像解译程序获取刻度值，以读取温度和气压数值。另一种设计方案是基于测量机器人的远程遥控技术，该监测系统使用能够远程遥控的测量机器人。系统组成由太阳能电池板，铅酸蓄电池，充电控制模块，GPRS网络模块，单片机主控模块以及全站仪，监控中心管理服务器构成。该监测系统在测量机器人中集成了温度气压数字式传感器，测量机器人能够采集现场的气温气压数据。将测量机器人采集的数据以及气温气压数据通过单片机转发传给GPRS模块，再通过GPRS的方式传回监控中心。在该系统中，测量机器人的单片机决定了其所使用的温度/气压传感器的型号，以及其所使用的通讯方式。但现有技术的监测系统，普遍存在如下问题第一种方案中，采用计算机端以像解译的方式获取气温气压数据，其解译精度直接影响气温气压测量精度。同时该方案无法做到测量机器人与气温气压测量数据统一链路通信。在第二种设计方案中，测量机器人与温度/气压传感器的兼容性有要求。即测量机器人所使用的单片机需要与其所使用的温度/气压传感器能够兼容。然而，在实际的监测项目中，由于工程所处的地域不同，传感器所必须适应的温度、湿度参数也不同，因此往往需要根据实际情况选择不同型号的传感器。而更换其他型号的传感器，测量机器人的硬件设计以及软件设计都必须要相应改变以兼容更换的温度/气压传感器。此外，该方案的通信的灵活性不够。例如，有的工程现场铺设有光纤，使用光纤通讯是最节省成本的方式。有的工程属于偏远地区，无法使用GPRS/3G通信，只能使用卫星通信。一旦改变了通信方式，则该系统的硬件部分必须重新开发，软件部分也要做相应的改变。因此，该方案在监测对象发生改变，传感器或者通信方式需要改变时，则需要相应变更系统的软硬件设施，派工程技术人员到监测现场进行维护和更新，增加了人力物力成本。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种使用测量机器人的监测系统。本发明的使用测量机器人的监测系统，包括监测设备、通信转换设备和远程控制设备；所述监测设备包括测量机器人和多个气象传感器，所述测量机器人对监测现场进行测量得到测量数据，所述多个气象传感器获取监测现场的气象数据；所述通信转换设备对所述测量数据和所述气象数据进行集成汇总，并按照预定通信方式进行数据转换，以远程传输的方式传送到远程控制设备；所述远程控制设备根据所述测量数据和气象数据，进行监控和预警；以及通过通信转换设备向测量机器人发送控制命令。本发明的监测系统的兼容性通用性强，维护方便，预警和日志功能为无人值守运行提供保障，能够提高使用测量机器人进行监测的效果。产生了较好的经济效益，也为安全生产起到了保障作用。
图1是本发明的使用测量机器人的监测系统的构建示意图；图2是本发明的监测设备与通信转换模块的连接示意图；图3是本发明的监测设备与远程控制设备的通信示意图。
具体实施例方式体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及所附附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。本发明设计了一种使用测量机器人的监测系统，该监测系统的设计方案如下参见图1所示，该监测系统由三部分组成，监测设备1、通信转换设备2和远程控制设备3。该监测设备I包括测量机器人12和温度/气压传感器等数据采集设备，用于进行监测现场的数据采集，并将采集的监测数据发送到通信转换设备2。该通信转换设备2，用于接收监测设备I发送的监测数据，并进行汇总，按照预定的通信方式进行转换，以远程传输的方式传送到远程控制设备3，其中，可以通过互联网或者专用网等通信方式向远程控制设备3发送数据。该远程控制设备3用于接收通信转换设备2发送的监测数据，通过对监测数据分析和处理，进行监控和预警；此外，当需要改变监控策略时，也可以在远程发送控制命令对监测设备进行控制。以下对监测设备、通信转换模块2和远程控制设备3的具体架构进行详细介绍。如图2所示，该监测设备I主要包括供电模块11、测量机器人12，以及各种用于监测气象的传感器13，如测量温度和大气压力的传感器，该监测设备可根据具体应用场合的需要设置各种传感器。以下以仅设置了较为常用的温度/气压传感器为例进行说明，本领域技术人员了解也可以根据需要增设其他的气象监测传感器。其中，测量机器人的型号可根据实际的需要进行选择，如可以选择莱卡公司的TCA2003，TS30等型号。