一种基于GPRS通信的泥石流次声监测系统及其方法与流程

文档序号:11944784阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于GPRS通信的泥石流次声监测系统,包括:现场子系统以及PC上位机模块(7);所述现场子系统包括:STM32F407主控模块(1)、GPRS通信模块(2)、状态采集模块(3)、信号采集模块(4)、外部存储模块(5);以及外部IO模块(6);其中,

所述STM32F407主控模块(1)用于控制现场子系统中的各模块;

所述GPRS通信模块(2)用于与所述PC上位机模块(7)进行文件传输;

所述状态采集模块(3)用于采集工作电源状态和/或工作环境的温度,产生时间警告,并经由所述GPRS通信模块(2)发送给所述PC上位机模块(7);

所述状态采集模块(3)进一步用于判断是否启动次声数据的采样任务;

所述信号采集模块(4)用于获取次声数据,并将所获取的次声数据存储至所述外部存储模块(5);

所述外部存储模块(5)用于存储次声数据,并在预设条件下将所存储的次声数据经由所述GPRS通信模块(2)发送给所述PC上位机模块(7);

所述外部IO模块(6),用于扩展输入输出设备。

2.如权利要求1所述的泥石流次声监测系统,其特征在于:

所述STM32F407主控模块(1)包括第一串口通信单元(11),第二串口通信单元(12),RTC实时时钟(13),ADC数模转换单元(14),SPI总线控制单元(15),I2C总线控制单元(16),USB OTG控制单元(17),FSMC控制单元(18),SDIO控制单元(19),第一外部中断接口(110),第二外部中断接口(111),四路GPIO接口(112);

所述GPRS模块(2)包括SIM900A通信串口(21)、SIM900A射频天线(22)和SIM900A Ring接口(23);其中,SIM900A通信串口(21)与STM32F407主控模块(1)的第二串口通信单元(12)相连,用于对GPRS模块(2)的配置以及和所述STM32F407主控模块(1)之间的数据传输;SIM900A射频天线(22)通过GPRS网络连接到PC上位机模块(7)的FTP服务器(72)端口,用于与PC上位机模块(7)进行文件传输;SIM900A Ring接口(23)与STM32F407主控模块(1)的第一外部中断接口(110)相连,用于通过GPRS模块(2)的来电唤醒睡眠中的系统;

所述状态采集模块(3)包括蓄电池电压采集电路(31),设备温度采集电路(32)和阈值触发采集电路(33);所述蓄电池电压采集电路(31),所述设备温度采集电路(32)以及所述阈值触发采集电路(33)分别与STM32F407主控模块(1)的ADC数模转换单元(14)相连;其中,蓄电池电压采集电路(31)用于检测工作电源状态,当低于所设置的门限值时将产生事件警告并经由所述GPRS模块(2)发送给PC上位机模块(7);设备温度采集电路(32)用于检测设备工作环境的温度,当超过所设置的门限值时将产生事件警告并经由所述GPRS模块(2)发送给PC上位机模块(7);阈值触发采集电路(33)与信号采集模块(4)的检波比较电路(44)相连,用于获得检波比较电路(44)输出的电平值,当电平值超过所设置的阈值时启动采样任务,获取次声数据;

所述信号采集模块(4)包括外部模数转换器单元(41),数字电位器单元(42),信号采集与滤波电路(43),检波与比较电路(44);外部模数转换器单元(41)与STM32F407主控模块(1)的SPI总线控制单元(15)相连,通过SPI接口控制外部模数转换器单元(41)工作,并获取采样转换后的值;同时外部模数转换器单元(41)也与信号采集与滤波电路(43)相连;数字电位器单元(42)与STM32F407主控模块(1)的I2C总线控制单元(16)相连,用于设置检波比较电路(44)的比较阈值;信号采集与滤波电路(43)分别与外部模数转换器单元(41)和检波比较电路(44)相连,将采集到次声数据分别发送给外部模数转换器单元(41)和检波比较电路(44);检波比较电路(44)与信号采集滤波电路(43),数字电位器单元(42)以及状态采集模块的(3)的阈值触发采集电路(33)相连,结合数字电位器单元(42)的值,对滤波后的信号做检波与比较操作,将输出的结果传给阈值触发采集电路(33)进行判别;当启动采样任务后,将经由外部模数转换器单元(41)转换后的数据存储至外部存储模块(5);

