專利名稱:巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)碼傳輸技術(shù)，尤其涉及一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法及其裝置。
背景技術(shù)：
巖土工程常被稱為“隱蔽工程”和“灰色系統(tǒng)”。變形監(jiān)測在設(shè)計、施工、運行各階段均發(fā)揮著重要的作用，是確保巖土工程施工、運行安全必不可少的技術(shù)措施，是完善巖土工程設(shè)計方法的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)和施工、運行技術(shù)決策的重要依據(jù)。我國在進入20世紀(jì)70年代以來，安全監(jiān)測工作在水利水電、工民建、鐵路交通、煤炭礦山、軍工等行業(yè)的巖土工程中得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展，并日益受到工程技術(shù)人員和各級工程決策機構(gòu)的重視。因此，巖土工程監(jiān)測技術(shù)的革新和監(jiān)測設(shè)備的發(fā)明，將有力地推動巖土工程的發(fā)展。
由于巖土工程地質(zhì)條件的復(fù)雜多變，要在工程設(shè)計階段準(zhǔn)確無誤地預(yù)測巖土體的基本狀況及其在施工、運行過程中的變化，這在當(dāng)前幾乎是不可能的。因此，邊坡工程、地下工程的事故仍時有發(fā)生。及時、準(zhǔn)確地在事故前獲得信息并據(jù)此進行準(zhǔn)確的判斷，采取有效的防范措施，避免災(zāi)害的發(fā)生，就需要加強監(jiān)測工作。但監(jiān)測是十分艱苦和繁重的技術(shù)崗位，尤其在條件惡劣的環(huán)境下，采用磁環(huán)沉降或光學(xué)測量、電磁測量、手工記錄觀測數(shù)據(jù)等進行測量是相當(dāng)費時費力的工作，數(shù)據(jù)連續(xù)采集難以實現(xiàn)。隨著監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展，巖土工程變形監(jiān)測逐步發(fā)展到光電一體化、激光測量并以小型計算機存貯數(shù)據(jù)；數(shù)碼設(shè)備、電子計算機技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)等高新技術(shù)逐漸在巖土工程變形監(jiān)測中得到應(yīng)用；但監(jiān)測結(jié)果仍多采用人工方式獲取，監(jiān)測結(jié)果傳輸方面仍十分欠缺，無線遙測更難以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有光學(xué)測量、電磁測量、手工記錄觀測數(shù)據(jù)以及監(jiān)測設(shè)備笨重、測試人員水平要求較高且測試結(jié)果后期分析復(fù)雜、不能實現(xiàn)遙測等缺點，提供一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法及其裝置。
本裝置不但結(jié)構(gòu)簡單，誤碼率底，穩(wěn)定性好且操作簡便，對安裝測試人員沒有很強的技能要求，實現(xiàn)了環(huán)境惡劣、條件艱苦地方的巖土工程變形的遙測。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。
通過基于公用電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集通信設(shè)備，由主控計算機通過無線傳輸配套軟件，設(shè)置、控制監(jiān)測現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集儀，并將監(jiān)測結(jié)果通過GPRS網(wǎng)絡(luò)無線傳輸至主控計算機，從而實現(xiàn)無人值守條件下的巖土工程變形數(shù)碼遙測。本發(fā)明結(jié)合了數(shù)碼監(jiān)測、無線傳輸?shù)膬?yōu)點，使巖土工程變形監(jiān)測不再艱苦和繁重，監(jiān)測結(jié)果直觀可靠，傳輸穩(wěn)定，誤碼率低，尤其適用于環(huán)境艱苦、條件惡劣等地的巖土工程變形的自動化遙測。
一、巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法，包括下列步驟①安裝連接各測點的數(shù)碼變形傳感器；②利用數(shù)據(jù)采集儀對各測點的變形值進行數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲；③利用通信控制器連接數(shù)據(jù)采集儀和無線調(diào)制解調(diào)器，管理主控計算機與數(shù)據(jù)采集儀之間通過公用電話網(wǎng)的無線通信，將主控計算機的命令轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集儀，并將數(shù)據(jù)采集儀的返回信息發(fā)給主控計算機；④安裝內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議、并插入GPRS網(wǎng)絡(luò)SIM卡的無線調(diào)制解調(diào)器，與連接在主控計算機上的調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)無線連接和通訊；⑤在主控計算機上安裝無線傳輸配套軟件(遠程通信控制)，連接有線調(diào)制解調(diào)器；⑥利用主控計算機上的無線傳輸配套軟件和有線調(diào)制解調(diào)器撥叫遠程無線調(diào)制解調(diào)器的SIM卡號碼，實現(xiàn)現(xiàn)場采集部分和室內(nèi)控制部分的連接和通訊；⑦利用主控計算機上的無線傳輸配套軟件和有線調(diào)制解調(diào)器與無線調(diào)制解調(diào)器連接成功后，在通信控制器的管理下，進行采樣設(shè)置、數(shù)據(jù)下載和無線傳輸?shù)瓤刂啤?br> 