水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的設計與實現

【摘要】：水是可再生的清潔資源,開發(fā)水電資源,既可以減少煤、石油等礦物質資源的消耗,產生經濟效益;又可以保護環(huán)境,實現可持續(xù)發(fā)展。隨著我國水電事業(yè)的發(fā)展,水電工程的安全監(jiān)測也變得越來越重要。針對水電工程的具體情況和特點來設置相應的安全監(jiān)測項目,對水電工程設施的應力應變、滲流等進行連續(xù)而全面的監(jiān)測,對于保證水電工程的安全具有重要意義。 本論文的主要研究對象是水電工程中常用的振弦式傳感器和差動電阻式傳感器,這兩類傳感器具有結構簡單、測量準確、能適應惡劣環(huán)境、性價比高、使用壽命長等優(yōu)點,在水電工程項目中有著廣泛的應用。針對這兩類傳感器的特點,本論文提出了對兩類傳感器進行數據采集的具體方案。目前,振弦式傳感器激勵主要有高壓撥弦和低壓掃頻激勵兩種方式。本論文綜合了高壓撥弦和低壓掃頻激振兩種方法的優(yōu)點,提出了反饋式激振法,即先通過低壓撥弦方式對傳感器進行預激振,將激振后得到的頻率f1反饋給激振電路,再次激振時激振電路把f1作為輸出頻率,由于頻率f1和鋼弦的共振頻率已非常接近,鋼弦到達共振狀態(tài)所需時間很短,振幅大且衰減慢,能有效提高測量精度。對于差動電阻式傳感器,信號采集的主要思路是單片機對AD轉換芯片設置需要的波特率,利用單片機IO口控制打開或關閉模擬開關通道,并通過IO口來采集AD轉換后的數據。 本論文的主要研究成果是完成了水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計,提出了振弦式傳感器的反饋式激振法,改進了傳感器的測量策略,最終數據采集系統(tǒng)實現了對振弦式傳感器和差動電阻式傳感器的測量點的實時監(jiān)測。本論文還提出了一個無線傳輸的方案,采用該方案實現數據的無線傳輸,對于提高系統(tǒng)的適應性、擴展性、經濟性等都有著積極的意義。 【關鍵詞】：數據采集系統(tǒng) 振弦式 差動電阻式 MSP430 無線傳輸
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TV698.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-12
• 1.1 研究目的和意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10
• 1.3 研究內容10-12
• 第2章 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的方案設計12-22
• 2.1 振弦式傳感器和差動電阻式傳感器測量原理12-15
• 2.1.1 振弦式傳感器測量原理12-13
• 2.1.2 差動電阻式傳感器測量原理13-15
• 2.2 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的結構設計15-19
• 2.2.1 中央處理單元16
• 2.2.2 供電單元16
• 2.2.3 差動電阻式傳感器采樣單元16-17
• 2.2.4 振弦式傳感器采樣單元17
• 2.2.5 地址譯碼及通道切換、實時時鐘及數據存儲單元17
• 2.2.6 通信單元17-19
• 2.3 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的擦采集方案19-22
• 2.3.1 振弦式傳感器信號采集方案19-21
• 2.3.2 差動電阻式傳感器信號采集方案21-22
• 第3章 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的硬件設計22-39
• 3.1 中央處理單元22-24
• 3.2 供電單元24-25
• 3.3 實時時鐘單元25-26
• 3.4 數據存儲單元26-27
• 3.5 地址譯碼與通道切換單元27-29
• 3.6 通信單元29-33
• 3.6.1 RS-485通信單元29-31
• 3.6.2 CAN通信單元31-33
• 3.7 振弦式傳感器采樣單元33-34
• 3.8 差動電阻式傳感器檢測單元34-39
• 3.8.1 AD797芯片34-35
• 3.8.2 AD7711A芯片35-37
• 3.8.3 ADuM1200芯片37-39
• 第4章 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)的軟件設計39-53
• 4.1 水電工程安全監(jiān)測數據采集系統(tǒng)各單元功能實現39-45
• 4.1.1 中央處理單元39-40
• 4.1.2 實時時鐘單元40-41
• 4.1.3 數據存儲單元41-42
• 4.1.4 地址譯碼及通道切換單元42-43
• 4.1.5 通信單元43
• 4.1.6 差動電阻式傳感器采樣單元43-45
• 4.2 本論文主要單元函數表45-47
• 4.3 單片機主程序設計47-53
• 4.3.1 初始化48-50
• 4.3.2 執(zhí)行指令50-51
• 4.3.3 傳感器采樣的具體實現51-53
• 第5章 水電工程數據安全監(jiān)測采集系統(tǒng)的采樣分析53-57
• 5.1 振弦式傳感器采樣分析53-55
• 5.2 差動電阻式傳感器采樣精度分析55-57
• 第6章 無線傳輸方式57-62
• 6.1 GPRS概述57-58
• 6.2 GPRS電路設計58-60
• 6.2.1 電源供電電路58-59
• 6.2.2 開關機電路和天線連接電路59
• 6.2.3 指示燈電路59
• 6.2.4 SIM卡支持電路59-60
• 6.3 GPRS電路調試中使用指令60
• 6.4 GPRS功能實現60-62
• 第7章 結論與展望62-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果66-67
• 致謝67

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