专利名称:全自动岩、土体位移监测的野外采样、编码及电台控制机的制作方法
本发明涉及一种用于全自动监测岩、土体位移的野外采样、编码及电台控制机。
经查阅专利文献资料，未发现有小型、轻便能自动连续采集岩、土体位移数据，进行远距离传输、报警的仪器设备。比较接近的技术是多路通讯系统，我国电子工业部六所微机开发部研制的长城0520及IBMPC微机多路通信系统，主要由调制解调器、回路串行l/O匹配板及点到多点的通信软件三部分组成，它较难用于野外地质工作。特别是对岩、土体位移自动监测，还需建立专门的数据采集和自动控制系统等。
本发明的任务是根据岩、土体位移是缓慢运动，采样和传输可用直流传输讯号的特点，不采用复杂控制程序，创造一种小型、轻便能连续记录、远距离传输、报警的全自动监则岩、土体位移的野外采样、编码及电台控制仪器。
本发明的解决方案是由野外布线网络、外引插座接口，采样、编码、串行输出电路，探头电源控制电路，采样、收发转换控制电路，报警电路，稳压电源，电台接口及电台组合构成。
野外布线网络是由贯穿位移岩、土体与外引插座接口插座相等的若干根信号总线并把探头分成与信号总线数相同的一个或若干个组和由与探头电源控制电路中舌簧开关组数相同的若干组探头及相同数的分组电源线，以及在经过探头组附近的一根信号总线上并联该组探头数的导线与分线器相接，分线器另一端与各探头相接而组成。
外引插座接口由若干个插座和相应数的“厂”形滤波电路组成。
采样、编码、串行输出电路由振荡电路、编码器、电子开关、A/D转换器和门电路组成。
探头电源控制电路由分频时序脉冲电路及多组舌簧开关组成。
采样、收发转换控制电路由选频网络、门电路和触发电路组成。
电台接口由自动收发转换状态接口、收讯接口、发讯接口三部分组成。自动收发转换状态接口，是从按压开关的各触点上引两根导线与仪器上小继电器的舌簧相接。收讯接口，是从电台喇叭处引出两导线一根接晶体三极管的基极，另一根接地。发讯接口，是从无线电话机的话筒上引两导线，一根接地，另一根接串行编码组合输出端。
报警电路由一组振荡器，同时从超限报警探头引出两根导线与小继电器舌簧管两端相接组成报警电路。当超限报警探头被触发时6组斯密特电源被接通，电台收发转换开关被短路，立即发出报警信号，达到报警目的。
稳压电源由+10V稳压电源;+6.5V稳压电源及-9V电源组成。
本发明的优点1.本发明不采用复杂的控制程序，其结构简单，小型轻便，均采用成型集成块电子元件。造价比现有的多路数据通讯系统低100倍左右，且自动功能高，易于普及推广。
2.具有较高的自动工作能力①能在中心控制室的指挥下自动开启仪器工作;②能自动控制电台收、发转换;③能自动轮流采样;④能自动编码、自动交电台发射;⑤能自动检查质量、自动指示野外探头故障;⑥有较高压制干扰能力;⑦工作完毕后能自动关闭仪器电源和电台。
3.本发明具有采样灵活性高，在中心控制室的指挥下能任意时刻远距离数据调运，并具有自动报警功能，以便随时了解位移岩、土体的活动状态，及时采取有效措施。
4.本发明在仪器的输入端采用了“厂”形滤波电路、探头采用直流电源，探头输入的信号是稳定的直流信号，克服了长距离信号传输中干扰成份和讯号衰减改变的问题。
5.本发明设计了特殊的探头电源控制电路与野外布线网络配合，只用8根讯号数据总线，把野外72个各种测试探头分成九组，轮流对每一组探头供电和接通讯号线，在对某一组探头供电和采样时，其余探头全部处于断路状态，既不发生干涉，又保证了监测质量，达到少用导线和芯片又能满足对较大规模位移岩、土体监测，还可根据需要任意扩展探头数量。
6.本发明与两用滑体内蠕动、内位移测试探头，两用滑体沉降仪，两用自动温度补偿伸缩计，两用滑体水位计，两用高精度变形计，滑体超限报警探头，组合接口，由全自动岩、土体位移监测的中心控制、译码、万用接口仪器控制，而组成全自动岩、土体位移监测系统。可在距离岩、土体位移现场50公里以上甚至几百公里、上千公里的室内随时收集所测岩、土体位移的各类数据。完全不需要人转换和处理，而由机器自动把数据输入计算机，把岩、土体位移活动的各数据自动计算和打印出来。当岩、土体地表位移量超过所选定的限量时能自动报警，以便及时采取防范措施。
7.当位移岩、土体距中心控制室很近时，本机可不用电台，能方便地改为有线数据通讯。如位移岩、土体距中心控制室很远时，需在现场监测位移岩、土体和活动情况时，可将仪器略加改动即可实现。如将声、象显示器接在报警电路与电台之间，可在现场报警。
本发明的具体结构由以下附图及实施例给出。
图1.全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机的野外布线网络线路图。
