发布于：2007/5/28 8:55:53 | 838 次阅读
［摘 要］ 介绍了一种基于微处理器ADuC812和通信接口芯片SN65LBC184的大坝安全监测网络传感器通用数据采集模块。通用数据采集模块与现有大坝安全监测传感器相结合，可构成适合于大坝安全监测的网络传感器，从而为实现大坝安全监测网络化打下良好的基础。
［关键词］ 大坝安全监测；数据采集；网络传感器
The design of data acquisition modulefor network
sensorsusedin the safety monitoring ofa dam
ZHANGTao1，SHUNai－qiu1，LIHong－ling1，LIU Min2
（1．Electrical Engineering Schoolof Wuhan University，Hubei－Wuhan 430072 China；
2．Research Institute of WaterConservancy and Hydropower，Guangdong－Guangzhou 510610，China）
1 引 言
大坝安全监测是对大坝施工过程和运行状态进行监视的一种必要手段。它不仅可以让人们及时了解大坝的性态，而且可以为今后大坝的设计提供科学的理论依据。目前，大坝监测自动化系统采用的都是分布式自动监测系统，它利用传统的传感器作为数据采集装置，传感器的监控及与上位机的通信由测控装置（MCU）完成。一台MCU处理几支乃至几十支传感器采集的数据，若MCU故障，则上位机就不能获得与该台MCU相连的所有传感器采集的数据，从而影响了对大坝性态分析的准确性和可靠性。针对这一问题，文章研究并设计了一种通用数据采集模块，将该数据采集模块与传统的传感器结合，可构成适合于大坝监测用的不同形式的网络传感器。
2 网络传感器通用数据采集模块设计［1］
网络传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理、微处理器以及数据通信模块组成［1］。基于此结构模式，可以利用传统的传感器构成网络传感器。大坝监测常用的传感器主要有差阻式传感器、振弦式传感器、温度传感器、引张线传感器、静力水准传感器以及垂线仪传感器等。将这些传感器通过相应的接口电路与数据处理和通信模块结合就可以构成大坝安全监测网络传感器。网络传感器通用数据采集模块的原理如图2—1所示。图中信号调理1～4是针对大坝安全监测传感器不同输出信号形式而设计的信号调理电路。
2．1 微处理器ADuC812B简介［2］
微处理器采用美国AD公司生产的ADuC812，该芯片是全集成的高性能的8路12位数据采集系统。它在单个芯片内集成了一个具有12位、自校准的ADC转换器、两个12位的DAC转换器、微处理器（MCU）、片内8KB的闪速／电擦除（Flash／EE）程序存储器，640 Byte闪速／电擦除数据存储器以及256 Byte数据SRAM，均由可编程内核控制。此外还有UART串行I／O口、看门狗／定时器以及电源监视器等。该器件功能强，通用性强。并且工作温度范围宽，适于恶劣环境工作。
2．2 通信接口电路的设计
从网络通信的角度来看，通信接口硬件电路属于网络接口的物理层设计，是网络传感器能够挂网运行的关键所在，也是网络传感器的重要组成部分。RS－485总线是广泛运用于过程测控系统的总线，采用平衡差分信号线的半双工传送方式，该方式在多站点互连方面使用十分方便。该通信方式还具有抗干扰能力强、接收灵敏度高的特点。因此在设计 中采用了RS－485通信接口。通信接口芯片选用SN65LBC184，该芯片具有瞬间高压抑制功能，能抗雷击和静电放电，避免因交流故障引起的非正常高压脉冲冲击，能适宜恶劣环境等特点。微处理器A－DuC812的UART串行口与SN65LBC184组成网络传感器通信接口电路。
2．3 信号调理电路的设计
为使网络传感器处理模块具有通用性，根据大坝安全监测传感器输出信号的形式，设计了4种信号调理电路。图2—2给出了通用数据采集模块的原理框图。图中信号调理电路1用于处理差动电阻式传感器输入信号；信号调理电路2用于处理静力水准仪及垂线仪传感器输入信号；信号调理电路3用于处理压阻式传感器输入信号；信号调理电路4用于振弦式传感器输入信号。现场具体应用时，一支传感器仅利用一个调理电路，故利用2位编码开关来实现具体调理电路的选择。状态00表示选通信号调理1；状态01表示选通调理电路2；状态10表示选通调理电路3；状态11表示选通调理电路4。
2．3．1 信号调理电路1的设计
