一种大坝安全监测数据自动采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及大坝安全监测自动化系统领域，尤其涉及一种大坝安全监测数据自动采集装置。它包括分别连接在串行总线上的一主控模块和若干个检测模块，所述主控模块包括第一单片机，电源单元、通讯单元、时钟单元与存储单元分别经导线与第一单片机相连，第一单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连，所述检测模块包括第二单片机，信号检测与调理电路、通道切换电路、第二单片机分别经导线互相连接，第二单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连。它结构设计合理，监测类型多样，通道数量可扩展，通用性强，可根据需要选择对水工建筑物进行监测以及数据的采集，安装灵活，维修简单，大大降低了工程造价的成本，解决了现有技术中存在的问题。
【专利说明】
一种大坝安全监测数据自动采集装置
技术领域
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[0001]本实用新型涉及大坝安全监测自动化系统领域，尤其涉及一种大坝安全监测数据自动采集装置。
【背景技术】
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[0002]目前，在大坝安全监测领域中，已广泛的使用数据采集装置对水工建筑物如大坝主体、发电厂房、高边坡等进行变形的监测与安全渗流渗压的监测，以提高水工建筑物的稳定性。市场上现有的大坝安全监测数据采集装置根据所接传感器类型分为振弦式数据采集装置、差动电阻式数据采集装置、电位器式数据采集装置、电压电流式数据采集装置和总线式数据采集装置，每种数据采集装置根据其所能接入的传感器数量又分为8点式、16点式和32点式。但是，这些数据采集装置监测类型较为单一，通道数量固定，且无法扩展，通用性较差，而为了适应大坝安全监测对不同物理量的监测需求，如变形、渗流、应力应变、接缝、裂缝、渗透压力、扬压力、温度等，要配置多种类型、不同规格的数据采集装置，这势必提高了工程造价的成本，造成资源的浪费。
【实用新型内容】:
[0003]本实用新型提供了一种大坝安全监测数据自动采集装置，它结构设计合理，监测类型多样，通道数量可扩展，通用性强，可根据需要选择对水工建筑物进行监测以及数据的采集，安装灵活，维修简单，大大降低了工程造价的成本，解决了现有技术中存在的问题。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种大坝安全监测数据自动采集装置，包括分别连接在串行总线上的一主控模块和若干个检测模块，所述主控模块包括第一单片机，电源单元、通讯单元、时钟单元与存储单元分别经导线与第一单片机相连，第一单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连，所述检测模块包括第二单片机，信号检测与调理电路、通道切换电路、第二单片机分别经导线互相连接，第二单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连。
[0006]在主控模块与串行总线之间设有上拉电阻。
[0007]所述第一单片机与第二单片机为内部集成双向两线制串行总线I2C接口的MSP430系列微控制器。
[0008]所述通道切换电路具有8个采集通道。
[0009]所述数字磁隔离芯片为双通道数字磁隔离芯片ADUM1201。
[0010]本实用新型采用上述方案，结构设计合理，监测类型多样，通道数量可扩展，通用性强，可根据需要选择对水工建筑物进行监测以及数据的采集，安装灵活，维修简单，大大降低了工程造价的成本。
【附图说明】
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[0011 ]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0012]图中，1、串行总线;2、第一单片机;3、电源单元;4、通讯单元;5、时钟单元;6、存储单元;7、数字磁隔离芯片;8、第二单片机;9、信号检测与调理电路;10、通道切换电路；11、上拉电阻。
【具体实施方式】
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[0013]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
[0014]如图中所示，一种大坝安全监测数据自动采集装置，包括分别连接在串行总线I上的一主控模块和若干个检测模块，所述主控模块包括第一单片机2，电源单元3、通讯单元4、时钟单元5与存储单元6分别经导线与第一单片机2相连，第一单片机2经数字磁隔离芯片7与穿行总线I相连，所述检测模块包括第二单片机8，信号检测与调理电路9、通道切换电路10、第二单片机8分别经导线互相连接，第二单片机8经数字磁隔离芯片7与穿行总线I相连。
[0015]在主控模块与串行总线I之间设有上拉电阻11。
