[发明专利]一种自动扫描多通道的振弦检测物联网系统的方法

说明书

本发明公开了一种自动扫描多通道的振弦检测物联网系统的方法，通过设计以STM32为主控MCU，采用ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块驱动继电器组子模块，实现对振弦采集电路通道的多路复用，使用一种自动扫描多通道的方法和一种基于MQTT协议的物联网通信机制，获取振弦检测多通道的数据，并采用MQTT协议发送给云平台。本发明提高了PCB多通道设计的扩展性，增强振弦检测物联网系统的稳定性，可应用于工业结构健康监测。

技术领域

本发明属于传感器监测技术领域，具体涉及多通道采用ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块驱动继电器组子模块，使用一种自动扫描多通道的方法、一种基于MQTT协议的物联网通信机制。

背景技术

传统多通道传感器的电路设计中，主要由多路开关、放大电路、滤波电路、整形电路、激振电路和主控MCU组成，在集成电路及通信领域发展的背景下，已不能满足当今设计的需求。

传统电路中，为了有效地抑制共模信号，提高信噪比，放大电路部分采用差分方式，电路采用多片CD4051实现信号多路复用，同时为放大电路提供差分输入方式。差分信号传输相比于单端信号传输有很多优点：差分信号会减少电源路径的轨道塌陷；与单端放大器相比，接收器的差分放大器有着更高的增益；差分信号在一对紧耦合差分对中传播时，在返回路径中对付串扰和突变的鲁棒性更好；在电路中每个信号都有自己的回路，所以差分信号通过接插件或封装时，不易受到开关噪声的干扰。

同时差分信号最大的缺点是会产生潜在的EMI。如果不对差分信号进行恰当的平衡或滤波，或者如果存在任何共模信号，就可能会使加在外部双绞线上的差分信号产生EMI问题；第二个缺点是与单端信号传输相比，传输差分信号需要两倍数量的信号线；第三个缺点是要去理解许多新原理和重要的设计规则。正因为差分信号这些复杂的效应，增加设计的复杂程度。

振弦检测系统广泛应用于航空、水文等领域，传统通信蓝牙、ZigBee、GPRS等已不适合低功耗、广覆盖的需求。

发明内容

基于上述背景技术中的不足，本发明提供了一种自动扫描多通道的振弦检测物联网系统的方法，包括振弦采集装置、NB-IoT通信装置。多通道自动扫描模块具体包括下列模块：振弦采集电路子模块、ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块、继电器组子模块。振弦采集电路子模块外围采用ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块，单片集成高耐压、反相输出、低逻辑电平数字电路中提供相应的V/A接口，作用于继电器组子模块驱动。基于可扩展继电器驱动的多路开关，对振弦采集通道进行时分多路复用。取代传统电路的差分信号的方式，减少潜在的EMI；降低电路设计开发的复杂度；通讯负载的介质去掉差分信号线；本发明设计采用多通道的继电器组，在继电器组子模块的多路开关设计中，可靠、安全、寿命长、适应性强、速度快等，继电器在工业领域有着不可替代的优势。

本发明的技术方案为：一种自动扫描多通道的振弦检测物联网系统的方法，包括以下步骤：在振弦采集装置包含的多通道自动扫描模块中，通过自动扫描多通道的方法，以及时分多路复用的方法，获取采集的数据发送至NB-IoT通信装置；同时在NB-IoT通信装置中采用一种基于MQTT协议的物联网通信机制，由MQTT协议包组包，接入云平台，实现数据通信。

进一步，所述多通道自动扫描模块具体包括下列子模块：振弦采集电路子模块、ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块、继电器组子模块，所述继电器组子模块分别和振弦采集电路子模块、ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块相连接；在ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块驱动继电器组子模块的多通道时，ULN2803八重达林顿晶体管阵列子模块对振弦采集电路子模块进行多路复用。

进一步，所述自动扫描多通道的方法，通过振弦采集电路子模块获取采集数据，再对采集通道进行时分多路复用，获取采集的数据发送至NB-IoT通信装置进行数据通信，具体包括下列步骤：

步骤1.1初始化多通道传感器数据缓存，选择起始通道；