图2.全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机各电路组合示意及工作原理方框图。
图3.全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机线路图。
下面结合图1、图2、图3对本发明的结构及实施例作详细说明。
图1.全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机的野外布线网络线路图为野外布线网络的实施例，是用以与野外各探头和全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机连结的一装置。(0)，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)为8根贯穿位移岩、土体的信号总线。把探头分成与信号总线相同数的8个一组，①，②，③，……，⑨为分组电源线，每一分组电源线直接牵到该组探头。当讯号总线经过该组探头附近时，以并联电路方式从信号总线上引出8根导线与分线器相接，分线器另一端与各探头相接。分线器实际上是一组继电器开关，选用高灵敏度舌簧管制成，在分组电源线通电时，继电器舌簧管吸合，每一个探头上的分压、讯号，通过舌簧管、继电器进入信号总线，输送到野外采样、编码、电台控制机内，而其它各组探头，则由于分线器完全断开而各不干扰，这样轮流对每一组探头供电和接通讯号线。附图1中一个电位器符号表示一个探头，一个线圈断电器表示一个分线器。
图2.全自动岩、土体位移监测的野外采样、编码及电台控制机各电路组合示意及工作原理方框图中，野外布线网络(Ⅰ)由信号总线、分组电源线及分线器组成。信号总线通过外引插座接口(Ⅱ)的插头与采样、编码、串行输出电路A/D转换器0809输入端相接，分组电源线通过外引插头与探头电源控制电路(Ⅳ)中各组舌簧管开关相接，分线器各舌簧管开关一端与信号总线相接，另一端与野外各探头相接。采样、编码、串行输出电路(Ⅲ)，由外引插座将信号总线与A/D转换器输入端相接，采样、编码、串行输出电路的电源由采样、收发转换控制电路(Ⅴ)的大继电器供给，被串行编好的信号交采样、收发转换控制电路(Ⅴ)的二组4或门4072进行串行组合，并经电台接口(Ⅵ)送电台(Ⅹ)发射出去。探头电源控制电路(Ⅳ)，当采样、编码、串行输出电路(Ⅲ)中分频器4520第二组D输出端为高位时，让探头电源控制电路(Ⅳ)的输出端轮流变为高位，通过舌簧管开关经外引插头向野外各组电源线轮流供电。采样、收发转换控制电路(Ⅴ)通过外引插头把电台触发信号送到选频网络FC-54输入端，让电台变为发射状态，并通过大继电器向采样、编码、串行输出电路(Ⅲ)及探头电源控制电路(Ⅳ)供给+10V、+6.5V的直流电。当野外探头全部采样完毕由探头电源控制电路(Ⅳ)发出信号经二组4或门4072，让电台停止发射，继电器停止供电。(Ⅶ)为报警电路，(Ⅷ)为稳压电源，(Ⅸ)为野外各测试探头及报警探头。
图3.全自动岩、土体位移监测野外采样、编码及电台控制机线路图，为本发明的实施例。其工作过程是1.在未采样工作时，该机只有采样、收发转换控制电路处于供电状态，电台亦接通电源，但是由于C187“1”端输出为低位，在3DG180集电极负载，电台收发转换小继电器及供电大继电器上无电流通过，电台处于接收状态，机器的其余部分处于停电状态。
2.当电台接收到控制中心发出的3050Hz讯号后，FC-54双T选频放大器立即输出一高电位讯号，触发4072或门，令其输出一高电位，将J210下舌单稳触发，其Q端输出一脉冲，将187“1”端由低位变为高位，晶体管B1，B2导通，电台收发转换继电器导通，则电台由接收状态转变为发射状态。与此同时，大继电器亦导通，向A/D转换器输出6.7V电压;向别的集成块提供10V工作电位，“采样，编码，串行输出电路”，“探头电源控制电路”开始工作。
3.由于电源控制电路的导通开始工作，使40106斯密特电路的5个振荡器S1～S5开始工作，其中S1输出采样基本频率，让4028的1～8输出端依次输出高位，该高位让两片4双向开关4066依次打开，把A/D0809输出端的“1/0”讯号按序引入双4输入端与门4082，晶体管B4与4082配合，把0809输出的低位变成2600Hz脉冲输出，把0809输出的高位变成3900Hz输出。当S1输出8个脉冲后，4520Q1和Q4端同时跃为高位，令2输入端4与门4081的“1”输出端输出一高位，该高位令J210上部单稳电路翻转，其Q端由低位上升到高位，让4520各输出端全部为零停止对0809采样。同时Q端还输出一脉冲，与40106S4振荡器配合，让4081“2”输出端输出一频率为720Hz的结束脉冲，进入4072双四或门的上组电路。此4072双四或门上组输出端，经过1.8K电阻，依次把一个数据的高位交流脉冲，低位交流脉冲及结束交流脉冲经1.8K电阻限流进入电台。这时采样，收发，转换控制电路的J210上组Q端返回到低位时0809开始对第二个探头采样，4072将依次把其输出端的高低交流脉冲，及结束脉冲，如此一直循环下去。
