无源传感器坝体水平位移监测系统的设计与实现

发布时间：2020-07-15 12:46

【摘要】：我国是水利大国,大坝数量众多,由于地质灾害频发和大坝使用时间的增长,大坝存在的安全隐患越来越多。因此,大坝安全监测发挥着越来越重要的作用,国家和相关单位也十分关注大坝的安全问题。目前使用比较多的是使用传感器作为大坝的监测手段,传感器的组网方式主要是有线组网和无线组网,目前这两种组网方式都存在一定的弊端,所以开发一种新型的传感器连接总线,能弥补有线和无线连接方式的缺陷具有非常重要的意义。在目前的传感器组网方式中,有线连接方式存在接线多,密封容易失效的问题;无线的连接方式存在供电失效和无线信号传输不稳定的问题。本次研究的目的就是开发出一种新型的传输总线,解决上述组网方式存在的问题。本研究系统由通讯主机和若干个信号采集单元构成,以固定式测斜传感器为实例,也可以应用于其他传感器。具体的组织方式为,通讯主机引出一条绝缘良好的导线,每个信号采集单元都带有磁环,导线依次穿过各个信号采集单元的磁环,则每个信号采集单元都是通过磁环连接到总线,没有直接电气接触,信号采集单元不设电源,供电和信号都是通过磁路耦合的,现场安装非常方便,不需要破坏绝缘皮,没有防水不足的安全隐患。本次开发主要内容是信号与供电通路的单线模型计算与实验,电路硬件的研究设计和单片机程序的开发。具体的工作内容如下:(1)根据设计需求,结合所学知识,设计单线传输系统的宏观架构。分配出每个部分的具体任务。(2)选择合适磁环,搭建并计算总线电气模型,选择合适的总线驱动频率。(3)根据计算出的电气参数,计算并设计出硬件电路,调整硬件参数,实现硬件的正常工作。(4)根据总线能量与信号传输的需要,编制单片机软件,实现数据与电源交换功能。(5)开发数据中继器的软硬件;实现模块化组网和数据分批传送。设计现场专用手持设定与读数仪。(6)实现整体系统联调,从实际应用中作出修改提升方案。
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV698.1
【图文】：

连接框,组网,中继组

图 2-4 GPRS 直接组网连接框图Fig. 2-4 GPRS direct networking connection block diagram图 2-5 中继组网方式连接框图Fig. 2-5 Connection diagram of relay networking mode

中继组,连接框,通讯主机,方式

12图 2-5 中继组网方式连接框图Fig. 2-5 Connection diagram of relay networking mode通讯主机配置的并不是连接广域网的 GPRS 模块，而是实在在 LORA 模块。LORA 模块是自组网的，在固定的地点设定好讯中继单元和通讯主机之间的连接是通过 LORA 组网运行的继单元之后，转换成 GPRS 网络传递到服务器。如果对于其他讯中继单元和通讯主机距离较远的时候，可以直接在通讯主络通讯模块。

示意图,信号采集,实物,单元

图 3-1 信号采集单元实物图Fig. 3-1 Physical figure of signal acquisition unit的建立信号采集单元的连接布置示意图如图 3-2 所示：图 3-2 连接布置示意图Fig. 3-2 Connection layout

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