地質監測主站系統的制作方法
【專利摘要】一種地質監測主站系統，第一電源模塊分別為GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、報警模塊、輸入輸出模塊供電，第二電源模塊分別為微處理器模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊供電；微處理器模塊分別與GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊電連接；以太網模塊通過連接模塊與其他設備之間有線連接，通過第一電源模塊和第二電源模塊對各個模塊進行獨立供電，在任何情況下都可以保證信號傳輸系統的運行，對地質災害的發生地點定位準確，性能穩定，工作可靠，成本低，操作方便。
【專利說明】地質監測主站系統
【技術領域】
[0001]本實用新型是一種地質監測主站系統，屬于監測報警裝置【技術領域】。
【背景技術】
[0002]地質災害主要由自然或人為地質作用引起，對地質環境造成災難性的破壞，它主要包括地震、山體滑坡、泥石流、地面沉降、火山噴發和地面裂縫等。近年來，在世界范圍內，地質災害呈高發性態勢，在我國地質災害現象也有加劇態勢，且帶來的人力財力損失十分慘重。
[0003]然而，現有的突發性地質災害不能及時向外部報警，即不能及時將地質災害的信息和位置傳給外部人員，采用人工對災害突發點報警及定位，不僅記錄數據不準確還可能給工作人員帶來生命危險，而且無法實現二十四小時的無縫檢測，綜上所述現有的一些地質災害報警、傳輸及定位系統存在以下問題:報警不及時，報警點傳輸信息困難、觀察點不安全及對事發地定位不準確。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種地質監測主站系統，對地質災害的發生地點及時向外部傳輸信息，定位準確，性能穩定，工作可靠，無需人工操作，實現自動化操作，設備安裝簡單，可以工作在惡劣的環境中。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種地質監測主站系統，包括第一電源模塊、第二電源模塊、微處理器模塊、GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、連接模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊，所述的第一電源模塊分別為GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、報警模塊、輸入輸出模塊供電，所述的第二電源模塊分別為微處理器模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊供電；微處理器模塊分別與GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊電連接；以太網模塊通過連接模塊與其他設備之間有線連接。
[0006]GPS或北斗定位模塊包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模塊包括GPRS芯片U3，微處理器模塊包括微控制器芯片U1，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管腳I分別與GPRS芯片U3的管腳2、電阻Rl的一端、晶體管Q的發射極E連接，電阻Rl的另一端分別與微控制器芯片Ul的管腳80、電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地，晶體管Q的集電極分別與電阻R2的一端以及第一電源模塊連接；晶體管Q的基極B分別與電阻R2的另一端以及微控制器芯片Ul的管腳7連接；GPS或北斗定位芯片U2的管腳2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳25連接，GPS或北斗定位芯片U2的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳26連接；GPRS芯片U3的管腳3、4、5接地，GPRS芯片U3的管腳7與微控制器芯片Ul的管腳68連接，GPRS芯片U3的管腳9與微控制器芯片Ul的管腳69連接，GPRS芯片U3的管腳13、14、15、16分別對應與微控制器芯片Ul的管腳66、65、64、63連接。
[0007]無線傳輸模塊為無線433M芯片U4或2.4G無線芯片U5，所述的無線433M芯片U4的管腳I接地，無線433M芯片U4的管腳2、3、4、5、6分別對應與微控制器芯片Ul的管腳18、33、34、29、32連接，無線433M芯片U4的管腳7、8、9、10、11分別對應與微控制器芯片Ul的管腳31、30、17、16、15連接，無線433M芯片U4的管腳12與第二電源模塊連接；所述的2.4G無線芯片U5的管腳I接地、管腳2與第二電源模塊連接、管腳3與微控制器芯片Ul的管腳79連接、管腳4與微控制器芯片Ul的管腳29連接、管腳5與微控制器芯片Ul的管腳30連接、管腳6與微控制器芯片Ul的管腳32連接、管腳7與微控制器芯片Ul的管腳31連接、管腳8與微控制器芯片Ul的管腳78連接。