4.一片0809只能对8个数据进行采样转换，必须扩充机器的容量才能适应滑坡监测工作，为此，本机设计了特殊的探头电源控制电路，把野外72个探头分成九组，每组轮流供电，与分线器配合，只用8根讯号总线便完成了72个数据的调运，这里电子部分只用了一片4017即达到了目的，与目前国内，国际通用方法相比节省了大量的集成块。
5.很长的传输导线，可能带来大量干扰，降低数据可靠性，为此，在0809输入端设计了一简便的阻容式厂型滤波器电路，把干扰压到很低水平，由于滤波电路的存在，S1采样频率不宜太高，但对滑坡点完全满足了，这也是本仪器设计的特点之一。
6.为了适应压制干扰讯号厂型滤波器的需要，为了尽量减少讯号在长距离传输中的损失，探头的电源应是直流电源，探头输出的讯号应是稳定直流讯号。
7.如果把4017改成4515而不加任何附件，数据采集的容量将扩充至120个或更多，本机设计思想是用极少量元件，获得最大容量的数据。
8.每8个数据采集完之后，4017输出端下跳一位，开始下8个数据的采样，发射。当第“9”输出端跳变成高位时，4072下部或门输出端输出一正脉冲，让J219下单稳Q端输出高位，该高位令187“1”端由高位跳到低位，无线电话机停止发射。“采样，编码，串行输出电路”及“探头电源控制电路”停止供电，整机恢复到待收发状态。
权利要求
1.全自动岩、土体位移监测的野外采样、编码及电台控制机，其特征是由野外布线网络，外引插座接口，采样、编码、串行输出电路，探头电源控制电路，采样、收发、转换控制电路，报警电路，稳压电源，电台接口及电台组合构成。
2.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，野外布线网络的特征是，由贯穿位移岩、土体与外引插座接口插座相等的若干根信号总线，并把探头分成与信号总线数相同的一个组和由与探头电源控制电路中舌簧开关组数相同的若干组探头及相同数的分组电源线，以及在经过探头组附近的一根信号总线上并联该组探头数的导线与分线器相接，分线器另一端与各探头相接而组成。
3.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，采样、编码、串行输出电路的特征是，由振荡电路、编码器、电子开关、A/D转换器和门电路组成。
4.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，探头电源控制电路的特征是由分频时序脉冲电路及多组舌簧开关组成。
5.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，采样、收发、转换控制电路的特征是，由选频网络、门电路和触发电路组成。
6.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，电台接口的特征是，由自动收发转换状态接口、收讯接口、发讯接口三部分组成。自动收发转换状态接口，是从按压开关的各触点上引两根导线与仪器上小继电器的舌簧管相接。收讯接口，是从电台喇叭处引出两导线一根接晶体管三极管的基极，另一根接地。发讯接口，是从无线电话机的话筒上引两导线，一根接地，另一根接串行编码组合输出端。
7.据权利要求
1所述的野外采样、编码及电台控制机，报警电路的特征是，由一组振荡器，同时从超限报警探头引出两根导线与小继电器舌簧管两端相接组成。
专利摘要
本发明涉及一种用于全自动监测岩、土体位移的野外采样，编码及电台控制机。由野外布线网络，外引插座接口，采样、编码、串行输出电路，探头电源控制电路，采样、收发、转换控制电路，报警电路，稳压电源、电台接口及电台组合构成。与各种测试探头接口，在中心控制机的指挥下，能自动轮流采样、自动编码交电台发射，自动控制电台收发转换，自动检查质量和指示野外探头故障，自动开启仪器工作和关闭电源及电台，具有较高压制干扰能力。
文档编号G08C17/00GK87103007SQ87103007
公开日1988年11月23日 申请日期1987年5月3日
发明者杨杰, 郑维虎, 范建平, 刘宝琴 申请人:四川省地矿局成都水文地质工程地质大队导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan