一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，包括控制器，分别与控制器相连接的储存器、模数转换单元和无线信号发射单元，与模数转换单元相连接的震动传感器等。本发明的声光报警电路中设置有光电耦合器，其巧妙的利用了光电耦合器的电绝缘能力和抗干扰能力，相比传统的声光报警电路，其具有更高的防击穿能力，极大的提高了本发明的稳定性，避免本发明出现误动作。本发明的低失真抗干扰信号处理单元采用了独特的低失真放大电路和闭环调节干扰隔离电路结合使用，该低失真放大电路可以确保模拟信号在放大后保持很高的保真度；闭环调节干扰隔离电路可以彻底的对干扰信号进行隔离，避免干扰信号影响本发明的检测精度而造成误报警现象。
【专利说明】
一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统
技术领域
[0001]本发明涉及监测技术领域，具体是指一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统。【背景技术】
[0002]加筋土挡墙是由拉筋、墙面板以及填土构成的一种新型复合支挡结构物。相对于传统的重力式挡土墙，加筋土挡墙为一种柔性结构，具有较好的变形协调性和抗震性能，对地基的承载要求也不高，且具有很好的经济性和造型美观性等一些基他结构无法比拟的优越性;因此，其被广泛应用于公路、水利、城市建设以及铁路等工程。
[0003]在发生地震或地基沉降等情况时，加筋土挡墙由于受到外力冲击而产生震动，如果震动过大容易导致加筋土挡墙坍塌，带来很大的安全隐患。针对上述问题，目前通常采用震动报警系统对加筋土挡墙所产生的震动进行检测并在震动过大时报警以提醒周围群众及时撤离。然而，现有的震动报警系统容易受到干扰信号的影响，导致其发生误报警现象， 使震动报警系统无法起到有效的报警效果，给周围群众的生命、财产安全带来很大的威胁。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服目前并没有很好的报警系统能够在加筋土挡墙产生很大震动时发出警报的缺陷，提供一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，包括控制器，分别与控制器相连接的储存器、模数转换单元和无线信号发射单元，与模数转换单元相连接的震动传感器，通过无线网络与无线信号发射单元相连接的无线信号接收单元，以及与无线信号接收单元相连接的PC电脑;为了更好的实现本发明，本发明还包括与控制器相连接的声光报警电路，以及设置在震动传感器和模数转换单元之间的低失真抗干扰信号处理单元。
[0006]进一步的，所述低失真抗干扰信号处理单元由低失真放大电路，与低失真放大电路相连接的闭环调节干扰隔离电路组成。
[0007]所述低失真放大电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，正极与放大器P1的正极相连接、负极与放大器P1的负极端相连接的电容C2，正极与放大器P1的负极相连接、负极接地的电容C1，串接在放大器P1的正极和电容C1的负极之间的电阻R1，串接在电容C1的正极和三极管VT1的集电极之间的电阻R2，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地的电阻R4，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接的二极管D1，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端经电阻R5后接地的电阻R6，N极与电阻R5和电阻R6的连接点相连接、P极经电容C3后与三极管VT2的基极相连接的二极管D3，N 极与二极管D3的P极相连接、P极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D2,串接在二极管D2 的P极和三极管VT2的基极之间的电阻R7，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极则与三极管VT1的基极相连接的电容C4,以及N极与三极管VT1的基极相连接、P极则与闭环调节干扰隔离电路相连接的二极管D4组成;所述放大器P1的正极与震动传感器相连接;所述放大器 P2的输出端同时与三极管VT2的基极和闭环调节干扰隔离电路相连接、其负极接地;所述三极管VT1的基极与闭环调节干扰隔离电路相连接;所述三极管VT2的集电极接15V电压。