差动电阻式传感器输出信号一般为0～＋1V的电压信号，而ADuC812B的ADC转换器接收的模拟电压输入范围为0～＋2．3V左右。为提高转换，利用LM224构成放大器，对传感器输出信号进行放大处理，而后送入ADuC812的模拟输入端口P1．0口。
2．3．2 信号调理电路2的设计
静力水准仪及垂线仪传感器的输出信号为－2V～＋2V的直流电压信号，因此需将该信号变换到0～＋2．3V的电压信号。具体方法是先利用分压电路把信号电压均分为－1V～＋1V的直流电压信号，再将该信号与＋1V直流电压相加即可转换为0～＋2V的直流电压信号，送入ADuC812的模拟输入端 口P1．1口。
2．3．3 信号调理电路3的设计
压阻式传感器的输出信号为4～20 mA的直流电流，利用一个100Ω的精密电阻即可把该信号电流变换为0．4～2V的直流电压信号送入ADuC812的模拟输入口P1．2口。
2．3．4 信号调理电路4的设计
振弦式传感器输出信号为400 Hz～4．5 kHz的衰减的正频率信号，需经放大、整形才能输入微处理器。测量时，微处理器输出扫频信号经激励驱动对传感器激振，然后控制继电器将传感器的输出端切换到测量放大电路。传感器输出的频率信号放大整形后，正弦频率信号转换为方波信号（TTL电平信号），再由82C53计数，微处理器读取数据。为了提高测量，采用等测频方法。即由4M晶振提供标准时标T0，82C53累计待测频率信号512个周期内标准时标T0的个数N，则待测频率fx为
振弦式传感器一般设置了温度传感器，用于温度补偿。该温度传感器输出为电压信号，可通过信号调理电路1输入ADuC812的模拟输入端口P1．0口。
2．4 数据采集模块的防雷及抗干扰设计
数据采集模块电路耐压不过几十伏，抗损坏能量不到10－3焦耳，而雷击可以产生数百千安的放电电流、每欧有数兆焦耳的单位能量及强烈的电磁场，且大坝安全监测自动化系统因分布范围大，容易遭受雷击，实际工程中也时有发生［3］。并且传感器所处环境恶劣使得数据采集系统易受到各种干扰，从而影响了网络传感器的工作性能。因此，必须对数据采集模块进行防雷和抗干扰设计。只要是与外界相连的端口都要进行防雷设计，数据采集模块与外界的接口有电源进线、传感器输入信号线和网络通信接口。设计措施：1）在元件选择上选择有隔离和抑制功能的器件；2）加装保护电路。电源选择微型低功耗模块式开关电源PW03－S5，其隔离电压达3 000Vrms，同时，在输入端加装双极性和单极性瞬间电压抑制二极管（TVP）。传感器信号线的防雷电路由压敏电阻、P6KE15CA二极管和去耦绕线电阻构成。通信接口保护电路由SR金属陶瓷气体防电管、电感线圈／电阻（L／R）、ZnO电阻及瞬变二极管（TVP）组成。该保护电路的箝位电压小于7．0V，耐冲击电流大于5 kA，响应时间小于5 ns，介入衰耗小于0．5 dB，可有效保护模块并减少干扰［4］。除此之外，PCB板电路的设计也应充分考虑电磁兼容性问题。
2．5 网络传感器的软件设计
网络传感器软件设计包括数据采集与处理程序和网络通信程序。数据采集与处理程序主要包括传感器有效通道的识别，相应传感器信号数据采集与处理以及通信程序等。
实验室利用PC机作为上位机，经RS－232／RS－485转换接口与网络传感器组成数据采集系统。系统采用轮叫轮询技术，程序流程见图2—3。
3 结束语
实验证明，由此模块构成的网络传感器组成的大坝监测网络化系统具有很强的通用性。研究开发网络化传感器以及实现大坝监测网络化有着重要的意义，是大坝监测系统今后发展的方向。该数据采集模块的设计成功必将为大坝监测系统网络化打下良好的基础。
近年来智能网联汽车快速发展，新技术不断涌现，与相关产业融合度持续提升，正在推动全球汽车产业发生深刻变革。为应对此种形势，欧、美、日等汽车工业发达国家和地区都加大了智能网联汽车的国际标准法规协调的参与力度，在联合国世界车辆法规论坛(UN/WP.29)和国际标准化组织(ISO)层面，智能网联汽车相关国际标准法规协调活动正快速推进。 为更有效地支撑上述组织的国际标准法规协调活动，2017年全国汽车标准
0215jiejie
|
发布于：2022-12-01
0评论
0赞
据苹果官网，苹果推出搭载M2芯片的新款iPadPro。 11英寸wifi版起售价为799美元，wifi+蜂窝网络版起售价为999美元；12.9英寸wifi版起售价为1099美元，wifi+蜂窝网络版起售价为1299美元。
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
