地质灾害监测情况告知系统的制作方法

本实用新型涉及到地质灾害监测技术领域，具体地说，是一种地质灾害监测情况告知系统。

背景技术：

地质灾害自动化预警预报手段众多，通过手机短信、邮件、现场喊话等方式均能达到提前做出防范的目的。随着自动化水平的提高，现在越来越多的自动化手动运用到实际工程项目中，通过自动化监测平台一旦发现险情，后台将向有关人员发送信息或者现场播报语音。

但是，现阶段的大多数自动化告知系统兼容性较差，部分受限于自动化监测平台，一个地质灾害监测自动化告知系统只能播报一种监测手段的语音信息，对于手段多样的场地成本较大；同时，人机交互较差，不能针对每一类型的监测手段或者每一个传感器设置参数，功能设置单一；不能远程实时连线播报语音，对突发状况的反映功能不完善。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种地质灾害监测情况告知系统，通过人机结合灵活选择播报内容，达到防范地质灾害破坏的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种地质灾害监测情况告知系统，其关键在于：包括控制模块、无线通讯模块、语音模块、功放模块、继电器模块、发音装置以及电源模块；

所述控制模块的输入端组与地质灾害监测系统相连，用于获取监测现场的环境态势信息，并对数据进行管理与分析；

所述无线通讯模块与所述控制模块的第一串口端组相连，用于实现控制模块与手持终端和/或上位机之间的通讯；

所述语音模块与所述控制模块的第二串口端组相连，用于根据控制模块发出的控制信号输出相应的语音信息；

所述功放模块与所述语音模块的信号输出端组相连，用于将所述语音信息放大；

所述继电器模块与所述控制模块的控制信号输出端相连，用于对功放模块的工作状态进行控制；

所述发音装置安装于地灾影响范围内的居民点附近高处，用于将放大后的语音信息进行语音播放；

所述电源模块用于对上述各模块提供电源。

进一步的，在所述控制模块上还连接有存储模块与预留串口通讯模块。

进一步的，所述继电器模块包括发光二极管D14、光敏三极管Q6、三极管Q5、继电器K1，所述发光二极管D14的阳极串接电阻R3后连接至第一工作电源，该发光二极管的阴极与所述控制模块的控制信号输出端相连，所述光敏三极管Q6的感光部分靠近所述发光二极管D14设置，光敏三极管Q6的集电极，光敏三极管Q6的发射极串接电阻R40后与三极管Q5的基极相连，三极管Q5的集电极串接继电器K1的线圈绕组与电阻R36后连接至输入电源，所述继电器K1的开关部分接入所述功放模块的电源电路，三极管Q5的发射极接地；在所述三极管Q5的集电极还分别与二极管D13的阳极、发光二极管D12的阴极相连，二极管D13的阴极与输入电源相连，发光二极管D12的阳极串接电阻R34后连接至所述输入电源。

进一步的，所述电源模块包括电池部分与电源管理部分，其中所述电源管理部分包括第一电源管理电路与第二电源管理电路。

进一步的，所述第一电源管理电路包括稳压二极管D7、电压转换器U8、稳压器U7与稳压二极管D8，所述稳压二极管D7的阳极与电池部分的正极相连，稳压二极管D7的阴极输出输入电源并与电压转换器U8的电压输入端相连，电压转换器U8的电压输入端还经电容C20后接地，电压转换器U8的使能端串接电阻R26后接所述输入电源，电压转换器U8的相位端经第一LC滤波电路后与稳压器U7的电压输入端相连，稳压器U7的电压输出端经第二LC滤波电路输出第一工作电源，所述第一LC滤波电路还经电阻R24与电压转换器U8的反馈调压端相连，所述电压转换器U8的驱动端串接电容C15与其相位端相连，电压转换器U8的相位端与电容C15的公共端反向串接所述稳压二极管D8后接地。

进一步的，所述第二电源管理电路包括稳压二极管D9、电压转换器U10与稳压二极管D10，所述稳压二极管D9的阳极与电池部分的正极相连，稳压二极管D9的阴极输出输入电源并与电压转换器U108的电压输入端相连，电压转换器U10的电压输入端还经电容C31后接地，电压转换器U10的使能端串接电阻R32后接地，电压转换器U10的相位端经第三LC滤波电路后输出第二工作电源，所述第三LC滤波电路还经电阻R30与电压转换器U10的反馈调压端相连。

本方案旨在依托自动化监测平台的数据采集功能，对已有自动化监测设备的地灾点进行自动信息告知，首先控制模块获取监测数据后自动分析对比，在地质灾害监测点发生变形的情况下，监测数据与预先设置阈值的变量较大，此时将该数据通过短信或邮件等无线通讯的方式告知，同时控制继电器模块接通功放模块的电源电路，同时通过语音模块发出语音信息，并驱动功放模块经由发声装置发出语音，对语音信息进行播放，将告知的内容播报给地质隐患点影响范围内的民众。

本实用新型的显著效果是：在人机结合的模式下，告知信息的内容设置方便，触发方式多样，既可通过自动化系统自动触发告知系统内容，也能采用人机互动的方式触发，还能通过实时现场连线的方式，大大提升了系统告知内容的灵活性；能够远程实时连线播报语音，对突发状况的反映功能较为完善。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是控制模块的电路原理图；

图3是无线通讯模块的电路原理图；

图4是语音模块的电路原理图；

图5是功放模块的电路原理图；

图6是存储模块的电路原理图；

图7是预留串口通讯模块的电路原理图；

图8是第一电源管理电路的电路原理图；

图9是第二电源管理电路的电路原理图；

图10是继电器模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种地质灾害监测情况告知系统，包括控制模块、无线通讯模块、语音模块、功放模块、继电器模块、发音装置、电源模块、存储模块与预留串口通讯模块；

所述控制模块的输入端组与地质灾害监测系统相连，用于获取监测现场的环境态势信息，并对数据进行管理与分析；所述无线通讯模块与所述控制模块的第一串口端组相连，用于实现控制模块与手持终端和上位机之间的通讯；所述语音模块与所述控制模块的第二串口端组相连，用于根据控制模块发出的控制信号输出相应的语音信息；所述功放模块与所述语音模块的信号输出端组相连，用于将所述语音信息放大；所述继电器模块与所述控制模块的控制信号输出端相连，用于对功放模块的工作状态进行控制；所述发音装置安装于地灾影响范围内的居民点附近高处，用于将放大后的语音信息进行语音播放；所述电源模块用于对上述各模块提供电源，所述存储模块用于存储控制预设参数，所述预留串口通讯模块用于系统更新或整个系统的数据传输。

在具体实施时，所述控制模块内置多个系统性功能，一是接受地质灾害监测系统的触发媒介信息，按照内置功能自动判别告知信息；二是接收管理人员的参数化设置，管理人可以通过短信按照约定命令对告知系统的预设参数阈值进行设置，设置内容包括不同监测设备告知信息等级划分、信息播放时间长度、播放控制等功能。三是接收手持终端或上位机的实时在线连接信息告知，有关人如有特别告知信息可以通过在线连接功能即可在线播报信息。

本例中，本告知系统还可以通过无线通讯模块与智能移动设备上的APP/公众号相连，在自动化监测平台发出告知短信后，APP/公众号相关责任人能接收到文字和语音告知信息，内部功能还设置有相关人员负责的地质灾害点信息查询、发声装置告知系统的信息查询。责任人接在接收到告知文字信息或者语音信息后做出后续处理，另外APP端可以通过电话号码直接呼叫本告知系统，在连接后可以进行实时在线发布语音信息。