本发明中的该测量机器人12优选RS-232接口进行通信，由于目前大部分测量机器人均采用RS-232接口通讯，使用RS-232接口，使得监测设备I能够兼容多种型号测量机器人。对于不同类型的测量机器人，根据测量机器人指令协议的不同，可在远程控制设备3对机器人的指令协议进行指定配置。监测设备中的温度传感器具体可选用智能型数字式大气温度传感器，其可以为符合Modbus协议，RS-485接口通讯的用于测量大气温度的传感器。此类传感器型号较多，可根据监测现场的历史气候条件选择不同型号仪器，监测系统均可兼容。对于不同型号仪器，在远程控制服务端需要作出相应的配置，该传感器使用时是外挂在监测站房墙壁上。监测设备中的气压传感器具体可选用智能型数字式大气压力传感器，其可以为符合Modbus协议，RS-485接口通讯的用于测量大气压力的传感器。此类传感器型号也较多，可根据监测现场的历史气候条件选择不同型号仪器，监测系统均可兼容。对于不同型号仪器，在远程控制服务端需要进行相应的配置，该传感器使用时是外挂在监测站房的墙壁上。该供电模块11，用于对监测设备和通信转换模块提供电源，其包括供电防雷模块、UPS和开关电源。供电防雷模块，其外接市电或太阳能供电模块，与UPS (持续供电系统，Uninterruptible Power System)相连。太阳能供电方式可依据当地光照强度和时间进行选择。该供电防雷模块主要作用是防感应雷对设备造成的损坏。UPS提供不间断电源，保证仪器在断电的情况下能够持续供电一段时间。开关电源输入端连接UPS，为监测设备I提供所需的电压。如图1所示，通信转换设备2包括集线器通讯模块21、以太网转换模块22和可扩展通信模块23。该集线器通讯模块21用于集成温度/气压传感器的通信数据，将各传感器的通信数据集成汇总，再转发到以太网转换模块22。以太网转换模块22用于集成测量机器人的RS-232通信数据、温度/气压传感器的RS-485通信数据，并经过转换发送到以太网接口进行发送与接收。可扩展通信模块23为根据监控对象的实际情况选购的通讯模块23，该通信模块23能够选用符合以太网接口的以太网光端机(如光纤通讯)、无线网桥(符合IEEE802.1lb，IEEE802. llg, IEEE802.1ln)以及通讯天线(如使用北斗卫星通信链路)。通过该可扩展通信模块23，使得该监测系统能够采用以太网接口、无线网桥以及通讯天线进行通信。其中带有以太网接口的通讯设备种类较多，能够大大扩充系统的通信灵活性，使得远程通信更为简单。该可外接扩展通信模块23与互联网或者专用网进行连接，就能够与远程控制设备3建立远程连接，以进行远程数据传输和远程控制。此外，还可以在该通信转换设备2中增设一信号防雷器24，用于防止感应雷对精密仪器所造成的损坏。如图1和3所示，该远程控制设备3具体包含日志服务器31、预警服务器32、指令控制服务器33、和数据库服务器34。
日志服务器31用于搭建日志记录服务，记载监控相关日志信息，如对测量机器人进行的远程操控等记录信息，为系统提供日志记录保障。预警服务器32用于搭建预警服务，采用预先设计的预警规则，根据测量机器人和温度/气压传感器所传输的数据，判断是否发出预警。该预警服务器可外接多种预警接口，如短信猫，程控交换机等，从而提供短信以及电话预警方式。该指令服务器33上搭建测量机器人指令控制服务，该服务能够控制测量机器人进行定时观测、分组观测或多测回观测，以满足不同的观测需求。指令控制服务的操作可以积累在日志服务器中便于工作人员查询。该数据库服务器34可以向用户提供数据检索以及数据存储服务。此外，本发明的监测系统的人机交互界面为远程控制与报表系统在线监测软件，其为监测系统的配套软件，便于用户监测系统状态，查看监测数据及生产报表。该软件可以采用C/S (Client/Server,客户机/服务器)的方式或者B/S (Browser/Server,浏览器/服务器)的方式。基于上述的系统机构，本发明的监控系统能够具有如下的有益效果本发明的监测系统使用外置的温度/气压传感器，无需进行图像解译读数。传感器通过集线器通讯模块21进行数据的集成汇总。可以根据具体需要更换传感器的类型，更换传感器不需要改变硬件设计，只需要进行相应的软件配置。本发明的监测系统的设计方案改变了传统的监测系统只能选择测量机器人与传感器匹配的模式，传感器和测量机器人的兼容性强。更换不同型号的测量机器人和传感器，无需对监测装置进行重新设计。