[0016]所述第一单片机2与第二单片机8为内部集成双向两线制串行总线I2C接口的MSP430系列微控制器。
[0017]所述通道切换电路10具有8个采集通道。
[0018]所述数字磁隔离芯片7为双通道数字磁隔离芯片ADUM1201。
[0019]具体实施例一:
[0020]每个检测模块标配8个采集通道，以8通道为基数可以进行无限扩展。每个检测模块也可以为16个或者32个采集通道，并不限于本实施例的8个采集通道。因串行总线3是开漏输出，所以需要在串行总线I上加上上拉电阻11，在主控模块输出高电平时将电压拉到源电压。主控模块通过第一单片机2内部I2C总线对各检测模块进行控制。每个检测模块均配有第二单片机8，第二单片机8负责控制传感器的信号检测与调理电路9，将模拟信号转化为数字信号，并通过第一单片机2内部I2C总线上报给主控模块。主控模块和各检测模块的通讯线入口设有数字隔离磁隔离芯片7，防止外部电磁干扰通过通讯线耦合到电路内部。主控模块中的第一单片机2采用内部集成双向两线制串行总线I2C接口的MSP430系列微控制器，第一单片机2对主控模块内部各电路单元进行控制，并通过串行总线I对检测模块进行寻址、采集控制和数据获取。串行总线I为两线制总线，由时钟线SCL和数据线SDA组成。检测模块是任意类型的8通道检测模块，可以是8通道振弦式检测模块，或8通道差动电阻式检测模块，或8通道电位器式检测模块，或8通道电压电流式检测模块，或8通道总线式检测模块，所以本发明可以采集任意类型的传感器。检测模块的第二单片机8同样为内部集成双向两线制串行总线I2C接口的MSP430系列微控制器，第二单片机8控制检测模块内部的通道切换电路10、信号检测与调理电路9，完成对传感器的激励与检测，将传感器的模拟信号转换为可在串行总线I上传输的数字信号。通道切换电路10内部的Pl?P8是8个采集通道，每个采集通道可接入一支传感器。检测模块的地址码预制在第二单片机8内部程序存储器中。本具体实施例采用8位地址码寻址，所以串行总线I上可以挂接255(28-1)个检测模块，也即I台的采集通道数可以多达2040(255X8)个。主控模块与检测模块的I2C通讯总线接口使用双通道数字磁隔离芯片ADuM1201来抑制外部噪声。
[0021]具体实施例二:
[0022]检测模块内部的Pl?P8是8个采集通道，每个采集通道可接入一支传感器。控制检测模块2内部的通道切换电路10、信号检测与调理电路9，完成对传感器的激励与检测，第二单片机8通过各个采集通道接收传感器信号，将传感器的模拟信号转换为可在串行总线I上传输的数字信号，并通过串行总线I上报给主控模块;主控模块中的第一单片机2对主控模块内部各电路单元进行控制，并通过串行总线I控制每一个检测模块进行寻址和采集数据，接收每一个检测模块上报的数字信号。由于串行总线I是开漏输出，因此要在串行总线I上设置上拉电阻11，在主控模块输出高电平时将电压拉到电源电压。另外，防止外部电磁干扰通过通讯线耦合到电路内部，可以在主控模块的通讯线入口和各检测模块的通讯线入口设置数字磁隔离芯片7。
[0023]通过模块化结构设计，使主控模块和检测模块相互分离，满足了大坝安全监测采集通用性要求，具有优良的可扩展性和扩展灵活性，功能完备、检测类型齐全，通道数量不受限制，当有新类型的传感器接入需求时，可以减少主控制电路的重复开发，只需开发对应的检测模块，降低硬件成本，工程安装灵活配置检测模块，满足不同监测需求，系统故障时，只需更换故障模块，无需整机更换，节约硬件成本，缩短故障恢复时间。
[0024]上述【具体实施方式】不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
[0025]本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1.一种大坝安全监测数据自动采集装置，其特征在于:包括分别连接在串行总线上的一主控模块和若干个检测模块，所述主控模块包括第一单片机，电源单元、通讯单元、时钟单元与存储单元分别经导线与第一单片机相连，第一单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连，所述检测模块包括第二单片机，信号检测与调理电路、通道切换电路、第二单片机分别经导线互相连接，第二单片机经数字磁隔离芯片与穿行总线相连。2.根据权利要求1所述的一种大坝安全监测数据自动采集装置，其特征在于:在主控模块与串行总线之间设有上拉电阻。3.根据权利要求1或2所述的一种大坝安全监测数据自动采集装置，其特征在于:所述第一单片机与第二单片机为内部集成双向两线制串行总线I2C接口的MSP430系列微控制器。4.根据权利要求1或2所述的一种大坝安全监测数据自动采集装置，其特征在于:所述通道切换电路具有8个采集通道。5.根据权利要求1或2所述的一种大坝安全监测数据自动采集装置，其特征在于:所述数字磁隔离芯片为双通道数字磁隔离芯片ADuM1201。
【文档编号】G08C17/04GK205722387SQ201620643469
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】贺虎, 孙建会, 武学毅, 田振华
【申请人】中国水利水电科学研究院, 北京中水科工程总公司