优选的，所述发声装置为喇叭，安装在地灾影响范围内的居民点附近高处，以方便语音信息扩散。

参见附图2，所述控制模块采用基于型号为STM32F103C8T6的单片机U1搭建的最小系统，STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V～3.6V，工作温度为-40℃～85℃。其中第18、第19、第21、第22、第45、第46引脚连接至无线通讯模块，第25与第26引脚连接至所述语音模块，第27引脚连接至所述功放模块，第28引脚控制信号输出端连接至继电器模块，第11、第12、第13引脚连接所述预留串口通讯模块，第14、第15、第16、第17引脚连接所述存储模块。

参见附图3，所述无线通讯模块U11采用基于GPRS通讯模式的SIM800通讯系统，其第1与第2引脚分别和所述控制模块的第26与第25引脚相连接，实现两者之间的信息交互。

参见附图4，所述语音模块采用JQ6500语音芯片，该语音芯片为提供串口的MP3芯片，完美集成了MP3、WMV的硬解码。同时软件支持TF卡驱动，支持电脑直接更新spiflash的内容，支持FAT16、FAT32文件系统，通过简单的串口指令即可完成播放指定的音乐以及如何播放音乐等功能，实用方便，稳定可靠，被广泛运用于故障抱紧和各类语音提示等领域。该JQ6500语音芯片的第6、第7引脚作为串行通讯口与控制模块相连接，其第1、第2引脚与所述功放模块相连，从而输出语音信息。

参见附图5，所述功放模块U13采用TDA7377芯片，该芯片为采用新技术的AB类音响放大器，专业的完全互补输出级结构和内部固定增益保证了在大功率下输出不失真，保证了告知信息的准确性；并且周边元件非常少，简化了电器元件之间的连接操作，U13的第4、第5引脚与所述语音模块相连，获取语音信息，经过放大处理后通过其第1、第2引脚输出至发声装置即喇叭播放。

参见附图6，所述存储模块U4为W25Q64，其是华邦公司推出的大容量SPI-Flash产品，W25Q64的容量为64Mb，即8M字节。W25Q64将2M的容量分为128个块(Block)，每个块大小为64K字节，每个块又分为16个扇区(Sector)，每个扇区4K个字节。W25Q64的最小擦除单位为一个扇区，也就是每次必须擦除4K个字节。W25Q64的擦写周期多达10W次，具有20年的数据保存期限，支持电压为2.7～3.6V，W25Q64支持标准的SPI，还支持双输出/四输出的SPI，最大SPI时钟可以达到80Mhz。其第1、第2、第5、第6引脚连接至所述控制模块，实现数据的存入与写出。

参见附图7，所述预留串口通讯模块为RS485串口通讯模块。

本例中，所述电源模块包括电池部分与电源管理部分，其中所述电源管理部分包括第一电源管理电路与第二电源管理电路，通过第一电源管理电路与第二电源管理电路将电池部分的电压转换为各个模块能够使用的额定电压。

其中，所述第一电源管理电路如图8所示，包括稳压二极管D7、电压转换器U8、稳压器U7与稳压二极管D8，所述稳压二极管D7的阳极与电池部分的正极相连，稳压二极管D7的阴极输出输入电源Power-in并与电压转换器U8的电压输入端VIN相连，电压转换器U8的电压输入端VIN还经电容C20后接地，电压转换器U8的使能端ENA串接电阻R26后接所述输入电源Power-in，电压转换器U8的相位端PH经第一LC滤波电路后与稳压器U7的电压输入端VDD相连，稳压器U7的电压输出端VOUT经第二LC滤波电路输出3.3V第一工作电源VCC，从而为语音芯片U1、单片机U3供电以及存储模块U4，所述第一LC滤波电路还经电阻R24与电压转换器U8的反馈调压端VSNS相连，所述电压转换器U8的驱动端BOOT串接电容C15与其相位端PH相连，电压转换器U8的相位端PH与电容C15的公共端反向串接所述稳压二极管D8后接地。

