【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，具体涉及一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法。
技术介绍
1、从上个世纪90年代就开始发展的自动化静力水准测量系统，是用来测量相对高程变化的一种高精度测量系统，静力水准仪利用连通液的原理，多支通用连通管连接在一起的储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。整个系统由多个静力水准仪及安装支架、液管、气管、采集仪等组成。主要适用于岩土、结构安全工程长期高频次监测的多点间的垂直位移监测。
2、系统传输的拓扑方式为一主带多从，采集仪通过rs485总线连接所有测点的静力水准仪。即一台采集仪连接多台静力水准，系统拓扑见图1。
3、以静力水准仪测量系统典型安装应用场景隧道为例，所应用的标的工程环境物理空间狭长、测点数量多的特点，使得测量系统能连接的静力水准仪测点数量，以及通信距离长度成为重要的技术竞争力。
4、通常情况下，为了降低系统组网复杂性以及降低成本，静力水准仪的供电电源与rs485的差分数据信号线集成在一根四芯电缆中，四芯分别是直流电源vin，地gnd，rs485a、b差分信号线。各测点静力水准的供电电源vin从采集仪输出，通过整条电缆向所有测点静力水准供电，采集仪作为通信主机，通过电缆中的rs485 a、b差分信号线与所有的静力水准仪从机通信，从而获取测量数据。见图2。
5、理论上，rs485总线可以挂载的最大设备数量为256台，最长传输距离能够达到1200米。在实际应用中，rs485总
6、在对现有技术的研究和实践过程中，专利技术人发现，以上的多种因素中，供电电源的逐级衰减，常常成为连接静力水准仪数量以及传输距离的最大瓶颈。一般来说，单个静力水准仪在正常工作模式下的功耗接近1瓦，那么一百个静力水准仪的总功耗将达到80~100瓦。系统通常采用24v直流供电，随着电缆上的电源电压逐级衰减，到某节点的静力水准仪的供电电压将衰减到9v左右，由于静力水准仪的电源供电范围为9v~24v，此节点往后的所有静力水准仪将无法工作。我们采用平均值法很容易得出整个系统中可工作的静力水准仪平均电压约为16.5伏左右。假设每个静力水准仪的功耗是1瓦，一共挂载了100个静力水准仪，计算可得：1w÷16.5v×100≈6a，即整条总线的等效平均电流约为6安。如此大的平均电流，在实际工程应用场景中，在几百米到上千米的电缆上将产生大幅的电压衰减，使得电缆上长于几百米的后级所有节点的电压衰减到远低于9v，低于静力水准仪的最低工作电压。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有静力水准测量系统中，整条rs485电缆的供电电压逐级衰减，导致连接测点数量少，通信距离受到限制的问题。
2、本专利技术提出一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒的方法，将挂载在rs485总线上的所有静力水准仪进行分组，每组的静力水准仪数目相同，这里假设共分n组。
3、系统将采集周期按照先后顺序分成n段时间片，每个时间片只激活一个分组的静力水准仪，使得其他分组的静力水准处于休眠待机模式，在此时间片内完成组内所有的静力水准仪的测量数据采集后，系统自动设置本组所有静力水准进入休眠待机模式。在下个时间片中将下个分组的静力水准仪整体激活，完成下个分组的数据采集。如此周而复始，在整个采集周期中按照时间片依次完成所有n个分组中的静力水准仪的数据采集。这样系统的峰值总功耗将降为原来的1/n，从而实现大幅增加可连接的静力水准仪数目、大幅拓展通信距离的目的。
4、为解决上述技术问题，本专利技术实施例是通过以下技术方案实现的：
5、静力水准仪上电启动完成以后，使静力水准自动进入休眠状态。采集仪通过rs485总线发出唤醒地址。和唤醒地址匹配的静力水准仪就会被唤醒，开始工作，提供测量数据采集。完成业务后，通过采集仪发出的控制指令重新进入休眠状态。
6、为了方便理解和管理，我们可以把唤醒地址当成“组地址”，把某些静力水准仪编为一个组，组内用统一的唤醒地址，不同分组的静力水准设置不同的唤醒地址。组内的静力水准仪一起被唤醒，不同组的静力水准仪用时间片轮询的方式依次被唤醒。
7、通常，可以设置7位唤醒地址，7位唤醒地址总共可支持128个分组。假设每个分组挂载30个静力水准仪，系统总共挂载128×30=3840个静力水准仪时，系统峰值功耗与30个静力水准相同。
8、下面对静力水准仪的休眠待机方法进行详细说明：
9、通常，静力水准仪分成供电单元，中央处理单元，传感器测量单元三个部分。
10、中央处理单元的休眠唤醒方法：本专利技术通过选型具备休眠并通过地址唤醒功能的单片机来完成中央处理单元的休眠唤醒。在休眠状态下，单片机的uart端口依然可以收到唤醒地址，唤醒地址和预设的地址比较，如果相等，单片机就会从休眠状态恢复到工作状态。
11、传感器测量单元的休眠唤醒方法：采用中央处理单元的io管脚经过三极管驱动后，控制pmos场效应管的g级，控制此io管脚输出高或低电平，从而控制传感器测量单元供电电源的打开与关断，在中央处理单元进入休眠前关断电源，在中央处理单元激活后打开电源。如此可在静力水准处于休眠状态时，传感器测量单元不消耗任何电流。
12、通过如上方法，静力水准仪的绝大部分电路进入休眠或者断电状态，使得静力水准仪功耗级别从接近1瓦降低到毫瓦级别。
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1.一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤S1中，通过选型具备休眠并通过地址唤醒功能的单片机来完成中央处理单元的休眠和唤醒。
3.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤S1中，在休眠状态下，中央处理单元仅保留UART端口为激活状态，中央处理单元进入休眠状态，并且关闭所有I/O端口，此时中央处理单元的能耗降为最低，此时中央处理单元仍可以实时接收探测采集仪通过RS485总线上下发的唤醒地址。
4.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤S1中，采用中央处理单元的I/O管脚经过三极管驱动后，控制PMOS场效应管的G级，控制此I/O管脚输出低电平，从而关断传感器测量单元的供电电源。如此可在静力水准仪处于休眠状态时，使得传感器测量单元不消耗任何电流。
5.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的
6.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤S4中，静力水准仪采用中央处理单元的I/O管脚经过三极管驱动后，控制PMOS场效应管的G级，控制此I/O管脚输出高电平，从而打开传感器测量单元的供电电源，使得此静力水准仪的传感器测量单元可以正常工作。
...【技术特征摘要】
1.一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤s1中，通过选型具备休眠并通过地址唤醒功能的单片机来完成中央处理单元的休眠和唤醒。
3.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤s1中，在休眠状态下，中央处理单元仅保留uart端口为激活状态，中央处理单元进入休眠状态，并且关闭所有i/o端口，此时中央处理单元的能耗降为最低，此时中央处理单元仍可以实时接收探测采集仪通过rs485总线上下发的唤醒地址。
4.根据权利要求1所述的一种时间片轮询方式实现静力水准仪的分组休眠与唤醒方法，其特征在于：步骤s1中，采用中央处理单元的i/o管脚经过三极管驱动后，控制pmos...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚正毅，董永强，彭安越，王鹏辉，刘照耀，周猛，徐丽娟，杨潇龙，
申请(专利权)人：上海京海工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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