[0008]輸入輸出模塊包括顯示屏芯片U8，顯示屏芯片U8的管腳I與第一電源模塊連接、顯示屏芯片U8的管腳2與微控制器芯片Ul的管腳68連接、顯示屏芯片U8的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳69連接、顯示屏芯片U8的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳35連接、顯示屏芯片U8的管腳5與微控制器芯片Ul的管腳36連接、顯示屏芯片U8的管腳6接地。
[0009]第一電源模塊和第二電源模塊分別由開關電源進行供電。
[0010]微控制器芯片Ul的型號為STM32。
[0011]輸入輸出模塊為觸摸顯示屏。
[0012]本實用新型通過將微處理器模塊、GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、連接模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊集中在一個系統上，通過第一電源模塊和第二電源模塊對各個模塊進行獨立供電，在任何情況下都可以保證信號傳輸系統的運行，正常狀態可以通過觸摸顯示屏，經無線信號查詢該主站所控制的分站工作狀態及系統內各臺設備工作狀態并顯示，保證系統內所有設備工作完好及通訊暢通，在微控制器控制下存儲每天的工作日志，并將檢測的工作日志，通過無線GPRS (移動或聯通網)或通過以太網模塊發往各級國土監控部門，主站與分站間的通訊是雙無線傳輸系統，即無線433M芯片或GPRS芯片，即使在惡劣的環境中，一路失效，另一路仍然能傳輸檢測信息，系統內任何一處有突發事件發生，無線433M芯片或GPRS芯片接收信號至微處理器模塊，微處理器模塊收到信號后，發無線信號核實突發事件報警點的報警真偽。核實無誤后，顯示報警點，在本機報警的同時，發信號至各無線報警器報警，并通過GPRS模塊將報警點的經瑋度(位置)發至國土監控部門，可以在有關部門的監控顯示屏上顯示，同時，以信息的方式，發至有關人員手機，報告突發事件的情況，將該突發事件記錄在日志上，以便以后調研分析，主站內所有檢測點都可以在觸摸顯示屏上直觀顯示，當在屏幕上按下該點時，即可查看到檢測點的全部信息，且對地質災害的發生地點定位準確，性能穩定，工作可靠，成本低，操作方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的電原理框圖；
[0014]圖2是圖1中GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、輸入輸出模塊的電路圖；
[0015]圖3是圖1中微處理器模塊的電路圖；
[0016]圖4是圖1中以太網模塊的電路圖；
[0017]圖5是圖1中連接模塊的電路圖；
[0018]圖6是圖1中報警模塊的電路圖；
[0019]圖7是圖1中存儲模塊的電路圖；
[0020]圖8是圖1中第一電源模塊的電路圖；
[0021]圖9是圖1中第二電源模塊的電路圖；
[0022]圖10是開關電源的電路圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0024]如圖1所示，一種地質監測主站系統，包括第一電源模塊、第二電源模塊、微處理器模塊、GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、連接模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊，所述的第一電源模塊分別為GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、報警模塊、輸入輸出模塊供電，所述的第二電源模塊分別為微處理器模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊供電；微處理器模塊分別與GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊電連接；以太網模塊通過連接模塊與其他設備之間有線連接。
[0025]如圖2、圖3所示，GPS或北斗定位模塊包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模塊包括GPRS芯片U3，微處理器模塊包括微控制器芯片Ul，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管腳I分別與GPRS芯片U3的管腳2、電阻Rl的一端、晶體管Q的發射極E連接，電阻Rl的另一端分別與微控制器芯片Ul的管腳80、電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地，晶體管Q的集電極分別與電阻R2的一端以及第一電源模塊連接；晶體管Q的基極B分別與電阻R2的另一端以及微控制器芯片Ul的管腳7連接；GPS或北斗定位芯片U2的管腳2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳25連接，GPS或北斗定位芯片U2的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳26連接；GPRS芯片U3的管腳3、4、5接地，GPRS芯片U3的管腳7與微控制器芯片Ul的管腳68連接，GPRS芯片U3的管腳9與微控制器芯片Ul的管腳69連接，GPRS芯片U3的管腳13、14、15、16分別對應與微控制器芯片Ul的管腳66、65、64、63 連接。
