[实用新型]基于单片机GSM无线模块的多参数边坡灾害自动监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及公路、岩土工程领域的边坡多参数自动监测、实时传输系统的设计。 

背景技术

压力、深部位移及轴力变化是反映边坡安全的重要参数。对其进行在线监测对了解边坡工程现状、及时采用加固措施有其重要意义。目前，上述参量数据的采集多是工程师利用数据采集箱进行人工采集，需要到现场跟每一个传感器接线连接，采集频率信号需人工记录下来并以手工方式输入到计算机中，然后还需查找相应传感器的编号、频率及相应位移等参数的计算系数。若巡回测量300多个测量点各一次，需要一个月左右的时间，操作时间长。这种人工记录、人工输入数据的方式，资料整理工作量大；且极易改变数据的可靠性。尤其是不能及时获取工程数据，了解边坡安全状态。由于无线技术的发展，单一参数采用GPRS方式发送到计算机上。这种方式如要测量多个传感器或多个测量点的数据，需利用传输导线将各个传感器或多个测量点连接到本地工控机上，成本高且导线裸露在地表外部极易被破坏，影响数据的正常收集。虽然GSM数据传输系统已经公开了实用新型，目前还没有实现上述三种边坡参数 通过一套监测系统实现自动采集、保存及无线传输且不发生混淆的装置，这就影响了工程师及时、准确的预测边坡工程灾害，防止灾害的发生。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一套边坡工程多参数自动采集、无线传输的低成本、可靠系统。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的自动监测系统由复数个振弦式监测传感器、单片机应用系统、无线GSM发射模块及安全保护箱组成。每个测试点的现场前端单片机应用系统由基于C8051F930的单片机、传感器激励模块、信号接收与处理模块、报警装置、I2 C总线形式的E2PROM 、2G容量的SD卡、键盘输入模块、显示模块及GSM无线模块及配备两套软件。每个前端数据采集系统配一个GSM模块，通过GSM无线网络构成整个边坡工程的分布式测量网络。现场每个单片机应用系统、无线GSM发射模块、传感器防水传输一起密封在水泥箱内部。 

每个传感器包括一个I2 C串行总线E2PROM存贮器，其中包括传感器初始化特征数据，即传感器的类型、传感器的编号、在现场的测点以及标定参数。 

现场数据采集和无线传输采用全自动化操作模式，中央处理模块自动完成数据的采集、标度变换及传输，所有数据都转化为了直接物理参量值，便于数据后续自动管理、成图成表的自动完成。中央处理模块通过读取E2PROM芯片中特征数据以达到对传感器类别的判断及传感器计数频率到工程参量的转换，然后对数据进行特定格式的封装后，以GSM无 线短消息形式发送到终端手机上。上述三种参数的振弦传感器可以安装在同一个数据采集箱上进行轮流采集、传输。采集周期通常是每2小时测量一次数据（相对于人工采集数据已经密集很多），并在本地数据采集中存贮到SD卡里，作为备用。在现场整体自动监测系统安装后，通过水泥箱进行防水、防破坏处理。 

本实用新型智能化程度高，功耗低，能在一套系统上实现边坡工程中多种参数的测量及全国范围内的传输，为预报边坡工程灾害及时提供数据支持，并能减少大量的人工成本。 

附图说明

图1是边坡多参数自动监测系统示意图； 

具体实施方式

以下对本实用新型做出进一步说明。 

参见图1，前端现场数据转换模块1数据传输到单片机应用系统2上 ，然后通过GSM发送模块3发送到无线网络公共系统4上，通过公共系统4 终端手机5信息交换，如图1所示。每个前端单片机应用系统配一个独立的GSM模块，现场各个测量点不采用有线连接，也不需要在现场建立基站。 

单片机应用系统2由C8051F930单片机最小化系统、传感器激励模块、信号接收与处理模块、报警装置、I2 C总线形式的E2PROM、2G容量的SD卡、键盘输入模块、显示模块组成。三种物理参量的变换采用振弦传 感器。工作方式为：传感器激励信号由单片机PWM波经过信号处理后产生，传感器被激励后，释放激励信号，传感器器输出信号经过放大、滤波和整形后变换为频率信号。由单片机拾取频率信号后，通过软件转化为物理参量的直接表示。然后单片机应用系统读取传感器中I2 C中特征数据，与物理量数据、采用时间一起打包号进行GSM无线传输。多个传感器的激励和信号采集分别通过切换多路模拟开关和多路分配器进行选择，开关的切换通过程控方法实现。