[0008]所述闭环调节干扰隔离电路由三极管VT3,三极管VT4,三极管VT5,三极管VT6,正极与放大器P2的输出端相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C5，P极与三极管VT4 的集电极相连接、N极经电阻R8后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D5, 一端与三极管 VT3的发射极相连接、另一端经电阻Rl 1后与三极管VT4的发射极相连接的电阻R9，负极与三极管VT6的集电极相连接、正极经电感L2后与二极管05的_及相连接的电容C7, 一端与三极管VT4的基极相连接、另一端与模数转换单元相连接的电阻R12,串接在三极管VT5的发射极和二极管D4的P极之间的电阻R10,一端与二极管D4的P极相连接、另一端经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接的电感L1，以及正极与三极管VT5的基极相连接、负极与三极管VT6 的基极相连接的电容C6组成；所述三极管VT5的集电极与电阻R9和电阻R11的连接点相连接。
[0009]所述声光报警电路由三极管VT7，三极管VT8，三极管VT9，三极管VT10，光电耦合器 U，负极经电阻R15后与三极管VT7的基极相连接、正极则与控制器相连接的电容C8，P极与三极管VT8的发射极相连接、N极经电阻R14后与电容C8的负极相连接的二极管D6,一端与三极管VT7的发射极相连接、另一端接地的电阻R16，一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端经电阻R18后与光电親合器U的第一输入端相连接的电阻R17，N极经电阻R19后与光电親合器U的第一输出端相连接、P极与三极管VT9的集电极相连接的二极管D7,正极与光电耦合器 U的第一输出端相连接、负极与三极管VT9的基极相连接的电容C9,串接在三极管VT9和发射极和三极管VT10的集电极之间的电阻R21，正极与三极管VT9的发射极相连接、负极顺次经报警器BL和指示灯VL以及电阻R20后与光电耦合器U的第二输出端相连接的电容C11，一端与三极管VT10的发射极相连接、另一端接地的电阻R22,以及正极与光电耦合器U的第二输出端相连接、负极与三极管VT10的基极相连接的电容C10组成;所述三极管VT8的基极与三极管VT7的集电极相连接、其集电极则与光电耦合器U的第二输入端相连接;所述二极管D7 的N极接15V电压。
[0010]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:[〇〇11](1)本发明在加筋土挡墙产生的震动大于最大允许值时发出报警信号，通知周围的人及时撤离；同时，本发明还可以把实时采集到的震动数据通过无线网络发送给监控室， 监控人员可以根据实时变化的震动数据来分析加筋土挡墙的受力情况。
[0012](2)本发明的声光报警电路中设置有光电耦合器，其巧妙的利用了光电耦合器的电绝缘能力和抗干扰能力，相比传统的声光报警电路，其具有更高的防击穿能力，极大的提高了本发明的稳定性，避免本发明出现误动作。
[0013](3)本发明的低失真抗干扰信号处理单元采用了独特的低失真放大电路和闭环调节干扰隔离电路结合使用，该低失真放大电路可以确保模拟信号在放大后保持很高的保真度；闭环调节干扰隔离电路可以彻底的对干扰信号进行隔离，避免干扰信号影响本发明的检测精度而造成误报警现象。【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为本发明的低失真抗干扰信号处理单元的电路结构示意图。
[0016]图3为本发明的声光报警电路的结构示意图。【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。
[0018]实施例
