一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀的制作方法
【專利摘要】一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，儀器主要結(jié)構(gòu)包括MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD觸摸顯示模塊、短信發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)采集和處理軟件組成；MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)用于感應(yīng)到布置位置的橫向、縱向、豎向振動(dòng)加速度；該結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，它能同時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)或斜坡的多個(gè)位置的地震動(dòng)響應(yīng)，降低了結(jié)構(gòu)或斜坡的地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)成本；它可在地震發(fā)生后30秒鐘內(nèi)不僅分析出結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)響應(yīng)程度、放大系數(shù)、震后危險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)通過短信速報(bào)分析結(jié)果。
【專利說明】
一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及震害監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀器應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的記錄大型結(jié)構(gòu)物和斜坡的地震動(dòng)響應(yīng)情況的儀器主要有強(qiáng)震記錄儀、烈度速報(bào)儀。強(qiáng)震記錄儀由于通道數(shù)少、價(jià)格高，主要用于官方負(fù)責(zé)的地震臺(tái)網(wǎng)里。如用于的結(jié)構(gòu)或斜坡的多點(diǎn)地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)，則需要多臺(tái)強(qiáng)震儀，導(dǎo)致成本過高。因此，強(qiáng)震儀難以在大型結(jié)構(gòu)物和斜坡中普及。烈度速報(bào)儀由于價(jià)格較低、可被大量用于地震烈度速報(bào)，但是由于其功能過于單一，使其存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):(I)基本沒有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能或只能存儲(chǔ)少量的數(shù)據(jù)；(2)每臺(tái)儀器只可監(jiān)測(cè)一個(gè)位置的地震動(dòng)響應(yīng)，多臺(tái)之間的時(shí)間同步能力差。因此，結(jié)合大型結(jié)構(gòu)物和斜坡的地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求開發(fā)一種多通道、較低成本、可速報(bào)的專用地震監(jiān)測(cè)和速報(bào)儀是很有意義的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)有技術(shù)不能滿足人們的需要，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，儀器主要結(jié)構(gòu)包括MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD觸摸顯示模塊、短信發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)采集和處理軟件組成；MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)用于感應(yīng)到布置位置的橫向、縱向、豎向振動(dòng)加速度；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，同時(shí)依據(jù)Μ)Ρ協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM9主板上；ARM9主板安裝了 WINCE6.0嵌入式系統(tǒng)，用于控制其它模塊的正常工作；7尺寸IXD觸摸顯示模塊用于顯示波形和輸入各種命令；數(shù)據(jù)采集和處理軟件用于控制采集模塊工作、處理數(shù)據(jù)、保存分析結(jié)果、顯示分析結(jié)果等；其數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理模塊、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊、第一控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、第二控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊。
[0005]作為本發(fā)明的優(yōu)化技術(shù)方案:所述信號(hào)調(diào)理模塊以AD8253ARMZ芯片為核心，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊以AD7606芯片為核心，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述控制模塊由一塊LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)緩沖模塊由CY7C1019DV33芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊由DP83848I以太網(wǎng)PHY芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理和控制模塊采用SCTGT8044可編程TPAC，此TPAC以ARM9為核心、自帶WINCE6.0系統(tǒng)、帶有7尺寸觸摸顯示屏、支持LABVIEW嵌入式編程；數(shù)據(jù)采集和處理軟件采用LABVIEW嵌入式編程的方式實(shí)現(xiàn)，程序編寫好后，直接燒錄到數(shù)據(jù)處理和控制模塊里，軟件采用三個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)。地震短信報(bào)警模塊采用W3100SM-M短信發(fā)送/接收模塊作為地震事件的短信速報(bào)器；電池模塊采用100塊656483型聚合物鋰電芯并聯(lián)、配套充放電器組成；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳模塊采用USR-TCP232-401串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口服務(wù)器模塊來實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，它能同時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)或斜坡的多個(gè)位置的地震動(dòng)響應(yīng)，降低了結(jié)構(gòu)或斜坡的地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)成本；所設(shè)計(jì)的MEMS力平衡加速度計(jì)體積小，成本低、容易埋入結(jié)構(gòu)里；此外它可在地震發(fā)生后30秒鐘內(nèi)不僅分析出結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)響應(yīng)程度、放大系數(shù)、震后危險(xiǎn)系數(shù)，同時(shí)通過短信速報(bào)分析結(jié)果；整體有利于普及樓房、橋梁等大型結(jié)構(gòu)物或山體斷裂帶附近斜坡的地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)，為快速評(píng)估震區(qū)建筑物的震害和斜坡的滑坡趨勢(shì)提供重要的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的儀器結(jié)構(gòu)框圖；
[0008]圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0009]圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集和處理軟件模塊的工作流程框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]請(qǐng)參閱圖1?3，本發(fā)明實(shí)施例中，一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，儀器主要結(jié)構(gòu)包括MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD觸摸顯示模塊、短信發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)采集和處理軟件組成；MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)用于感應(yīng)到布置位置的橫向、縱向、豎向振動(dòng)加速度；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，同時(shí)依據(jù)Μ)Ρ協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM9主板上；ARM9主板安裝了 WINCE6.0嵌入式系統(tǒng)，用于控制其它模塊的正常工作；7尺寸IXD觸摸顯示模塊用于顯示波形和輸入各種命令；數(shù)據(jù)采集和處理軟件用于控制采集模塊工作、處理數(shù)據(jù)、保存分析結(jié)果、顯示分析結(jié)果等；其數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理模塊、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊、第一控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、第二控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊。
[0012]本發(fā)明各模塊在選用時(shí):所述信號(hào)調(diào)理模塊以AD8253ARMZ芯片為核心，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊以AD7606芯片為核心,配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述控制模塊由一塊LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)緩沖模塊由CY7C1019DV33芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊由DP83848I以太網(wǎng)PHY芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理和控制模塊采用SCTGT8044可編程TPAC，此TPAC以ARM9為核心、自帶WINCE6.0系統(tǒng)、帶有7尺寸觸摸顯示屏、支持LABVIEW嵌入式編程；數(shù)據(jù)采集和處理軟件采用LABVIEW嵌入式編程的方式實(shí)現(xiàn)，程序編寫好后，直接燒錄到數(shù)據(jù)處理和控制模塊里，軟件采用三個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)。地震短信報(bào)警模塊采用W3100SM-M短信發(fā)送/接收模塊作為地震事件的短信速報(bào)器；電池模塊采用100塊656483型聚合物鋰電芯并聯(lián)、配套充放電器組成；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳模塊采用USR-TCP232-401串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口服務(wù)器模塊來實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。
[0013]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其它的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0014]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同替換和改進(jìn)，均應(yīng)包含在本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，儀器主要結(jié)構(gòu)包括MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊、低功耗ARM9主板、7尺寸LCD觸摸顯示模塊、短信發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸模塊、供電模塊、數(shù)據(jù)采集和處理軟件組成；其特征在于=MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)用于感應(yīng)到布置位置的橫向、縱向、豎向振動(dòng)加速度；數(shù)據(jù)采集模塊的作用是把MEMS高精度的力平衡加速度計(jì)的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，同時(shí)依據(jù)UDP協(xié)議把數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM9主板上；ARM9主板安裝了 WINCE6.0嵌入式系統(tǒng)，用于控制其它模塊的正常工作；7尺寸LCD觸摸顯示模塊用于顯示波形和輸入各種命令；數(shù)據(jù)采集和處理軟件用于控制采集模塊工作、處理數(shù)據(jù)、保存分析結(jié)果、顯示分析結(jié)果等；其數(shù)據(jù)采集模塊包括信號(hào)調(diào)理模塊、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊、第一控制模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、第二控制模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)和斜坡地震動(dòng)響應(yīng)監(jiān)測(cè)與速報(bào)儀，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊以AD8253ARMZ芯片為核心，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊以AD7606芯片為核心,配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述控制模塊由一塊LPC2378FBD144、EPM7128AETI100-7芯片配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)緩沖模塊由CY7C1019DV33芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；所述數(shù)據(jù)傳輸模塊由DP83848I以太網(wǎng)PHY芯片，配套外圍電容、電阻構(gòu)成；數(shù)據(jù)處理和控制模塊采用SCTGT8044可編程TPAC，此TPAC以ARM9為核心、自帶WINCE6.0系統(tǒng)、帶有7尺寸觸摸顯示屏、支持LABVIEW嵌入式編程；數(shù)據(jù)采集和處理軟件采用LABVIEW嵌入式編程的方式實(shí)現(xiàn)，程序編寫好后，直接燒錄到數(shù)據(jù)處理和控制模塊里，軟件采用三個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)。地震短信報(bào)警模塊采用W3100SM-M短信發(fā)送/接收模塊作為地震事件的短信速報(bào)器；電池模塊采用100塊656483型聚合物鋰電芯并聯(lián)、配套充放電器組成；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳模塊采用USR-TCP232-401串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口服務(wù)器模塊來實(shí)現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。
【文檔編號(hào)】G01V1/00GK104360377SQ201410593900
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】何先龍, 王運(yùn)生, 羅永紅, 趙立珍, 孫得璋 申請(qǐng)人:中國地震局工程力學(xué)研究所, 成都理工大學(xué)