二、裝置如圖1、圖2，本裝置包括數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用電話網(wǎng)(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控計算機(70)；其中數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次連接組成現(xiàn)場裝置部分，通過公用電話網(wǎng)(40)與由主控計算機(70)、TDRemote(60)、Moden(50)組成的室內(nèi)主控部分實現(xiàn)通訊、控制和數(shù)據(jù)傳輸；所述的數(shù)據(jù)采集儀(10)是一種用以采集與各監(jiān)測測點相連的數(shù)碼傳感器位移值的裝置；所述的通信控制器(20)是一種基于公用電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集通信設(shè)備，用以管理主控計算機(70)與數(shù)據(jù)采集儀(10)之間通過公用電話網(wǎng)(40)建立的無線通信，將來自主控計算機(70)的命令轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集儀(10)，并將數(shù)據(jù)采集儀的返回信息發(fā)給主控計算機(70)；所述的GPRS IP Moden(30)是一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議的無線調(diào)制解調(diào)器，用以實現(xiàn)與主控計算機相連的調(diào)制解調(diào)器無線連接和通訊；所述的公用電話網(wǎng)(40)是一種公用電話交換網(wǎng)絡(luò)；所述的Moden(50)是一種為數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號在具有有限帶寬的模擬信道上進行遠距離傳輸而設(shè)計的裝置，將數(shù)字信號與音頻載波組合，產(chǎn)生適合于電話線上傳輸?shù)囊纛l信號，并通過解調(diào)過程從音頻信號中恢復(fù)出數(shù)字信號；所述的TDRemote(60)是一種基于C++編程語言，自行編制的軟件，用以設(shè)置和控制數(shù)據(jù)采集儀(10)和通訊控制器(20)；所述的主控計算機(70)是一種微型計算機PC或者便攜計算機。
本裝置的工作原理是數(shù)據(jù)采集儀(10)獲取各測點數(shù)碼傳感器變形值，并予以數(shù)碼顯示或存儲。基于公用電話網(wǎng)(40)的數(shù)據(jù)采集通信設(shè)備——通信控制器(20)與數(shù)據(jù)采集儀(10)和GPRS IP Moden(30)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口相連，管理數(shù)據(jù)采集儀(10)與主控計算機(70)間的命令轉(zhuǎn)發(fā)和處理。主控計算機(70)通過標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口(計算機串口)與Moden(50)相連，Moden(50)則通過RJ11(電話端口)與公用電話網(wǎng)(40)連接。主控計算機(70)安裝TDRemote(60)，通過TDRemote(60)和與之相連的Moden(50)，撥叫現(xiàn)場GPRS IP Moden(30)內(nèi)的SIM卡號碼。連接成功后，在通信控制器(20)的管理和TDRemote(60)控制下，將主控計算機(70)的設(shè)置、控制、采樣、傳輸?shù)让畎l(fā)給數(shù)據(jù)采集儀(10)，并獲取數(shù)據(jù)采集儀(10)的返回信息，從而完成變形監(jiān)測數(shù)據(jù)無線傳輸工作。
本裝置技術(shù)指標(biāo)如下靈敏度0.01mm(GK12C型數(shù)字式數(shù)據(jù)采集儀)；量程35mm(與數(shù)據(jù)采集儀相連的數(shù)碼傳感器)；供電12V(GK12C型數(shù)字式數(shù)據(jù)采集儀供電)；功耗20mA(變形數(shù)碼傳感器每測點功耗)；采樣間隔10分鐘、1小時、4小時自動，手動隨時采集；電壓5V(TD-I通信控制器供電)；電流500mA(TD-I通信控制器)；傳輸速度9600bt/秒；誤碼率0.5‰；本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果①在巖土工程數(shù)碼監(jiān)測過程中，通過數(shù)字式數(shù)據(jù)采集儀采集各測點CCD傳感器位移值，并將監(jiān)測結(jié)果進行基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸，實現(xiàn)巖土工程變形遙測，這對環(huán)境復(fù)雜、條件艱苦的地方尤其重要。