[0019]如图1所示，本发明的基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，主要由控制器， 储存器，声光报警电路，模数转换单元，低失真抗干扰信号处理单元，震动传感器，无线信号发射单元，无线信号接收单元以及PC电脑9部分组成。
[0020]其中，该控制器采用AT89S51单片机来实现。该震动传感器设置在加筋土挡墙的基面，用于采集加筋土挡墙的震动信号，其优先采用YT-JB3型智能震动探测器来实现。该低失真抗干扰信号处理单元的输入端与震动传感器的信号输出端相连接。该模数转换单元采用 ADC0832转换芯片，其CH1管脚与低失真抗干扰信号处理单元的输出端相连接，其D0管脚则与AT89S51单片机的P0管脚相连接。该储存器用于预先储存加筋土挡墙所允许的最大震动值，其与AT89S51单片机的PSEN管脚相连接。该无线信号发射单元相连接则与AT89S51单片机的P1.1管脚相连接。该无线信号发射单元则通过无线网络与无线信号接收单元相连接。 该PC电脑则与该无线信号接收单元的输出端相连接。该声光报警电路则与AT89S51单片机的P1.2管脚相连接。该无线信号发射单元优先采用BCM1A无线信号发射模块，该无线信号接收单元优先采用BCM1B无线信号接收模块来实现。[〇〇21]如图2所示，该低失真抗干扰信号处理单元由低失真放大电路，与低失真放大电路相连接的闭环调节干扰隔离电路组成。[〇〇22]其中，该低失真放大电路由放大器P1，放大器P2,三极管VT1，三极管VT2,电阻R1， 电阻R2,电阻R3,电阻R4,电阻R5,电阻R6,电阻R7,电容C1，电容C2,电容C3,电容C4,二极管 D1，二极管D2,二极管D3以及二极管D4组成。[〇〇23]连接时，电容C2的正极与放大器P1的正极相连接、其负极与放大器P1的负极端相连接。电容C1的正极与放大器P1的负极相连接、其负极接地。电阻R1串接在放大器P1的正极和电容C1的负极之间。电阻R2串接在电容C1的正极和三极管VT1的集电极之间。电阻R4的一端与三极管VT1的发射极相连接、其另一端接地。二极管D1的N极与放大器P2的正极相连接、 其P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接。电阻R6的一端与放大器P2的输出端相连接、 其另一端经电阻R5后接地。二极管03的_及与电阻R5和电阻R6的连接点相连接、其P极经电容C3后与三极管VT2的基极相连接。二极管02的~极与二极管D3的P极相连接、其P极与三极管VT2的集电极相连接。电阻R7串接在二极管D2的P极和三极管VT2的基极之间。电容C4的正极与三极管VT2的发射极相连接、其负极则与三极管VT1的基极相连接。二极管D4的N极与三极管VT1的基极相连接、其P极则与闭环调节干扰隔离电路相连接。
[0024]同时，所述放大器P1的正极与震动传感器相连接;所述放大器P2的输出端同时与三极管VT2的基极和闭环调节干扰隔离电路相连接、其负极接地。所述三极管VT1的基极与闭环调节干扰隔离电路相连接。所述三极管VT2的集电极接15V电压。该低失真放大电路可以确保模拟信号在放大后保持很高的保真度。
[0025]另外，所述闭环调节干扰隔离电路由三极管VT3,三极管VT4,三极管VT5,三极管乂丁6，电阻1?8，电阻1?9，电阻1?10，电阻1?11，电阻1?12，电阻1?13，电感11，电感12，电容05，电容 C6，电容C7以及二极管D5组成。[〇〇26]连接时，电容C5的正极与放大器P2的输出端相连接、其负极与三极管VT3的基极相连接。二极管D5的P极与三极管VT4的集电极相连接、其N极经电阻R8后与三极管VT3的集电极相连接。电阻R9的一端与三极管VT3的发射极相连接、其另一端经电阻R11后与三极管VT4 的发射极相连接。电容C7的负极与三极管VT6的集电极相连接、其正极经电感L2后与二极管 〇5的_及相连接。电阻R12的一端与三极管VT4的基极相连接、其另一端与ADC0832转换芯片的CH1管脚相连接。电阻R10串接在三极管VT5的发射极和二极管D4的P极之间。电感L1的一端与二极管D4的P极相连接、其另一端经电阻R13后与三极管VT6的发射极相连接。电容C6的正极与三极管VT5的基极相连接、其负极与三极管VT6的基极相连接。所述三极管VT5的集电极与电阻R9和电阻R11的连接点相连接。该闭环调节干扰隔离电路可以彻底的对干扰信号进行隔离。