所述外部存储模块(5)包括FRAM单元(51),USB OTG接口(52),SRAM单元(53),SDIO接口(54);FRAM单元与STM32F407主控模块(1)的I2C总线控制单元(16)相连,STM32F407主控模块(1)将设备启动的参数配置保存在FRAM中,当检测不到SD卡时,将从FRAM获取启动参数启动系统;USB OTG接口(52)与STM32F407主控模块(1)的USB OTG控制单元(17)相连,利用此接口作为USB设备与PC机进行USB通信,将SD卡中的文件传输到PC机中;SRAM单元(53)与STM32F407主控模块(1)的FSMC控制单元相连,通过FSMC接口控制SRAM单元(53),以用于HHT算法的运算;SDIO接口(54)与STM32F407主控模块(1)的SDIO控制单元(19)相连,通过SDIO接口控制外部接入的SD卡,用于存储启动配置文件,日志文件和原始数据文件以及处理结果文件;

所述外部IO模块(6)包括按键IO接口(61)和四路输入输出接口(62);按键IO接口(61)与STM32F407主控模块(1)的第二外部中断接口相连,通过外部按键可唤醒处于睡眠状态中的系统;四路输入输出接口(62)与STM32F407主控模块(1)的四路GPIO接口(112)相连,可通过此接口外扩需要的输入输出设备;

所述PC上位机模块(7)包括COM口(71)与FTP服务器(72);其中,COM口(71)与STM32F407主控模块(1)的第一串口通信单元相连,进行命令交互与文件传输;FTP服务器(72)通过GPRS网络与GPRS通信模块(2)相连,用于远程的数据文件传输。

3.一种如权利要求1或2所述系统的基于GPRS通信的泥石流次声监测方法,其特征在于:

步骤201:上电;

步骤202:所述PC上位机模块(7)初始化;以及现场子系统初始化;其中所述STM32F407主控模块(1)、所述GPRS通信模块(2)、所述状态采集模块(3)、所述信号采集模块(4)、所述外部存储模块(5);以及所述外部IO模块(6)分别进行初始化,获取初始化操作结果;

步骤203:判断初始化操作结果是否出现致命等级错误,若出现则进入步骤215;否则进入步骤204;

步骤204:硬件初始化完成后进行操作系统初始化;

步骤205:判断是否初始化成功,若失败进入步骤215,否则进入步骤206;

步骤206:创建系统启动任务,最后启动操作系统;

步骤207:启动操作系统后,操作系统启动任务创建系统需要的任务,其中包括文件存储任务,采集任务,数据处理任务,设备状态监测任务,通信任务;文件系统挂载,设备启动参数获取,铁电存储器更新,GPRS通信接口配置,外部SRAM测试;

步骤208:完成启动程序后,泥石流次声监测系统启动任务挂起自身,操作系统根据需求和事件开始在各个任务之间进行调度;

步骤209:判断检波比较电路(44)输出的电平值是否超过所设置的阈值;若超过则进入步骤210;

步骤210:启动次声数据采集任务,从所述外部模数转换器单元(41)中获取次声数据;

步骤211:判断是否采集满1024个采样点,如果满1024个点,则进入步骤212;如果否,则返回步骤210继续启动采集任务;

步骤212:对所述1024采样点的次声数据进行HHT算法分析,在所述外部存储模块(5)存储所述分析结果;进入步骤213;

步骤213:判断是否达到采集次数;如果到达采集次数,进入步骤214,如果否,则返回步骤210继续启动采集任务;

步骤214:完成一次采集操作,将采集的经过HHT算法分析后的次声数据经由所述GPRS通信模块(2)发送给所述PC上位机模块(7);

步骤215:系统错误,进行死循环报警。

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