[0026]無線傳輸模塊為無線433M芯片U4或2.4G無線芯片U5，所述的無線433M芯片U4的管腳I接地，無線433M芯片U4的管腳2、3、4、5、6分別對應與微控制器芯片Ul的管腳18、33、34、29、32連接，無線433M芯片U4的管腳7、8、9、10、11分別對應與微控制器芯片Ul的管腳31、30、17、16、15連接，無線433M芯片U4的管腳12與第二電源模塊連接；所述的2.4G無線芯片U5的管腳I接地、管腳2與第二電源模塊連接、管腳3與微控制器芯片Ul的管腳79連接、管腳4與微控制器芯片Ul的管腳29連接、管腳5與微控制器芯片Ul的管腳30連接、管腳6與微控制器芯片Ul的管腳32連接、管腳7與微控制器芯片Ul的管腳31連接、管腳8與微控制器芯片Ul的管腳78連接。
[0027]輸入輸出模塊包括顯示屏芯片U8，顯示屏芯片U8的管腳I與第一電源模塊連接、顯示屏芯片U8的管腳2與微控制器芯片Ul的管腳68連接、顯示屏芯片U8的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳69連接、顯示屏芯片U8的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳35連接、顯示屏芯片U8的管腳5與微控制器芯片Ul的管腳36連接、顯示屏芯片U8的管腳6接地。
[0028]如圖4、圖5、圖7、圖8、圖9和圖10所示，以太網模塊包括芯片U6、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容Cl、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、晶振J和電感L，所述的U6為ENC28J60芯片，連接模塊包括RJ45接口芯片U9、電阻R9、電阻RlO、電容C6，U6的管腳I通過電容C2與U6的管腳2并聯后接地，U6的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳91連接、U6的管腳6、7、8、9分別對應與微控制器芯片Ul的管腳31、32、30、29連接，U6的管腳10與微控制器芯片Ul的管腳92連接，U6的管腳11接地，U6的管腳12通過電阻R4后與U6的管腳13通過電阻R5并接后與電容Cl的一端連接，U6的管腳14通過電阻R6后與電容Cl的另一端并接后接地，U6的管腳15、19、20、25、28與第二電源模塊連接，U6的管腳16、17分別通過電阻R8、R7并接在電容C5的一端、電感L的一端，電容C5的另一端接地，電感L的另一端與第二電源模塊連接，U6的管腳18、21、22并接后接地，U6的管腳26、27分別通過電阻R10、R9與RJ45接口芯片U9的管腳12、9連接，RJ45接口芯片U9的管腳1、2分別對應與芯片U6的管腳16、17連接，耵45接口芯片現的管腳4通過電容C6與RJ45接口芯片U9的管腳8并接后接地，RJ45接口芯片U9的管腳5、10、11、A、B接地，RJ45接口芯片U9的管腳3、6分別對應與芯片U6的管腳12、13連接。
[0029]第一電源模塊和第二電源模塊分別由開關電源進行供電，電源模塊采用雙供電系統，且自動轉換，在任何供電狀態下，系統都對供電狀態進行檢測。
[0030]微控制器芯片Ul可以是普通的超低功耗控制器也可以是STMxxL系列的控制器，本實用新型中優選為STM32控制器，STM32控制器體積小，功耗低。
[0031]輸入輸出模塊為觸摸顯示屏，操作方便。
[0032]工作原理:微控制器芯片Ul型號STM32，該芯片集成了豐富的接口，可以直接與具有SP1、USART接口的芯片連接，可以接收GPS授時及實現設備定位，正常狀態可以通過觸摸顯示屏，經無線信號查詢該主站所控制的分站工作狀態及系統內各臺設備工作狀態、并顯示，保證系統內所有設備工作完好及通訊暢通。
[0033]該系統可隨時接收來自分站管理的無線監測設備發來的突發事件信號及正常工作時的數據信號，并能隨時將接收到的突發事件信號或正常工作時的數據信號在該主站系統輸入輸出模塊上進行顯示。該系統通過采用GPRS模塊和無線傳輸模塊可以保證該系統不依賴有線傳輸介質，通過無線的方式即可與各分站管理的無線監測設備進行數據傳輸，而且無線傳輸模塊和GPRS模塊構成了一主一備兩路傳輸，當任何一路傳輸發生故障時，另一路傳輸會自動啟用，這樣就避免了因一些惡劣的環境而影響數據的正常傳輸，從而確保了該主站系統收到的數據會及時的轉發出來，進一步發往各級國土監控部門。GPRS模塊可以選自移動、聯通或電信中的一種或多種，從而進一步確保數據傳輸的高可靠性。
[0034]當無線監測設備檢測到突發事件信號時，發出一個信號給微處理器模塊，微處理器模塊處理后將該信號傳至無線傳輸模塊，經無線傳輸模塊發送至各分站，分站收到事故信號后，將GPS或北斗定位模塊定位的信息及事故信息發往主站，當監控中心的主站系統接收數據成功后，會向分站的無線傳輸模塊發送一個成功確認信號，該成功確認信號到達后，表明相應的數據已發送完成；當無線傳輸模塊發出數據一段時間后未收到來自監控中心的反饋信號，微處理器模塊會判斷為發送失敗，從而會啟用GPRS模塊，從而利用GPRS模塊將數據傳輸給監控中心的主站；在各分站站點的數據發送成功后，GPRS模塊會將報警信息以短信的形式發送給相關技術人員的手機上，也會將報警點的經瑋度發送至相應的國土監控部門的監測系統上，來報告突發事件。
[0035]在監控中心的該主站系統收到各分站的突發事件數據后，會向各分站的無線傳輸模塊發送較驗報警真偽的信號，無線傳輸模塊收到該信號后，將其傳給微處理器模塊，微處理器模塊進行完報警點確認的，會通過無線傳輸模塊發送較驗數據給監控中心的主站系統，從而確保主站系統監控的高可靠性。
[0036]當無突發情況時，無線傳輸模塊會輪詢各分站系統管理的無線監測設備的工作狀態，將收到的各分站系統管理的無線監測設備的工作數據及設備編號等信息發送給監測中心的該主站系統，收到來自監測設備的工作日志數據，另外，無線傳輸模塊還會根據該主站的指令查詢各分站系統狀態及各分站系統所管理的相應的無線監測設備的工作狀態，并將收集到的相關數據及時地發送給監控中心的主站系統。
[0037]該主站系統采用的供電系統是三組電源，即第一電源模塊、第二電源模塊和24V電源模塊，這三組電源正常時都外接交流220V電壓供電，當在發送災情的過程中，很可能失去外部供電，當失去外部供電后，系統自動切換成第一電源模塊、第二電源模塊和24V電源模塊進行供電，可以保證整個系統工作的可靠和穩定性，不會因為外部電源的斷電導致整個系統不能正常工作。
【權利要求】
1.一種地質監測主站系統，包括第一電源模塊、第二電源模塊、微處理器模塊、GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、連接模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊，其特征在于，所述的第一電源模塊分別為GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、報警模塊、輸入輸出模塊供電，所述的第二電源模塊分別為微處理器模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊供電；微處理器模塊分別與GPS或北斗定位模塊、GPRS模塊、無線傳輸模塊、以太網模塊、輸入輸出模塊、報警模塊和存儲模塊電連接；以太網模塊通過連接模塊與其他設備之間有線連接。
2.根據權利要求1所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的GPS或北斗定位模塊包括GPS或北斗定位芯片U2，GPRS模塊包括GPRS芯片U3，微處理器模塊包括微控制器芯片Ul，所述的GPS或北斗定位芯片U2的管腳I分別與GPRS芯片U3的管腳2、電阻Rl的一端、晶體管Q的發射極E連接，電阻Rl的另一端分別與微控制器芯片Ul的管腳80、電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地，晶體管Q的集電極分別與電阻R2的一端以及第一電源模塊連接；晶體管Q的基極B分別與電阻R2的另一端以及微控制器芯片Ul的管腳7連接；GPS或北斗定位芯片U2的管腳2接地，GPS或北斗定位芯片U2的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳25連接，GPS或北斗定位芯片U2的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳26連接；GPRS芯片U3的管腳3、4、5接地，GPRS芯片U3的管腳7與微控制器芯片Ul的管腳68連接，GPRS芯片U3的管腳9與微控制器芯片Ul的管腳69連接，GPRS芯片U3的管腳13、14、15、16分別對應與微控制器芯片Ul的管腳66、65、64、63連接。
3.根據權利要求1所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的無線傳輸模塊為無線433M芯片U4或2.4G無線芯片U5，所述的無線433M芯片U4的管腳I接地，無線433M芯片U4的管腳2、3、4、5、6分別對應與微控制器芯片Ul的管腳18、33、34、29、32連接，無線433M芯片U4的管腳7、8、9、10、11分別對應與微控制器芯片Ul的管腳31、30、17、16、15連接，無線433M芯片U4的管腳12與第二電源模塊連接；所述的2.4G無線芯片U5的管腳I接地、管腳2與第二電源模塊連接、管腳3與微控制器芯片Ul的管腳79連接、管腳4與微控制器芯片Ul的管腳29連接、管腳5與微控制器芯片Ul的管腳30連接、管腳6與微控制器芯片Ul的管腳32連接、管腳7與微控制器芯片Ul的管腳31連接、管腳8與微控制器芯片Ul的管腳78連接。
4.根據權利要求1所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的輸入輸出模塊包括顯示屏芯片U8，顯示屏芯片U8的管腳I與第一電源模塊連接、顯示屏芯片U8的管腳2與微控制器芯片Ul的管腳68連接、顯示屏芯片U8的管腳3與微控制器芯片Ul的管腳69連接、顯示屏芯片U8的管腳4與微控制器芯片Ul的管腳35連接、顯示屏芯片U8的管腳5與微控制器芯片Ul的管腳36連接、顯示屏芯片U8的管腳6接地。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的第一電源模塊和第二電源模塊分別由開關電源進行供電。
6.根據權利要求2所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的微控制器芯片Ul的型號為STM32。
7.根據權利要求6所述的地質監測主站系統，其特征在于，所述的輸入輸出模塊為觸摸顯示屏。
【文檔編號】G08B25/10GK204229596SQ201420641178
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】劉軒, 侯捷, 李敬澤, 朱志明, 張梅梅 申請人:朱志明