②本裝置結(jié)構(gòu)簡單、精度高、穩(wěn)定性好、誤碼率低、操作簡便，對安裝測試人員沒有很強的技能要求。
③本發(fā)明不僅實現(xiàn)了環(huán)境復(fù)雜、條件艱苦地方的巖土工程變形遙測，也適用于有毒、放射、污染等危險環(huán)境、高放射場地的工業(yè)變形監(jiān)測和遠程監(jiān)控。
圖1是本裝置結(jié)構(gòu)方框圖；圖2是本裝置實物連接 圖3是通信控制器接口位置圖；圖4是無線傳輸配套軟件TDRemote界面圖；圖5是撥叫GPRS IP Moden SIM卡號圖；圖6是TDRemote主控計算機設(shè)置、控制界面圖；圖7是巖土工程變形監(jiān)測結(jié)果無線傳輸界面圖。
其中10-數(shù)據(jù)采集儀；20-通信控制器，21-第1RS232接口，22-第2RS232接口，23-電源管理芯片控制電路接口，24-5V電源接口，25-5V電源適配器；30-GPRS IP Moden；40-公用電話網(wǎng)；50-Moden；60-TDRemote；70-主控計算機。
英譯漢Moden-有線調(diào)制解調(diào)器；GPRS IP Moden-無線調(diào)制解調(diào)器；TDRemote-無線傳輸控制軟件名；CCD-光電藕合圖像傳感器；SRAM-靜態(tài)隨機處理內(nèi)存。
具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施示例對本發(fā)明進一步說明一、各功能部件1、數(shù)據(jù)采集儀(10)數(shù)據(jù)采集儀(10)選用GK12C型數(shù)字式數(shù)據(jù)采集儀；8通道，可同時對8個各測點CCD數(shù)碼傳感器進行位移采集，并將采集到的各傳感器位移值存入數(shù)據(jù)采集儀SRAM(靜態(tài)隨機處理內(nèi)存)中。
2、通信控制器(20)通信控制器(20)選用自行研制的TD-I通信控制器，是一種基于SIEMENSMC35 GPRS模塊管理控制裝置；內(nèi)置GPRS IP Moden(30)電源管理控制電路板、控制芯片以及與數(shù)據(jù)采集儀(10)和GPRS IP Moden(30)接口和電源接口。
3、GPRS IP Moden(30)GPRS IP Moden(30)選用基于GPRS技術(shù)，內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議的利事達LT8030 GPRS IP Moden。
4、調(diào)制解調(diào)器(50)調(diào)制解調(diào)器(50)選用TP-LINK有線調(diào)制解調(diào)器。
二、軟件1、由圖4可知，無線傳輸裝置配套軟件TDRemote(60)(遠程通信控制)基于C++編程語言、自行編制用以設(shè)置和控制數(shù)據(jù)采集儀以及通訊控制器。程序由通信、Moden初始化、撥號連接、設(shè)備選擇、控制、斷開連接和退出幾部分組成。通信部分用以測試通信通道情況；Moden初始化板塊用以在連接初期初始化Moden，以排除Moden故障和重置Moden；撥號連接用以撥叫GPRS IP Moden上的SIM卡號碼；設(shè)備選擇設(shè)置兩個可選項，一為有線Moden，二為GPRS IP Moden。
2、由圖5可知，在選擇GPRS IP Moden的前提下，可以撥叫GPRS IP Moden中內(nèi)置的GPRS網(wǎng)絡(luò)SIM卡的號碼，使與主控計算機相連的調(diào)制解調(diào)器和GPRS IPModen實現(xiàn)連接和通訊。
3、由圖6可知，該板塊包括日期和時間查詢、設(shè)置；當(dāng)前采樣；下載數(shù)據(jù)；設(shè)置采樣間隔；設(shè)備測試及清空內(nèi)存數(shù)據(jù)。
4、由圖7可知，通過設(shè)置，采樣和下載監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲得現(xiàn)場各測點不同時刻的監(jiān)測結(jié)果。界面圖中前兩列分別為采樣日期和采樣時間，后8列分別為8測點不同時刻的變形監(jiān)測值。
權(quán)利要求
1.一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法，包括下列步驟①安裝連接各測點的數(shù)碼變形傳感器；②利用數(shù)據(jù)采集儀對各測點的變形值進行數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲；③利用通信控制器連接數(shù)據(jù)采集儀和無線調(diào)制解調(diào)器，管理主控計算機與數(shù)據(jù)采集儀之間通過公用電話網(wǎng)的無線通信，將主控計算機的命令轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)采集儀，并將數(shù)據(jù)采集儀的返回信息發(fā)給主控計算機；④安裝內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議、并插入GPRS網(wǎng)絡(luò)SIM卡的無線調(diào)制解調(diào)器，與連接在主控計算機上的調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)無線連接和通訊；⑤在主控計算機上安裝無線傳輸配套軟件(遠程通信控制)，連接有線調(diào)制解調(diào)器；⑥利用主控計算機上的無線傳輸配套軟件和有線調(diào)制解調(diào)器撥叫遠程無線調(diào)制解調(diào)器的SIM卡號碼，實現(xiàn)現(xiàn)場采集部分和室內(nèi)控制部分的連接和通訊；⑦在通信控制器的管理下，進行采樣設(shè)置、數(shù)據(jù)下載和無線傳輸?shù)瓤刂啤?br>2.