[实用新型]灌浆记录仪传感器信号数字化传输装置

说明书

(一)技术领域：本实用新型是一种传感器信号数字化传输装置。主要用于灌浆记录仪的传感器，属信号传输类(F04B)。

(二)背景技术：

灌浆工程是隐蔽工程，一般用在电站水坝施工中。灌浆是指向电站水坝的堤案、地基等灌入水泥、沙浆等物质，以加强牢固性。因此，灌浆质量将决定电站水坝的整体质量。压水是对灌浆后的堤案、地基进行检测性试验。目前，灌浆自动记录仪行业传感器信号传输方式主要采用模拟传送，具体工作流程是压力、密度、流量、抬动及相关传感器检测施工现场的灌浆参数，同时将这些参数转换成模拟信号如：电流信号、电压信号、频率信号等，通过信号线缆将信号传送给记录仪，而记录仪则对这些监测数据数字化、显示以及存储打印。灌浆自动记录仪用于工程计量和质量监控，它能对灌浆施工过程中的灌浆或压水流量、压力、密度等进行记录，并将记录的数据打印成灌浆施工记录表供业主直接观看，使业主了解和掌握灌浆施工质量。但是目前，采用模拟方式传送传感器数据有以下问题：1)传感器输出的信号是模拟电流信号，容易受到人为的线路干扰，如：针对电流信号并联分流电阻、电位器，针对电压信号串联分压电阻、电位器，对频率信号进行分频、倍频等改变频率的装置。2)记录仪的传感器接口也都是标准的电流输入口，容易进行数据作假，如：采用能够提供传感器信号的各种模拟器代替实际传感器信号，达到弄虚作假的目的。由于施工方提供不真实参数数据，不仅使业主利益受损，更严重的是使工程质量出问题造成重大安全事故。

(三)实用新型内容：

本实用新型提供的灌浆记录仪传感器信号数字化传输装置，就是解决现有灌浆传感器信号以摸拟信号传输至记录仪存在作弊机会，使传输数据不真实，影响灌浆工程质量及安全等问题。其技术方案如下：

灌浆记录仪传感器信号数字化传输装置，其特征是：

1)在各传感器输出端分别增设信号端口顺次连接的按模拟电信号类型选取的取样电路、模数转换电路、从机微处理器和传输通道C₁；由此形成附在传感器上的在当地的从机B₁；2)在远端的灌浆记录仪输入端增设与传输通道C₂连接的主机微处理器；由此形成附在灌浆记录仪上的主机A₁；3)所述主机微处理器和从机微处理器内设有用于相互传输数据，自动进行传感器真伪询问应答的加密软件和询问应答软件。

上述装置中还可以采用在主、从机内微处理机外均增设加密芯片，均选用现场可编程逻辑阵列FPGA或专用集成电路ASIC。上述传输通道可选为有线方式的485、232、以太网、光纤通信方式，或者无线方式的wifi、无线电、GPRS、蓝牙、红外、3G、zigbee通信方式。选择有线方式的485通信方式，包括RS485收发器和485总线。其中RS485收发器设有与微处理器信号端口顺次连接的光耦隔离、上电抑制、RS485芯片、电路保护电路。上述所有的主机微处理器和从机微处理器均选用单片机。

本实用新型有益效果：

1)在灌浆传感器输出端口增设从机，将模拟电信号转换为加密数字信号传输，可完全杜绝模拟电信号传输受到上述人为的线路干扰问题，实现数据传输的防作弊和传输数据的真实性。2)通过增设主机、从机微处理器的加密软件和询问应答软件，即通过对应的主机、从机微处理器间直接询问应答程序判定传感器端口连接的传感器真伪后，方可进行传输，进一步保证传输数据的真实性。3)加密芯片FPGA和ASIC采用了一种安全性、可靠性较高的加密算法，具体的实现还需结合FPGA片上相关资源。采用加密芯片FPGA和ASIC后，使所有对应的询问应答程序、加密数据更不易被破解，更安全可靠。4)上述光耦隔离电路可抗干扰；上电抑制电路是网络空闲状态设置，可保证确定状态；电路保护防过电压冲击，综合功能是保证数据稳定可靠地传输。6)采用单片机功耗低、集成高，体积小。

(四)附图说明：

图1 本实用新型实施例1电路方块图；

图2 本实用新型实施例2电路方块图；

图3 RS485收发器电路方块图；

图4 实施例1加密软件和询问应答软件对应的主、从机间传感器真伪询问应答程控流程图；

图5 实施例2有机外加密芯片后，加密软件和询问应答软件对应的主、从机间传感器真伪询问应答程控流程图；

图6 各种灌浆传感器至记录仪采用本实用新型数字化传输系统示意图。

实施例1：见图1、图3、图4和图6

本实施例1灌浆记录仪传感器信号数字化传输装置如下：