專利名稱：基于gprs的港航建筑水下安全實時監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及實時檢測技術領域，尤其涉及一種基于GPRS的港航建筑水下安 全實時監測系統。
背景技術：
中國的橋梁和各種深水港口建筑物的數量以呈^^人的速度在發展。這些港 航建筑物因處于復雜的海洋環境中，建筑物周圍的泥沙沖刷常常導致港航建筑 物變形甚至毀壞，是海洋工程面臨的關鍵技術難題。因此，港航建筑局部沖刷 深度的可靠監控是保證它們安全運行的基礎。目前，國內在港航建筑局部沖刷 方面的監控主要是人工現場監控，需要耗費了很多的人力，而且不適用一些復 雜的水下環境，如洪水，此時人工現場監控就會產生危險。

發明內容
針對人工現場監控的的局限性，本發明提供了一種基于GPRS的港航建筑水下 安全實時監測系統。
本發明解決其技術問題的技術方案是
一種基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統，它主要由實時監測部分 和上位機部分組成；所述實時監測部分主要由超聲波測深模塊、空氣測距模塊、 控制模塊和第一 GPRS模塊組成，所述超聲波測深模塊、空氣測距模塊、第一 GPRS 模塊分別通過串口總線與控制模塊相連；上位機部分由第二 GPRS模塊和計算機 組成，計算機和第二GPRS模塊之間通過串口總線相連；實時檢測部分的第一GPRS 模塊和上位機部分的第二 GPRS模塊之間通過GPRS網絡通信。
進一步地所述控制模塊主要由電源模塊、JTAG接口模塊、分時復用模塊、 串口通信模塊和單片機模塊組成；所述單片機模塊、JTAG接口模塊、分時復用 模塊、串口通信模塊均與電源模塊相連；JTAG接口模塊、分時復用模塊和串口 通信模塊均與單片機模塊相連；分時復用模塊和串口通信模塊相連。基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系 統能夠在遠程對港航建筑局部沖刷信息進行實時采集、傳輸和處理。


圖1是本發明基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統的結構框圖2是本發明計算機處理數據的流程圖3是本發明實時測量部分的控制模塊電路原理圖。
具體實施例方式
General Packet Radio Service (通用分組無線業務)簡稱為GPRS,它經 常被描述成"2. 5G〃，也就是說這項技術位于第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊 技術之間，是一種以GSM (全球手機系統)為基礎的數據傳輸技術。GPRS網絡自 身獨有的技術與應用上的優勢，特別適用于突發性、高頻率、小流量的數據傳 輸服務。這些特征正是遠程監測系統數據的特點。因此GPRS特別適合各種數據 采集,/通信或監測系統的使用。
如圖1所示，本發明的基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統主要由實 時監測部分和上位機部分組成。實時監測部分主要由超聲波測深模塊、空氣測距模 塊、控制模塊和第一 GPRS模塊組成，所述超聲波測深模塊、空氣測距模塊、第一 GPRS模塊分別通過串口總線與控制模塊相連。上位機部分由第二 GPRS模塊和計算 機組成，計算機和第二 GPRS模塊之間通過串口總線相連。實時檢測部分的第一 GPRS 模塊和上位機部分的第二 GPRS模塊之間通過GPRS網絡通信。
所述空氣測距模塊可以采用DFR0B0T的URM37V3. 2超聲波測距模塊用于測量空 氣中的距離，超聲波測深模塊可以采用南京寧祿科技有限公司的DS-200雙通道測 深儀用于測量水深，GPRS模塊可以采用西門子公司的西門子mc39i GPRS模塊用于 實現數據的傳輸，串口總線可以采用RS232串口總線。
計算機通過第一 GPRS模塊發送啟動命令，第二 GPRS模塊通過GPRS網絡接收 到啟動命令后，控制模塊啟動空氣測距模塊和超聲波測深模塊測量空氣中的數據和 水深數據，再通過第一 GPRS模塊將數據傳輸到第二 GPRS模塊，并最終傳輸到計算機中。
如圖2所示，計算機接收到第二GPRS傳送的數據后，先將接收到的數據進行 處理，再將處理后的數據存儲到數據庫中，最后將處理后的數據以實時曲線的方式
4顯示。
圖3示出了本發明實時測量部分的控制模塊的電路。控制模塊主要由電源
模塊、JTAG接口模塊、分時復用模塊、串口通信模塊和單片機模塊組成。所述 單片機模塊、JTAG接口模塊、分時復用模塊、串口通信模塊分別與電源模塊相 連，JTAG接口模塊、分時復用模塊、串口通信模塊分別與單片機模塊相連，分 時復用模塊和串口通信模塊相連。
