拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统，编码芯片（3）内包括IIC存储芯片，IIC存储芯片存储与温度传感器一一对应的编号信息，采集系统通过温度线和GND线连接于温度采集电阻（2）的两端，采集系统通过IIC频率线和IIC数据线与IIC存储芯片相连。本实用新型专利技术测量接口可扩展，大大增加了传感器数量；支持热敏电阻、铂电阻、铜电阻传感器混搭测量；赋予传感器唯一身份标识，在断线后可以方便的查找其所在位置，从而有效提高传感器成活率、保证温度监测不出现盲点。具有超出安全值自动预警，GPS定位防盗，实现点测、分段循测、自动循测等功能。预留环境条件监测、外置电源等因需选择的辅助功能插口、方便实现即插即用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统。
技术介绍
混凝土凝固过程中，产生水化热使混凝土温度升高而变形引起裂缝，给大坝安全带来极大的隐患。目前，混凝土温度的监测主要采用人工方式：采用人工现场读数和室内整理、分析资料的监控方式，使得温度监测的实时性差，而且有人为误差，这种人为误差不仅与监测人员迫于工程进度的要求故意人为调整所测的混凝土温度值有关，而且受人员的技术水平、测量读数习惯等因素影响，不能表现出混凝土真实的状况，给大坝的质量和安全带来隐患。混凝土温度监控系统可以代替传统人工监测，实现混凝土温度的实时监控，有效解决人工监测费时费力、测读不及时、有盲段、人为误差等问题。目前国内外已出现功能比较完备的监测系统，但是设备功能繁复、故障众多，体积庞大、单价昂贵。现有混凝土温度监控系统先将采集系统主机与装有智能分析软件的PC机用数据线连接，再将已埋入混凝土的温度传感器直接接于采集系统主机温度传感器接口，由于采集系统主机尺寸的限制（主机能够提供的传感器接口数量有限），无法适用于传感器数量较多的场景。此外，混凝土温度监控系统对于传感器的需求量非常大，而传感器种类繁多，最常用的有：3KΩ热敏电阻、PT1000铂电阻、铜电阻温度传感器等。由于传感器现场安装时如若没有清理好安装点位不确定因素（如振捣造成的位移），直接影响数据测读、分析及结果的准确性。现有温度传感器埋设在混凝土中意外断线后无法识别又不能更换，从而降低了温度传感器的成活率，也使得混凝土内部的温度监测出现盲点，不能有效监控温度变化，从而无法消除因温度变化带来的安全隐患。再者，现有混凝土温度监控系统的温度传感器埋设在混凝土中容易与混凝土中的钢筋搭接造成温度传感器性能下降甚至丧失功能，存在巨大的安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统，测量接口可扩展，每个接口均可使用分线器分成另外8个接口，并且该分线器可呈金字塔形扩展分接，大大增加了采集系统测量传感器的数量；支持热敏电阻、铂电阻、铜电阻传感器混搭测量；在传感器内部加入芯片赋予传感器唯一身份标识，在断线后可以方便的查找其所在位置，从而有效提高传感器成活率、保证温度监测不出现盲点。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统，包括远程监控中心、数据采集仪、至少一个分线器和若干前端传感器，前端传感器包括3KΩ热敏电阻温度传感器、PT1000铂电阻温度传感器、铜电阻温度传感器；所述数据采集仪通过通讯网络与远程监控中心通信，数据采集仪的采样信号输入端分别与各一级分线器相连，每个一级分线器连接多个二级分线器，末级分线器与八个前端传感器连接；所述的数据采集仪包括集线板通道、测量板通道、AD模块、通道选择电路和单片机，各前端传感器分别通过集线板通道与测量板通道相连，测量板通道通过AD模块与单片机的采样信号输入端连接，单片机的通道选择信号输出端通过通道选择电路与测量板通道相连；所述的通道选择电路包括3/8译码器、总线驱动器、两个光电耦合器件、八个继电器和两个双重四通道模拟多路复用器，3/8译码器的输入端与单片机相连，3/8译码器的一路输出端通过总线驱动器与两个光电耦合器件，每个光电耦合器件分别连接四个继电器，3/8译码器的另一路输出端与两个双重四通道模拟多路复用器相连；所述的AD模块包括转换芯片、3KΩ热敏电阻采样电路和PT1000铂电阻/铜电阻采样电路，转换芯片的串行时钟输入引脚与单片机的串行时钟输出引脚相连，转换芯片的数字输出引脚与单片机的数字输入引脚连接，转换芯片的数字输入引脚与单片机的数字输出引脚连接，3KΩ热敏电阻采样电路的输出与转换芯片的第一模拟输入引脚相连，PT1000铂电阻/铜电阻采样电路的输出与转换芯片的第二模拟输入引脚相连；所述的3KΩ热敏电阻采样电路包括第一高精密金属铂电阻RJM1、电阻R92和电容C94，第一高精密金属铂电阻RJM1的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C94接地，3KΩ热敏电阻温度传感器并联于第一高精密金属铂电阻RJM1与电容C94的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R92与转换芯片的第一模拟输入引脚相连；所述的PT1000铂电阻/铜电阻采样电路包括第二高精密金属铂电阻RJM2、电阻R93和电容C95，第二高精密金属铂电阻RJM2的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C95接地，PT1000铂电阻温度传感器或铜电阻温度传感器并联于第二高精密金属铂电阻RJM2与电容C95的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R93与转换芯片的第二模拟输入引脚相连；所述的前端传感器包括一个一端开口一端封闭的不锈钢壳体、温度采集电阻和编码芯片，温度采集电阻和编码芯片均设置于不锈钢壳体内，温度采集电阻设置于不锈钢壳体的封闭端，温度采集电阻通过电缆与编码芯片连接，编码芯片通过电缆从不锈钢壳体的开口端引出；所述温度采集电阻的外缘设置有氧化铝粉填充区，编码芯片的外缘设置有环氧树脂灌封胶填充区；所述编码芯片内包括IIC存储芯片，IIC存储芯片用于存储与温度传感器一一对应的编号信息，采集系统通过温度线和GND线连接于温度采集电阻的两端，采集系统通过IIC频率线和IIC数据线与IIC存储芯片相连。所述的3/8译码器采用74HC137芯片，74HC137芯片的VCC供电引脚通过串联的电容C21接地。所述的总线驱动器采用74HC245芯片，74HC245芯片的VCC供电引脚通过串联的电容C31接地。所述的光电耦合器件采用TLP521芯片，TLP521芯片的输入端ANO均通过第一限流电阻接正电压，TLP521芯片的输入端CAT分别连接控制输入，TLP521芯片的输出端EMI分别连接第二限流电阻。所述的转换芯片采用AD7192芯片。所述的第一高精密金属铂电阻RJM1为1/8W-2.4K电阻，第二高精密金属铂电阻RJM2为1/8W-1.1K电阻。所述的温度采集电阻为PT1000铂电阻、3KΩ热敏电阻或铜电阻。所述的不锈钢壳体的外侧套接有橡胶保护套。本技术的有益效果是：1）支持远程监测和集中管控，且测量接口可扩展，每个接口均可使用分线器分成另外8个接口，并且该分线器可呈金字塔形扩展分接，大大增加了采集系统测量传感器的数量。2）数据采集仪采用8路通道传感器数据采集板，采集数据时，开通选择的通道，断开其他通道，一次只采集一个传感器数据，采集完成后再选择开通下一个通道，依次采集8个传感器数据，使用方便、可靠。使用3/8译码器74HC137实现片选功能，总线驱动器74HC245扩展了P0端口功能并且增大了驱动能力。TLP521为光电耦合器件，带有光电隔离功能，增加了安全性，减小了电路干扰，每个TLP521可驱动4个继电器，可完成对8个通道的选择。74HC137外接电容C21可有效滤波去耦，使电源电平更稳定。光电耦合器件输入端输出端均外接限流保护电阻，可起到良好的限流保护作用，避免电流过大烧毁光电耦合芯片或继电器。3）设计不同的采样电路，支持不同阻值温度传感器的混搭测量，结构简单，使用方便，设计及实现成本低。4）传感器的输入信号为电阻，将其转换为电压信号才能被本文档来自技高网...

【技术保护点】
拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统，其特征在于：包括远程监控中心、数据采集仪、至少一个分线器和若干前端传感器，前端传感器包括3KΩ热敏电阻温度传感器、PT1000铂电阻温度传感器和铜电阻温度传感器；所述数据采集仪通过通讯网络与远程监控中心通信，数据采集仪的采样信号输入端分别与各一级分线器相连，每个一级分线器连接多个二级分线器，末级分线器与八个前端传感器连接；所述的数据采集仪包括集线板通道、测量板通道、AD模块、通道选择电路和单片机，各前端传感器分别通过集线板通道与测量板通道相连，测量板通道通过AD模块与单片机的采样信号输入端连接，单片机的通道选择信号输出端通过通道选择电路与测量板通道相连；所述的通道选择电路包括3/8译码器、总线驱动器、两个光电耦合器件、八个继电器和两个双重四通道模拟多路复用器，3/8译码器的输入端与单片机相连，3/8译码器的一路输出端通过总线驱动器与两个光电耦合器件，每个光电耦合器件分别连接四个继电器，3/8译码器的另一路输出端与两个双重四通道模拟多路复用器相连；所述的AD模块包括转换芯片、3KΩ热敏电阻采样电路和PT1000铂电阻/铜电阻采样电路，转换芯片的串行时钟输入引脚与单片机的串行时钟输出引脚相连，转换芯片的数字输出引脚与单片机的数字输入引脚连接，转换芯片的数字输入引脚与单片机的数字输出引脚连接，3KΩ热敏电阻采样电路的输出与转换芯片的第一模拟输入引脚相连，PT1000铂电阻/铜电阻采样电路的输出与转换芯片的第二模拟输入引脚相连；所述的3KΩ热敏电阻采样电路包括第一高精密金属铂电阻RJM1、电阻R92和电容C94，第一高精密金属铂电阻RJM1的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C94接地，3KΩ热敏电阻温度传感器并联于第一高精密金属铂电阻RJM1与电容C94的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R92与转换芯片的第一模拟输入引脚相连；所述的PT1000铂电阻/铜电阻采样电路包括第二高精密金属铂电阻RJM2、电阻R93和电容C95，第二高精密金属铂电阻RJM2的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C95接地，PT1000铂电阻温度传感器或铜电阻温度传感器并联于第二高精密金属铂电阻RJM2与电容C95的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R93与转换芯片的第二模拟输入引脚相连；所述的前端传感器包括一个一端开口一端封闭的不锈钢壳体（1）、温度采集电阻（2）和编码芯片（3），温度采集电阻（2）和编码芯片（3）均设置于不锈钢壳体（1）内，温度采集电阻（2）设置于不锈钢壳体（1）的封闭端，温度采集电阻（2）通过电缆（4）与编码芯片（3）连接，编码芯片（3）通过电缆（4）从不锈钢壳体（1）的开口端引出；所述温度采集电阻（2）的外缘设置有氧化铝粉填充区（5），编码芯片（3）的外缘设置有环氧树脂灌封胶填充区（6）；所述编码芯片（3）内包括IIC存储芯片，IIC存储芯片用于存储与温度传感器一一对应的编号信息，采集系统通过温度线和GND线连接于温度采集电阻（2）的两端，采集系统通过IIC频率线和IIC数据线与IIC存储芯片相连。...

【技术特征摘要】
1.拆分式迷你多功能混凝土温度智能在线监控系统，其特征在于：包括远程监控中心、数据采集仪、至少一个分线器和若干前端传感器，前端传感器包括3KΩ热敏电阻温度传感器、PT1000铂电阻温度传感器和铜电阻温度传感器；所述数据采集仪通过通讯网络与远程监控中心通信，数据采集仪的采样信号输入端分别与各一级分线器相连，每个一级分线器连接多个二级分线器，末级分线器与八个前端传感器连接；所述的数据采集仪包括集线板通道、测量板通道、AD模块、通道选择电路和单片机，各前端传感器分别通过集线板通道与测量板通道相连，测量板通道通过AD模块与单片机的采样信号输入端连接，单片机的通道选择信号输出端通过通道选择电路与测量板通道相连；所述的通道选择电路包括3/8译码器、总线驱动器、两个光电耦合器件、八个继电器和两个双重四通道模拟多路复用器，3/8译码器的输入端与单片机相连，3/8译码器的一路输出端通过总线驱动器与两个光电耦合器件，每个光电耦合器件分别连接四个继电器，3/8译码器的另一路输出端与两个双重四通道模拟多路复用器相连；所述的AD模块包括转换芯片、3KΩ热敏电阻采样电路和PT1000铂电阻/铜电阻采样电路，转换芯片的串行时钟输入引脚与单片机的串行时钟输出引脚相连，转换芯片的数字输出引脚与单片机的数字输入引脚连接，转换芯片的数字输入引脚与单片机的数字输出引脚连接，3KΩ热敏电阻采样电路的输出与转换芯片的第一模拟输入引脚相连，PT1000铂电阻/铜电阻采样电路的输出与转换芯片的第二模拟输入引脚相连；所述的3KΩ热敏电阻采样电路包括第一高精密金属铂电阻RJM1、电阻R92和电容C94，第一高精密金属铂电阻RJM1的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C94接地，3KΩ热敏电阻温度传感器并联于第一高精密金属铂电阻RJM1与电容C94的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R92与转换芯片的第一模拟输入引脚相连；所述的PT1000铂电阻/铜电阻采样电路包括第二高精密金属铂电阻RJM2、电阻R93和电容C95，第二高精密金属铂电阻RJM2的一端与参考电压REF相连，另一端通过电容C95接地，PT1000铂电阻温度传感器或铜电阻温度传感器并联于第二高精密金属铂电阻RJM2与电容C95的公共连接点上，该公共连接点通过电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅永建，王华，杨波，王桐森，张勇，杨祖林，
申请(专利权)人：中国水利水电第七工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51