全球五大车展之一巴黎车展时隔四年再度启幕。在这场被视为“全球汽车行业风向标”的盛会上，国内外汽车品牌云集，长城汽车、比亚迪等再次领衔中国汽车出海。 长城汽车欧洲区域总裁孟祥军表示：“欧洲是长城汽车最重要的海外市场之一，巴黎车展是长城汽车向欧洲市场展示GWM品牌和产品的最佳机会。长城汽车正在研究汽车行业碳排放的整个生命周期，到2025年，将推出50多款新能源产品，全力支持可再生能源使用，为全球用户
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
针对通配烟弹厂商的一系列诉讼的结果，将对生产通配烟弹的品牌未来在电子烟行业的发展产生深远影响。 10月1日，《电子烟强制性国家标准》正式实施，中国电子烟监管全面生效。而在电子烟行业进入规范化、法治化阶段前夕，一场围绕着通配烟弹的争论在行业里发酵。 “通配”是电子烟从业者约定俗成的概念。换弹式电子烟由烟杆和烟弹组成，“通配”烟弹指的是非品牌商生产、可与品牌烟杆匹配使用的烟弹。多位业内人士表示，被
0215jiejie
|
发布于：2022-10-19
0评论
0赞
采用金属感应引脚，专用于大电流应用中进行精确测量 全新分流电阻器专为电池管理系统、大电流工业控制和电动汽车充电站 提供高可靠性、高成本效益的解决方案 美国柏恩Bourns全球知名电子组件领导制造供货商，宣布新增12款CSM2F系列功率分流电阻器，扩展其产品组合。全新系列采用铆接通孔金属传感引脚，可满足大电流应用中对电压测试点精确定位日益增长的需求。最新型Bourns?CSM2F系列分流电阻器
0215jiejie
|
发布于：2022-10-18
0评论
0赞
元宇宙是个筐，啥都往里装，但区别在于有的像聚宝盆，有的像垃圾桶。国庆假期刚结束，中青宝“90后”董事长李逸伦便亲自上阵，玩起了元宇宙婚礼。靠着老板首秀和代言，中青宝顺势推出“MetaLove元囍”App，正式进军元宇宙婚礼赛道。 就产品而言，如同其他元宇宙产品，李逸伦的元宇宙婚礼“新奇与吐槽齐飞”：有人说是有趣的尝试，有人则认为像QQ炫舞结婚系统。要知道，QQ炫舞是一款推出了十余年的老游戏。
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
截至8月末，中国5G基站总数达210.2万个，中国5G发展已经进入下半场。随着5G加速融入千行百业，互动直播、vCDN、安防监控等场景率先大规模落地，车联网、云游戏、工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景也快速走向成熟，这些更大流量、更低时延、更高性能的场景涌现，对边缘计算的刚性需求势必爆发。 GrandViewResearch预测，即使在新型冠状病毒肺炎疫情肆虐全球的背景下，边缘计算和5G网络市
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
商务部回应美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”
商务部新闻发言人10日就美商务部升级半导体等领域对华出口管制并调整出口管制“未经验证清单”应询答记者问。 有记者问：近日，美国商务部在半导体制造和先进计算等领域对华升级出口管制措施。同时，在将9家中国实体移出“未经验证清单”过程中，又将31家中国实体列入，请问中方对此有何回应？ 对此，商务部新闻发言人回应称，中方注意到相关情况。首先，通过中美双方前一阶段共同努力，9家中国实体zui终
0215jiejie
|
发布于：2022-10-13
0评论
0赞
今年1月，奔驰带来了VISIONEQSS概念车，其中控台采用了一块完全无缝的47.5英寸曲面显示屏，横贯整个A柱，令人印象深刻。今天，TCL华星正式官宣与奔驰达成合作，并认领了VISIONEQSS上这块全球首款横贯整个A柱曲面的车载显示屏。 根据TCL介绍，这款显示屏采用了完全无缝的超薄一体化设计，将仪表盘、中控与副驾娱乐显示融为一体，并能够与3D实时导航系统相辅相成。 同时，这块显示屏还采用
0215jiejie
|
发布于：2022-10-12
0评论
0赞
国庆假期后首日开盘，上证综指时隔5个月再次失守3000点，与此同时，半导体板块也再度走低，其中，北方华创、雅克科技等个股跌停。10月11日早盘期间，半导体板块持续下挫，北方华创、雅克科技再度跌停。截至下午收盘，北方华创、雅克科技维持跌停状态，华海清科、拓荆科技-U、盛美上海、清溢光电、海光信息的跌幅则超10%。同日，半导体板块中的119只个股中超五成呈现下跌趋势。 在半导体板块遭遇下挫的同时，北
0215jiejie
|
发布于：2022-10-12
0评论
0赞
//评论区