如圖3 (a)所示，電源模塊主要由接口 Jl、整流橋B1、開關S1、電解電 容C1、電容C2、電容C3、電解電容C4、電容C5、電解電容C6、電源轉換芯片 Ul、電源轉換芯片U2、電阻R1和LED燈L1組成，其中接口 Jl的1端連接到開 關Sl的一端，開關Sl的另一端連接到整流橋Bl的2端，Jl的2端連接著整流 橋的4端，整流橋的1端連接到電解電容Cl的正端、電容C2的一端、電源轉 換芯片Ul的Vin端和圖3 (b)中的接口 Jll的1端，電源轉換芯片Ul的+5V 端連接到電容C3的一端和電解電容C4的正端、電源轉換芯片U2的Vin端、分 時復用模塊中芯片P4的VCC端、圖3 (b)中的接口 J9的l端和圖3 (b)中的 三極管Ql的發射極端，電源轉換芯片U2的輸出端Vout連接到電容C5的一端、 電解電容C6的正端、電阻R1的一端、JTAG接口模塊中的接口 J2的2端、JTAG 接口模塊中的電阻R2的一端、JTAG接口模塊中的二極管D1的負端、單片機模 塊中的電阻R5的一端、單片機模塊中的電阻R4的一端、圖3 (b)中的電平轉 換芯片U4的VCC端、圖3 (b)中的電容C15的一端、圖3 (b)中的電平轉換 芯片U5的VCC端和圖3 (b)中的電容C20的另一端，電阻R1的另一端連接著 LED燈L1的正端，整流橋的3端連接到電解電容C1的負端、電容C2的另一端、 電源轉換芯片Ul的GND端、電容C3的另一端、電解電容C4的負端、電源轉化 芯片U2的GND端、電容C5的另一端、電解電容C6的負端、LED燈Ll的負端和 地端。JTAG接口模塊主要由接口 J2、電阻R2、電阻R3、電容C21和二極管Dl 組成，其中接口 J2的1端連接到單片機模塊中的單片機U3的TDO/TDI端，二 極管D1的正端連接到電阻R2的另一端、電阻R3的一端和電容C21的一端，電 容C21的另一端連接到地端，接口 J2的3端連接到單片機模塊中的單片機U3 的TDI端，接口 J2的5端連接到單片機模塊中的單片機U3的TMS端，接口 J2 的7端連接到單片機模塊中單片機U3的TCK端，接口 J2的9端連接到地端， 接口 J2的11端連接到電阻R3的另一端和單片機模塊的單片機U3的RST/NMI 端。分時復用模塊主要由芯片P4和接口 J6組成，其中芯片P4的0E1端連接到 單片機模塊中的單片機U3的P5.3端，芯片P4的A1端連接到圖3 (b)中電平 轉換芯片U4的R20UT端，芯片P4的Yl端連接到單片機模塊中的單片機U3的P3. 7端和芯片P4的Y2端，芯片P4的0E2端連接到連接到單片機模塊的單片機 U3的P5.4/MCLK端，芯片P4的A2端連接到圖3(b)中電平轉換芯片U4的R10UT 端，芯片P4的GND端連接到地端，芯片P4的0E4端連接到接口 J6的l端，芯 片P4的A4端連接到接口 J6的2端，芯片P4的Y4端連接到接口 J6的3端， 芯片P4的0E3端連接到接口 J6的4端，芯片P4的A3端連接到接口 J6的5端， 芯片P4的Y3端連接到接口 J6的6端。單片機模塊主要由單片機U3、電阻R4、 電阻R5、電容C7、電容C8、電容C9、電容CIO、晶振Z1、晶振Z2、接口 J3、. 接口 J4和接口 J5組成，其中單片機U3的DVcc端連接到電容C10的一端和電 阻R5的另一端，電容C10的另一端連接到地端，單片機U3的AVcc端連接到電 容C9的一端和電阻R4的另一端，電容C9的另一端連接到地端，單片機U3的 DVss端連接到單片機U3的的ASss端和地端，單片機U3的XT2IN端連接到晶振 Z2的一端和電容C7的一端，電容C7的另一端連接到電容C8的一端和地端，單 片機U3的XT20UT端連接到晶振Z2的另一端和電容C8的另一端，單片機U3的 的P5. 6/ACLK端連接到接口 J3的1端，單片機U3的P5. 5/SMCLK端連接到接口 J3的2端，單片機U3的P4. 7/TBCLK端連接到接口 J4的1端，單片機U3的P4. 6 端連接到接口 J4的2端，單片機U3的P4. 0/TB0端連接到圖3 (b)中的電阻 R6的一端，單片機U3的P3.6端連接到圖3 (b)中的電平轉換芯片U4的T2IN 端，單片機U3的P3. 5/URXD0端連接到圖3 (b)中電平轉換芯片U5的R10UT端， 單片機U3的P3.4/UTXD0端連接到圖3 (b)中電平轉換芯片U5的T2IN端，單 片機U3的P2. 6/ADC12CLK端連接到接口 J5的1端，單片機U3的P2. 5/Rosc端 連接到接口 J5的2端，單片機U3的P2. 4/CA1/TA2端連接到接口 J5的3端， 單片機U3的P2. 3/CA0/TA1端連接到接口 J5的4端，單片機U3的P2. 2/CAOUT/TA0 端連接到接口 J5的5端，單片機U3的P2. 1/TAINCLK端連接到接口 J5的6端， 單片機U3的P2. 0/ACLK端連接到接口 J5的7端，單片機U3的PI. 7/TA2端連 接到接口J5的8端，單片機U3的P1.6/TA1端連接到接口 J5的9端，單片機 U3的PI. 5/TA0端連接到接口 J5的10端，單片機U3的X0UT/TCLK端連接到晶 振Zl的一端，單片機U3的XIN端連接到晶振Zl的另一端。