一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸裝置，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用電話網(wǎng)(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控計算機(70)；其中數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次連接組成現(xiàn)場裝置部分，通過公用電話網(wǎng)(40)與由主控計算機(70)、TDRemote(60)、Moden(50)組成的室內(nèi)主控部分實現(xiàn)通訊、控制和數(shù)據(jù)傳輸；所述的數(shù)據(jù)采集儀(10)是一種用以采集與各監(jiān)測測點相連的數(shù)碼傳感器位移值的裝置；所述的通信控制器(20)是一種基于公用電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集通信設(shè)備；所述的GPRS IP Moden(30)是一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議的無線調(diào)制解調(diào)器；所述的公用電話網(wǎng)(40)是一種公用電話交換網(wǎng)絡(luò)；所述的Moden(50)是一種為數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號在具有有限帶寬的模擬信道上進行遠距離傳輸而設(shè)計的裝置；所述的TDRemote(60)是一種基于C++編程語言，自行編制的軟件；所述的主控計算機(70)是一種微型計算機PC或者便攜計算機；Moden-有線調(diào)制解調(diào)器；GPRS IP Moden-無線調(diào)制解調(diào)器；TDRemote-無線傳輸控制軟件名。
3.按權(quán)利要求
1所述的一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集儀(10)選用GK12C型數(shù)字式數(shù)據(jù)采集儀。
4.按權(quán)利要求
1所述的一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸裝置，其特征在于通信控制器(20)選用TD-I通信控制器，是一種基于SIEMENS MC35 GPRS模塊管理控制裝置。
5.按權(quán)利要求
1所述的一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸裝置，其特征在于GPRS IP Moden(30)選用利事達LT8030無線調(diào)制解調(diào)器。
6.按權(quán)利要求
1所述的一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸裝置，其特征在于Moden(50)選用TP-LINK有線調(diào)制解調(diào)器。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種巖土工程數(shù)碼監(jiān)測無線傳輸方法及其裝置，涉及一種數(shù)碼無線傳輸技術(shù)。本裝置包括數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)、公用電話網(wǎng)(40)、Moden(50)、TDRemote(60)、主控計算機(70)；其中數(shù)據(jù)采集儀(10)、通信控制器(20)、GPRS IP Moden(30)依次連接組成現(xiàn)場裝置部分，通過公用電話網(wǎng)(40)與由主控計算機(70)、TDRemote(60)、Moden(50)組成的室內(nèi)主控部分實現(xiàn)通訊、控制和數(shù)據(jù)傳輸。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、精度高、穩(wěn)定性好、誤碼率低、操作簡便，對安裝測試人員沒有很強的技能要求。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了環(huán)境復(fù)雜、條件艱苦地方的巖土工程變形遙測，也適用于有毒、放射、污染等危險環(huán)境、高放射場地的工業(yè)變形監(jiān)測和遠程監(jiān)控。
文檔編號G08C17/02GK1996412SQ200610166570
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日
發(fā)明者胡明鑒, 汪稔, 孟慶山, 廖成旺 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan