双电源自适应切换的地震数据采集系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双电源自适应切换的地震数据采集系统及实现方法，其中，该系统包括：数采分模块和电源管理模块，其中，数采分模块用于采集地表建筑物地震时的实时加速度位移信息，将其进行打包处理，传递至云端服务器，供客户查看；电源管理模块用于根据外部电源对数采分模块的供电状态自适应切换备用电池，同时将外部电源或备用电池输入的+12V直流电压转换为+

【技术实现步骤摘要】
双电源自适应切换的地震数据采集系统及实现方法


[0001]本专利技术涉及地震数据采集
，特别涉及一种基于双电源自适应切换保障方法的地震波数据采集系统及实现方法。

技术介绍

[0002]我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带两大地震带之间，西南、西北、华北、东南沿海及台湾省几乎每年都会受到地震带来的影响。数据显示，我国自1990年以来因地震而失去生命的人数占全球的一半以上，而这些人当中，大部分人又都是因为建筑物的倒塌而丧命的，所以，研究地震活动中建筑物的位移等信息对我们这样一个有着14亿人口体量的大国来说就显得格外重要，合理的建筑物结构设计能在地震中挽救更多人的生命财产。
[0003]目前，我国对于地震活动的监测主要局限于地表运动和某些特殊自然现象的监测，缺少专门针对建筑物体在地震中的振动信息监测设备。并且由于地震活动的高度破坏性，很多社会保障资源都会在大震中被摧毁，尤其是电力、通信等重要的公共基础服务资源，因此，在系统设计时必须考虑各种可能的极端情况，确保在地震发生后，采集设备可以正常工作，并能将采集数据发送出去。
[0004]因此，亟待一套新的地震数据信息采集系统，以获得强震环境下建筑物的振动位移信息数据，并保证在失去电力和公网通信等社会保障资源条件下将获得的振动信息第一时间传送出去，为地震监测、抗震救灾和建筑物抗震设计提供数据支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0006]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种双电源自适应切换的地震数据采集系统。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提出一种双电源自适应切换的地震数据采集系统的实现方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了双电源自适应切换的地震数据采集系统，包括：数采分模块和电源管理模块，其中，所述数采分模块包括：数据采集单元、数据处理单元和无线通信单元，其中，所述数据采集单元用于采集地表建筑物地震时的实时加速度位移信息；所述数据处理单元用于将所述实时加速度位移信息进行打包处理，并传输至所述无线通信单元；所述无线通信单元用于通过通信网络将打包后的数字信号传递至云端服务器，供客户查看；所述电源管理模块包括：双电源自适应切换单元和电压转换单元，其中，所述双电源自适应切换单元用于根据外部电源对所述数采分模块的供电状态自适应切换备用电池；所述电压转换单元用于将所述外部电源或所述备用电池输入的+12V直流电压转换为+
‑
12V，SGND、+
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5V、FGND和5V&3.3V、GND，为所述数采分模块供电。
[0009]本专利技术实施例的双电源自适应切换的地震数据采集系统，采集地震时建筑物的实时振动信息，并通过多个采集点之间接力自组网方式将采集数据传送至云端服务器，实现远程数据采集和收发，另外采用外部电源和备用电池双重保障的电源保障方案，在外部电
源故障时，可以实时切换到备用电池供电，保障系统正常工作。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的双电源自适应切换的地震数据采集系统还可以具有以下附加的技术特征：
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述数据采集单元包括位移加速度传感器、低通滤波器和A/D转换单元，其中，所述位移加速度传感器用于采集地表建筑物在X、Y、Z三自由度方向上的实时加速度位移信息；所述低通滤波器用于滤除所述实时加速度位移信息中的高频干扰信息，得到六路差分模拟电压信号；所述A/D转换单元用于将所述六路差分模拟电压信号转换为数字信号，并传输给所述数据处理单元。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述数据处理单元包括中央处理单元和外设存储芯片FLASH，其中，所述中央处理单元用于将所述数字信号进行打包传输至所述无线通信单元，并对所述无线通信单元和所述数据采集单元进行工作模式配置；所述外设存储芯片FLASH用于对所述数据信号进行数据暂存。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述中央处理单元通过SPI串行通信总线接口与所述A/D转换单元、所述无线通信单元和所述外设存储芯片FLASH通信。
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述无线通信单元包括Lora终端端子、Lora基站、4G通信单元和云端服务器，其中，所述Lora终端端子用于互相接力转发各个采集端子信息数据，内部采用AODV路由协议，组成接力传输网络进行组内自组网传输，当Lora终端大面积布设时，逐级接力将数字信号传送至客户端；所述Lora基站用于接收所述Lora终端传送来的数字信号，并将所述数字信号经所述中央处理单元发送给所述4G通信单元；所述4G通信单元用于将所述数字信号通过基础通信网络将数据传送至云端服务器，以供客户查看。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述双电源自适应切换单元包括：外部电源、备用电池、电池充电电路、电源切换电路和充放电保护电路，其中，
[0016]所述外部电源用于输出正负12V、正负5V和单轨5V以及单轨3.3V隔离直流电压为所述数采分模块的各个单元供电，同时，通过所述电池充电电路为所述备用电池进行充电；所述电源切换电路用于在所述外部电源处于断开时，将供电单元转换为所述备用电池，当所述外部电源恢复后，将供电单元转换为所述外部电源；所述备用电池为串联的三节锂电池，用于在所述外部电源处于断开时，替换所述外部电源为所述数采分模块的各个单元供电；所述充放电保护电路用于当所述外部电源恢复后，为所述备用电池进行智能保护充电。
[0017]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述充放电保护电路具体用于：周期性对所述备用电池电压进行循环检测，任何一节锂电池电压连续两次检测超过第一预设阈值，则自动停止充电；若任何一节锂电池电压连续两次检测均低于第二预设阈值，则停止放电；若所述备用电池温度超过50度，则自动停止充电。
[0018]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电源切换电路包括一块P沟道MOS管及少量外围电路，其中，所述外部电源和所述锂电池组均与所述P_MOS管的栅极D和源极S相连接，所述P_MOS管的漏极D作为开关电路的输出端与外部电路相连。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，当所述外部电源接通时，所述P沟道MOS管的栅极被拉高，所述P沟道MOS管的源极和漏极呈截止状态，所述备用电池不供电；
[0020]当所述外部电源断开时，所述P沟道MOS管的栅极被拉低，所述P沟道MOS管的MOS管
的源极和漏极导通，所述备用电池供电。
[0021]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了双电源自适应切换的地震数据采集系统的实现方法，包括：步骤S1，当设置在地表建筑物上的位移加速度传感器感应到地表位移活动时开始触发工作，采集三自由度上的实时加速度位移信息，并将所述实时速度位移信息传输给所述低通滤波器，去除高频干扰信息，并输出六路差分模拟电压信号，将所述六路差分模拟电压信号传输给所述A/D转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，包括：数采分模块和电源管理模块，其中，所述数采分模块包括：数据采集单元、数据处理单元和无线通信单元，其中，所述数据采集单元用于采集地表建筑物地震时的实时加速度位移信息；所述数据处理单元用于将所述实时加速度位移信息进行打包处理，并传输至所述无线通信单元；所述无线通信单元用于通过通信网络将打包后的数字信号传递至云端服务器，供客户查看；所述电源管理模块包括：双电源自适应切换单元和电压转换单元，其中，所述双电源自适应切换单元用于根据外部电源对所述数采分模块的供电状态自适应切换备用电池；所述电压转换单元用于将所述外部电源或所述备用电池输入的+12V直流电压转换为+
‑
12V，SGND、+
‑
5V、FGND和5V&3.3V、GND，为所述数采分模块供电。2.根据权利要求1所述的双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，所述数据采集单元包括位移加速度传感器、低通滤波器和A/D转换单元，其中，所述位移加速度传感器用于采集地表建筑物在X、Y、Z三自由度方向上的实时加速度位移信息；所述低通滤波器用于滤除所述实时加速度位移信息中的高频干扰信息，得到六路差分模拟电压信号；所述A/D转换单元用于将所述六路差分模拟电压信号转换为数字信号，并传输给所述数据处理单元。3.根据权利要求1所述的双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，所述数据处理单元包括中央处理单元和外设存储芯片FLASH，其中，所述中央处理单元用于将所述数字信号进行打包传输至所述无线通信单元，并对所述无线通信单元和所述数据采集单元进行工作模式配置；所述外设存储芯片FLASH用于对所述数据信号进行数据暂存。4.根据权利要求3所述的双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，所述中央处理单元通过SPI串行通信总线接口与所述A/D转换单元、所述无线通信单元和所述外设存储芯片FLASH通信。5.根据权利要求1所述的双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，所述无线通信单元包括Lora终端端子、Lora基站、4G通信单元和云端服务器，其中，所述Lora终端端子用于互相接力转发各个采集端子信息数据，内部采用AODV路由协议，组成接力传输网络进行组内自组网传输，当Lora终端大面积布设时，逐级接力将数字信号传送至客户端；所述Lora基站用于接收所述Lora终端传送来的数字信号，并将所述数字信号经所述中央处理单元发送给所述4G通信单元；所述4G通信单元用于将所述数字信号通过基础通信网络将数据传送至云端服务器，以供客户查看。6.根据权利要求1所述的双电源自适应切换的地震数据采集系统，其特征在于，所述双电源自适应切换单元包括：外部电源、备用电池、电池充电电路、电源切换电路和充放电保护电路，其中，所述外部电源用于输出正负12V、正负5V和单轨5V以及单轨3.3V隔离直流电压为所述
数采分模块的各个单元供电，同时，通过所述电池充电电路为所述备用电池进行充电；所述电源切换电路用于在所述外部电源处于断开时，将供电单元转换为所述备用电池，当所述外部电源恢复后，将供电单元转换为所述外部电源；所述备用电池为串联的三节锂电池，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：白旭，季明杰，李壮，冯鹏飞，王龙，李洪锐，
申请(专利权)人：北京机电工程总体设计部，
类型：发明
国别省市：