圖3 (b)中，串口通信模塊主要由電平轉換芯片U4、電平轉換芯片U5、電 容Cll、電容C12、電容C13、電容C14、電容C15、電容C16、電容C17、電容 C18、電容C19、電容C20、繼電器S2、接口 J7，三極管Q1、電阻R6、接口 J8、 接口J9、接口 J10和接口 Jll組成，其中電平轉換芯片U4的R2IN端連接到接 口J10的2端，電平轉換芯片U4的R1IN端連接到接口 J7的3端，電平轉換芯 片U4的T20UT端連接到接口 J10的1端，電平轉換芯片U4的V-端連接到電容
6Cll的一端，電容Cll的另一端連接到地端，電平轉換芯片U4的V+端連接到電 容C12的一端，電容C12的另一端連接到地端，電平轉換芯片U4的GND端連接 到地端，電容C15的另一端連接到地端，電平轉換芯片U4的Cl+端連接到電容 C14的一端，電平轉換芯片U4的C1-端連接到電容C14的另一端，電平轉換芯 片U4的C2+端連接到電容C13的一端，電平轉換芯片U4的C2-端連接到電容C13 的另一端，電平轉換芯片U5的R1IN端連接到接口 J8的2端，電平轉換芯片U5 的T20UT端連接到接口 J8的1端，電平轉換芯片U5的V-端連接到電容C16的 一端，電容C16的另一端連接到地端，電平轉換芯片U5的V+端連接到電容C1 的一端，電容C17的另一端連接到地端，電平轉換芯片U5的GND端連接到地端， 電容C20的另一端連接到地端，電平轉換芯片U5的Cl+端連接到電容C19的一 端，電平轉換芯片U5的C卜端連接到電容C19的另一端，電平轉換芯片U5的 C2+端連接到電容C18的一端，電平轉換芯片U5的C2-端連接到電容C18的另一 端，固態繼電器S2的1端連接到接口 J7的2端，固態繼電器S2的2端連接到 地端，固態繼電器S2的3端連接到接口 J7的l端，固態繼電器S2的5端連接 到三極管Q1的集電極端，三極管Q1的基極端連接到電阻R6的另一端，接口 J8 的3端連接到地端，接口 J9的2端連接到地端，接口 Jll的2端連接到地端。
權利要求
1. 一種基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統，其特征在于，它主要由實時監測部分和上位機部分組成。所述實時監測部分主要由超聲波測深模塊、空氣測距模塊、控制模塊和第一GPRS模塊組成，所述超聲波測深模塊、空氣測距模塊、第一GPRS模塊分別通過串口總線與控制模塊相連。上位機部分由第二GPRS模塊和計算機組成，計算機和第二GPRS模塊之間通過串口總線相連。實時檢測部分的第一GPRS模塊和上位機部分的第二GPRS模塊之間通過GPRS網絡通信。
2. 根據權利要求1所述基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統，其特征 在于，所述控制模塊主要由電源模塊、JTAG接口模塊、分時復用模塊、串口 通信模塊和單片機模塊組成。所述單片機模塊、JTAG接口模塊、分時復用模 塊、串口通信模塊均與電源模塊相連。JTAG接口模塊、分時復用模塊和串口 通信模塊均與單片機模塊相連。分時復用模塊和串口通信模塊相連。
全文摘要
本發明公開了一種基于GPRS的港航建筑水下安全實時監測系統，它主要由實時監測部分和上位機部分組成；所述實時監測部分主要由超聲波測深模塊、空氣測距模塊、控制模塊和第一GPRS模塊組成，所述超聲波測深模塊、空氣測距模塊、第一GPRS模塊分別通過串口總線與控制模塊相連；上位機部分由第二GPRS模塊和計算機組成，計算機和第二GPRS模塊之間通過串口總線相連；實時檢測部分的第一GPRS模塊和上位機部分的第二GPRS模塊之間通過GPRS網絡通信。本發明能夠在遠程對港航建筑局部沖刷信息進行實時采集、傳輸和處理。
文檔編號G01B17/00GK101451830SQ200810164189
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年12月29日
發明者孫志鋒 申請人:浙江大學