从图8中还可以看出，所述第一LC滤波电路包括电感L2与电解电容C21，电感L2的一端与所述电压转换器U8的相位端PH相连，电感L2的另一端与所述稳压器U7的电压输入端VDD相连，所述电感L2的另一端还经所述电解电容C21接地；所述第二LC滤波电路包括电感L1与电解电容C16与电容C17、C18，所述电感L1的一端与稳压器U7的电压输出端VOUT相连，所述电感L1的另一端输出所述第一工作电源VCC，所述电感L1与稳压器U7的电压输出端VOUT的公共端和接地端之间并行连接所述电解电容C16、电容C17、电容C18。

参见附图9，所述第二电源管理电路包括稳压二极管D9、电压转换器U10与稳压二极管D10，所述稳压二极管D9的阳极与电池部分的正极相连，稳压二极管D9的阴极输出输入电源Power-in并与电压转换器U10的电压输入端VIN相连，电压转换器U10的电压输入端VIN还经电容C31后接地，电压转换器U10的使能端ENA串接电阻R32后接地，电压转换器U10的相位端PH经第三LC滤波电路后输出3.7V的第二工作电源，从而为GPRS芯片供电，所述第三LC滤波电路还经电阻R30与电压转换器U10的反馈调压端相连。

如图9所示，所述第三LC滤波电路包括电感L3与电解电容C33，电感L3的一端与所述电压转换器U10的相位端PH相连，电感L3的另一端输出所述第二工作电源，所述电感L3的另一端还经所述电解电容C33接地。

参见附图10，继电器模块包括发光二极管D14、光敏三极管Q6、三极管Q5、继电器K1，所述发光二极管D14的阳极串接电阻R3后连接至第一工作电源VCC，该发光二极管D14的阴极与所述控制模块的控制信号输出端JDQ相连，所述光敏三极管Q6的感光部分靠近所述发光二极管D14设置，光敏三极管Q6的集电极连接至输入电源Power-in，光敏三极管Q6的发射极串接电阻R40后与三极管Q5的基极相连，三极管Q5的集电极串接继电器K1的线圈绕组与电阻R36后连接至输入电源，所述继电器K1的开关部分接入所述功放模块的电源电路，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的发射极还经电阻R41与其基极相连；在所述三极管Q5的集电极还分别与二极管D13的阳极、发光二极管D12的阴极相连，二极管D13的阴极与输入电源Power-in相连，发光二极管D12的阳极串接电阻R34后连接至所述输入电源Power-in。

当控制模块的控制信号输出端JDQ发出控制信号后，发光二极管D14导通发光，继而光敏三极管Q6、三极管Q5导通，继电器K1的线圈绕组得电，使得其开关部分中的公共触点与常闭触点之间断开，公共触点与常开触点之间连通，从而输入电源Power-in能够加载到功放模块，从而将语音模块发出的语音信息放大后传输给发声装置进行播放，告知在地灾影响范围内的居民相应的信息。

本例中，所述电压转换器U8与电压转换器U10均采用TPS5430高输出电流PWM转换器，其具有5.5V～36V的宽电压输出范围，高达3A连续(4A峰值)输出电流，110mΩ集成MOSFET开关实现高达95％的高效率。宽输出电压范围：可调低至1.22V，初始精度为1.5％，内部补偿最大限度地减少外部零件数量，固定500kHz开关频率，适用于小滤波器尺寸，通过输入电压前馈改善线路调节和瞬态响应，系统受过流限制，过压保护和热关断保护，-40℃至125℃工作结温范围。

而所述稳压器U7则采用正电压输出的低压降三端线性稳压芯片LM1117-3.3。

本方案依托自动化地质灾害监测系统的数据采集功能，对已有自动化地质灾害监测系统的地灾点进行自动信息告知，首先控制模块获取地质灾害监测系统的监测数据后自动分析对比，在地质灾害监测点发生变形的情况时，监测数据会与预先设置阈值的变量较大，此时将该数据通过短信或邮件等无线通讯的方式告知相应人员，同时控制继电器模块接通功放模块的电源电路，同时通过语音模块发出语音信息，并经过功放模块放大处理后由发声装置发出语音，对转化为语音信息的预置告知信息进行播放，将告知的内容播报给地质隐患点影响范围内的民众。