[发明专利]一种安全监测数据采集装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及大坝安全监测自动化系统领域，具体地，涉及一种安全监测数据采集装置和方法。

背景技术

大坝安全监测数据采集装置是监测自动化实施的核心硬件设备，用于水工建筑物如大坝主体、发电厂房、高边坡等的变形监测和影响建筑物稳定与安全的渗流渗压监测。采集的物理量包括变形、渗流、应力应变、接缝、裂缝、渗透压力、扬压力、温度等。传感器主要有位移计、应变计、测缝计、钢筋计、压力盒、渗压计、温度计等。这些传感器依据测量原理可分为振弦式传感器、差动电阻式传感器、电位器式传感器、电流电压式传感器和总线式传感器。市场上存在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，这种结构的数据采集装置检测类型单一，通道数量固定，且无法扩展。为了适应大坝安全监测对不同物理量的监测需求，要配置多种类型、规格的数据采集装置，工程造价较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中数据采集装置检测类型单一，通道数量固定且无法扩展的缺陷，提出一种大坝安全监测数据采集装置及方法。通过本发明提供的装置及方法，能够满足大坝安全监测数据采集装置通用性要求，具有优良的可扩展性，并且能够有效降低硬件成本，安装灵活，维修简单。

为实现上述目的，本发明提供了一种安全监测数据采集装置及方法。

根据本发明具体实施例一的安全监测数据采集装置，包括：

不少于一个的检测模块，所述每一个检测模块包括信号检测与调理电路，通道切换电路，单片机；

主控模块，包括电源单元，通讯单元，时钟单元，存储单元和单片机；

所述每一个检测模块与主控模块相互分离并通过串行总线相连接。

在上述技术方案中，优选地，所述主控模块中的单片机和所述检测模块中的单片机是内部集成双向两线制串行总线I²C接口的MSP430系列微控制器。

在上述技术方案中，优选地，所述每一个检测模块具有8个采集通道。

在上述技术方案中，优选地，所述检测模块根据所接的传感器类型是振弦式检测模块，或差动电阻式检测模块，或电位器式检测模块，或电压电流式检测模块，或总线式检测模块。

在上述技术方案中，优选地，所述串行总线上设有上拉电阻。

在上述技术方案中，优选地，所述主控模块的通讯线入口和各检测模块的通讯线入口设有数字磁隔离芯片。

在上述技术方案中，优选地，所述数字磁隔离芯片是双通道数字磁隔离芯片ADuM1201。

根据本发明具体实施例二的安全监测数据采集方法，包括：

通过不少于一个的检测模块接收传感器信号，将传感器信号由模拟信号转换为数字信号，并通过串行总线上报给主控模块；

主控模块通过串行总线控制每一个检测模块进行通道切换和采集数据，并接收每一个检测模块上报的数字信号。

在上述技术方案中，优选地，在所述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，防止外部电磁干扰通过通讯线耦合到电路内部。

本实施例的安全监测数据采集装置及方法，采用控制模块和检测模块相分离的模块化结构设计，解决了目前大坝安全监测数据采集装置检测类型单一、采集通道数量无法扩展的问题。能够满足大坝安全监测数据采集装置通用性要求，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。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明具体实施例一种安全监测数据采集装置的电路原理框图。

具体实施方式