[发明专利]智能化测量控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于工程变形监测、地球物理仪器自动记录的多微机分布式测量控制系统。

具体地说，由工控机或PC机做主控制机，通过RS485总线与设在前方的测量控制单元(MCU)相连，发送命令和接收数据。每个MCU可安装1个测量控制模块。不同测量方式的仪器或不同物理量输出的传感器采用不同测量模块，总系统可连接多达250个模块。MCU可脱离主控制机独立进行定时数据采集、数据存储等工作，并配有后备电池，具备断电保护功能。MCU本身就是一个完整的数据采集系统，尤其适合无人值守场合使用。

背景技术

对大型建筑物、工程构筑物(如水库大坝、桥樑、隧道等)进行安全监测是保障其安全运行的必要手段。目前安全监测系统采用仪器(传感器)种类繁多，所测物理量有很大差别，是一个集散式数据采集系统。该系统目前尚存在以下不足：一是只有数据采集功能，缺少对仪器控制功能，例如仪器(传感器)自检等；二是仪器(传感器)种类繁多，从仪器(传感器)到测量数字化装置之间传输的虽仅为脉冲数字(计数、频率)或模拟(电压、电流)信号，但测量的范围至少有几百米的直线距离，控制面积范围约1平方千米。由于地域较大，所处的环境亦不相同，长线传输干扰较大，导至测量数据不稳定，模拟信号尤其表现明显。三是受控仪器(传感器)分属于不同厂商设计、生产，其仪器(传感器)自身或安装位置的参考大地零电位也不一定相同，或因仪器(传感器)到测量数字化装置之间传输距离差异导致零电位差异，从而致使监测数据可靠性差。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种环境适应性强，能同时有效控制多个不同种类、不同距离的监测仪器，采集、存储、处理多个不同物理量数据的控制测量控制系统：

1.由于仪器(传感器)的输出零参考线可能接地，也可能不接地，必须顾及在系统中出现的两种状态。测量控制单元(MCU)的输入适配器需要浮置，通道转换开关各通道之间零参考线需要相互隔离和浮置，A/D转换的模拟地浮置、逻辑地浮置并在A/D转换芯片引脚下逻辑地与模拟地相接，CPU零参考线浮置并与外控电路(通信、通道转换、自检等)用光耦隔离。不使用通道的信号和零参考线用双路继电器断开。使整个系统的模拟电路、A/D转换电路在测量时或是浮置，或由与所选仪器(传感器)接地端接地。数字电路同样处理，提高系统输入电路的共模抑制比。

2.在A/D转换电路前增加一级0.1秒两阶低通滤波，抑制串模高频干扰信号。

3.在滤波器输入端接1MΩ电阻到地，A/D转换器输入阻抗恒定为1MΩ，使仪器(传感器)输出到A/D转换器输入的传输线的电阻产生的压降可控。

4.测量控制单元(MCU)增加二路用光耦隔离的TTL电平输出控制通道。用于控制仪器(传感器)的自检功能。

本发明有以下特点：

1.系统采用统一模块构架，每种模块对应一种传感器，能随时增添模块数量和种类，使系统具有持续扩展组网能力。当需要使用新型传感器时，仅需在系统中增添该类传感器的模块。

2.系统具有对传感器的自检功能。

3.系统具有无人值守功能。

4.系统具有远程控制能力。采用多种通信技术手段混合运行方式，适应既可在小范围内密集布设大量传感器，也可在大地域、空间距离很长的范围内布设传感器并实施测量控制。

5.系统人机界面友好，所有设置、控制均在嵌入式CPU的软件操作下运行，具有测量传感器随添随用的功能。

附图说明

图1-测量控制单元原理框图。

其中：1-输入信号

2-输入输出适配器

3-测量控制模块

4-输出控制信号

5-RS485总线

6-主控机

7-电源模块

8-蓄电池

9-开机控制线

图2-测量控制模块原理框图

其中：10-中央处理器CPU

11-A/D转换模块

12-通道选择器

13-复位控制

14-时钟控制

15-存储器

16-手动控制

具体实施方式

根据附图1说明本发明实施方式如下：