在实际应用中，监测对象所在地区的气候条件直接影响传感器的选型，监测项目要求的测量精度直接影响测量机器人的选型，这种设备兼容性使得监测系统能够很好地适用于实际需求。本监测系统的通信方式更为灵活，可根据实际应用情况，选用光纤/无线网桥/GPRS/3G/北斗卫星通信等通信链路。通信的灵活性大大提高，更改通信模式无需改变硬件设计以及软件设计。本案能够在远程跟踪监测系统运行状态，分析故障原因，排除误报警。能够使得监测系统在无人值守的情况下自动探测预警，自动以短信或电话的形式报警。同时指令服务器的架设使得软件升级简单易行，而不必到监测站房进行升级，节省了人力成本。因此，本发明的监测系统的兼容性通用性强，维护方便，预警和日志功能为无人值守运行提供保障，能够提高使用测量机器人进行监测的效果。产生了较好的经济效益，也为安全生产起到了保障作用。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种使用测量机器人的监测系统，包括监测设备、通信转换设备和远程控制设备； 所述监测设备包括测量机器人和多个气象传感器，所述测量机器人对监测现场进行测量得到测量数据，所述多个气象传感器获取监测现场的气象数据； 所述通信转换设备对所述测量数据和所述气象数据进行集成汇总，并按照预定通信方式进行数据转换，以远程传输的方式传送到远程控制设备； 所述远程控制设备根据所述测量数据和气象数据，进行监控和预警；以及通过通信转换设备向测量机器人发送控制命令。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述测量机器人使用RS-232接口进行通信。
3.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述气象传感器使用RS-485接口进行通信。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述通信转换设备包括集线器通讯模块、以太网转换模块和可扩展通信模块。
所述集线器通信模块用于将各气象传感器采集的数据进行集成汇总，发送到以太网转换模块； 所述以太网转换模块用于集成所述测量机器人的通信数据和所述气象传感器的通信数据，并经转换后通过以太网接口进行发送； 所述可扩展通信模块与以太网接口连接，采用预设的通信模式与互联网或者专用网建立远程连接。
5.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述可扩展通信模块为以太网光端机、无线网桥或通讯天线。
6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述远程控制设备包括 日志服务器，用于提供监测系统的日志记录服务； 预警服务器，其预先设定了预警规则，根据测量数据和气象数据，判断是否发出预警； 指令服务器，用于向测量机器人发送控制命令。
7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述预警服务器与短信猫连接，以短信的方式发出预警信息；或者所述预警服务器与程控交换机连接，以电话预警的方式发出预警信息。
8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述监测设备的供电模块包括供电防雷模块、持续供电系统和开关电源； 该供电防雷模块，其外接市电或太阳能供电模块，并与持续供电系统相连，所述开关电源输入端连接持续供电系统，为监测设备提供所需电压。
全文摘要
本发明公开了一种使用测量机器人的监测系统，包括监测设备、通信转换设备和远程控制设备；监测设备包括测量机器人和多个气象传感器，测量机器人对监测现场进行测量得到测量数据，多个气象传感器获取监测现场的气象数据；通信转换设备对所述测量数据和所述气象数据进行集成汇总，并按照预定通信方式进行数据转换，以远程传输的方式传送到远程控制设备；远程控制设备根据所述测量数据和气象数据，进行监控和预警；以及通过通信转换设备向测量机器人发送控制命令。
文档编号G01D21/02GK103017824SQ20121050535
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者金俊, 杜年春 申请人:中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司