[0027]低失真抗干扰信号处理单元采用了独特的低失真放大电路和闭环调节干扰隔离电路结合使用，该低失真放大电路可以确保模拟信号在放大后保持很高的保真度，信号经过低失真放大电路处理后使闭环调节干扰隔离电路能够更加准确的识别出干扰信号，并对干扰信号进行隔离，如此，通过两个电路的结合可以更加彻底的对干扰信号进行隔离，避免干扰信号影响本发明的检测精度，使本发明可以更加准确的发出警报。[〇〇28]为了更好的实施本发明，如图3所示，该声光报警电路由三极管VT7，三极管VT8，三极管VT9,三极管VT10,光电耦合器U，电阻R14,电阻R15,电阻R16,电阻R17,电阻R18,电阻 R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电容C8，电容C9，电容C10，电容Cl 1，报警器BL，指灯灯VL， 二极管D6以及二极管D7组成。[〇〇29]其中，电容C8的负极经电阻R15后与三极管VT7的基极相连接、其正极则与AT89S51 单片机的P1.2管脚相连接。二极管D6的P极与三极管VT8的发射极相连接、其N极经电阻R14 后与电容C8的负极相连接。电阻R16的一端与三极管VT7的发射极相连接、其另一端接地。电阻R17的一端与三极管VT7的集电极相连接、其另一端经电阻R18后与光电親合器U的第一输入端相连接。二极管〇7的_及经电阻R19后与光电耦合器U的第一输出端相连接、其P极与三极管VT9的集电极相连接。电容C9的正极与光电耦合器U的第一输出端相连接、其负极与三极管VT9的基极相连接。电阻R21串接在三极管VT9和发射极和三极管VT10的集电极之间。电容C11的正极与三极管VT9的发射极相连接、其负极顺次经报警器BL和指示灯VL以及电阻 R20后与光电耦合器U的第二输出端相连接。电阻R22的一端与三极管VT10的发射极相连接、 其另一端接地。电容C10的正极与光电耦合器U的第二输出端相连接、其负极与三极管VT10 的基极相连接。所述三极管VT8的基极与三极管VT7的集电极相连接、其集电极则与光电耦合器U的第二输入端相连接。所述二极管07的~极接15V电压。
[0030]该声光报警电路中设置有光电耦合器，其巧妙的利用了光电耦合器的电绝缘能力和抗干扰能力，相比传统的声光报警电路，其具有更高的防击穿能力，极大的提高了本发明的稳定性，避免本发明出现误动作。
[0031]工作时，该震动传感器采集加筋土挡墙的震动信号并把信号传输给低失真抗干扰信号处理单元，该低失真抗干扰信号处理单元对信号进行处理后发送给模数转换单元，该模数转换单元把模拟信号转换为数字信号后面发送给控制器，控制器对信号进行识别处理并与预先储存在储存器中的数值进行比较，当加筋土挡墙的震动超过储存在储存器中的数值时发送信号给声光报警电路，使声光报警电路报警。同时该控制器还把信号发送给无线信号发射单元，由无线信号发射单元通过无线网络发送给无线信号接收单元，监测人员通过PC电脑即可了解监测结果。
[0032]如上所述，便可很好的实现本发明。
【主权项】
1.一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，包括控制器，分别与控制器相连接 的储存器、模数转换单元和无线信号发射单元，与模数转换单元相连接的震动传感器，通过 无线网络与无线信号发射单元相连接的无线信号接收单元，以及与无线信号接收单元相连 接的PC电脑;其特征在于，还包括与控制器相连接的声光报警电路，以及设置在震动传感器 和模数转换单元之间的低失真抗干扰信号处理单元。2.根据权利要求1所述的一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，其特征在于， 所述低失真抗干扰信号处理单元由低失真放大电路，与低失真放大电路相连接的闭环调节 干扰隔离电路组成。3.根据权利要求2所述的一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，其特征在于， 所述低失真放大电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，三极管VT2，正极与放大器P1的正 极相连接、负极与放大器P1的负极端相连接的电容C2，正极与放大器P1的负极相连接、负极 接地的电容C1，串接在放大器P1的正极和电容C1的负极之间的电阻R1，串接在电容C1的正 极和三极管VT1的集电极之间的电阻R2，一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端接地的 电阻R4，N极与放大器P2的正极相连接、P极经电阻R3后与放大器P1的输出端相连接的二极 管D1，一端与放大器P2的输出端相连接、另一端经电阻R5后接地的电阻R6，N极与电阻R5和 电阻R6的连接点相连接、P极经电容C3后与三极管VT2的基极相连接的二极管D3，N极与二极 管D3的P极相连接、P极与三极管VT2的集电极相连接的二极管D2,串接在二极管D2的P极和 三极管VT2的基极之间的电阻R7，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极则与三极管VT 1的 基极相连接的电容C4,以及N极与三极管VT1的基极相连接、P极则与闭环调节干扰隔离电路 相连接的二极管D4组成;所述放大器P1的正极与震动传感器相连接;所述放大器P2的输出 端同时与三极管VT2的基极和闭环调节干扰隔离电路相连接、其负极接地;所述三极管VT1 的基极与闭环调节干扰隔离电路相连接;所述三极管VT2的集电极接15V电压。4.根据权利要求3所述的一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，其特征在于， 所述闭环调节干扰隔离电路由三极管VT3,三极管VT4,三极管VT5,三极管VT6,正极与放大 器P2的输出端相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的电容C5，P极与三极管VT4的集电极 相连接、N极经电阻R8后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D5, 一端与三极管VT3的发射 极相连接、另一端经电阻R11后与三极管VT4的发射极相连接的电阻R9,负极与三极管VT6的 集电极相连接、正极经电感L2后与二极管05的_及相连接的电容C7,一端与三极管VT4的基 极相连接、另一端与模数转换单元相连接的电阻R12,串接在三极管VT5的发射极和二极管 D4的P极之间的电阻R10,一端与二极管D4的P极相连接、另一端经电阻R13后与三极管VT6的 发射极相连接的电感L1，以及正极与三极管VT5的基极相连接、负极与三极管VT6的基极相 连接的电容C6组成;所述三极管VT5的集电极与电阻R9和电阻R11的连接点相连接。5.根据权利要求4所述的一种基于声光报警的加筋土挡墙震动报警系统，其特征在于， 所述声光报警电路由三极管VT7，三极管VT8，三极管VT9，三极管VT10，光电耦合器U，负极经 电阻R15后与三极管VT7的基极相连接、正极则与控制器相连接的电容C8，P极与三极管VT8 的发射极相连接、N极经电阻R14后与电容C8的负极相连接的二极管D6，一端与三极管VT7的 发射极相连接、另一端接地的电阻R16,一端与三极管VT7的集电极相连接、另一端经电阻 R18后与光电親合器U的第一输入端相连接的电阻R17，N极经电阻R19后与光电親合器U的第 一输出端相连接、P极与三极管VT9的集电极相连接的二极管D7,正极与光电耦合器U的第一输出端相连接、负极与三极管VT9的基极相连接的电容C9,串接在三极管VT9和发射极和三 极管VT10的集电极之间的电阻R21，正极与三极管VT9的发射极相连接、负极顺次经报警器 BL和指示灯VL以及电阻R20后与光电耦合器U的第二输出端相连接的电容C11，一端与三极 管VT10的发射极相连接、另一端接地的电阻R22,以及正极与光电耦合器U的第二输出端相 连接、负极与三极管VT10的基极相连接的电容C1组成;所述三极管VT8的基极与三极管VT7 的集电极相连接、其集电极则与光电耦合器U的第二输入端相连接;所述二极管D7的N极接 15V电压。
【文档编号】G01H17/00GK105973461SQ201610459999
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】周应华, 杨雪, 宋国成, 张国士, 黄劲, 向浩东, 游劲, 温先琴
【申请人】中铁二局集团勘测设计院有限责任公司