一种智能读数仪读取系统及读取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能读数仪读取系统及读取方法，读取系统包括采集测量单元、转换展示单元、人机交互单元、电源单元和主控单元；读取方法包括：S1：所述MCU芯片模块启动所述采集测量单元；S2：所述振弦频率测量模块判断振弦传感器是否正常接入；S3：所述温度测量模块将采样获取的温度信号传输至所述MCU芯片模块；S4：所述模拟量测量模块将处理后的电压信号传输至所述MCU芯片模块。本系统一方面支持多样化传感器的连接，具有直接显示监测参数的功能，满足各种条件下的数据存储与导出，另一方面支持多项目多点位管理，实现历史测量数据的多元化数/图/表展示，便于现场巡检人员更加直观快速、清晰明了地获取更多测量参数信息。清晰明了地获取更多测量参数信息。清晰明了地获取更多测量参数信息。

【技术实现步骤摘要】
一种智能读数仪读取系统及读取方法


[0001]本专利技术涉及振弦传感器
，具体地说涉及一种智能读数仪读取系统及读取方法。

技术介绍

[0002]在桥梁、高层建筑、大坝、隧道等工程领域中，需要对压力、应力、拉力、渗压、位移、沉降、裂缝等关系到系统安全的相关数据进行监测，这些参数的测量要求传感器具有较高的稳定性、精确度，以及满足输出信号的长距离传输。因此工程安全监测领域的传感器常使用振弦频率信号、4～20mA电流信号和RS485数字总线进行数据传输。
[0003]在现有技术中，现场巡检人员需要一种支持上述多种信号测量的读数仪，通过该读数仪就可以应对多样性、不确定性工况环境下的多点位检测。然而，振弦频率信号、4～20mA电流信号和RS485数字总线等的测量值分别对应为频率值、电流值和字节数值，由于这些数值并没有直接的监测物理量含义，现场巡检人员无法直观快速地从读数仪上判断出被监测对象的参数数据是否在正常范围内，也无法清晰明了地从读数仪上分辨出被监测对象的参数变化是否符合历史数据波形走势。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种便于现场巡检人员更加直观快速、清晰明了地获取更多参数信息的智能读数仪读取系统及读出方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种智能读数仪读取系统，涉及工程安全监测领域用传感器，包括：
[0006]采集测量单元，用于采样获取并传输各项参数信号，包括相互独立的振弦频率测量模块、温度测量模块、模拟量测量模块和RS485总线模块；
[0007]转换展示单元，用于计算处理各项参数数据并进行多元化展示，包括公式运算模块和数图显示模块，所述采集测量单元连接至所述转换展示单元；
[0008]人机交互单元，用于为用户操控管理设备及数据提供直接途径，包括触摸屏和按键；
[0009]电源单元，用于为系统负载提供所需功率，包括USB端口、电池模块、电源管理模块和充电协议模块，所述转换展示单元、电源单元均连接至所述人机交互单元；
[0010]主控单元，用于接收并处理各项参数信号，包括MCU芯片模块，所述采集测量单元、转换展示单元、人机交互单元和电源单元分别连接至所述主控单元。
[0011]进一步地，所述振弦频率测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取振弦传感器的振弦频率信号，包括接入检测电路组、激励起振电路组、振动信号处理电路组和振动信号采集电路组；
[0012]所述接入检测电路组连接至振弦传感器接口两端之间的电阻，用于判断振弦传感器是否正常接入；
[0013]所述激励起振电路组包括分别连接至所述MCU芯片模块的泵压控制器和扫频发生器，所述泵压控制器用于向振弦传感器的两端施加高压脉冲激励，迫使振弦传感器起振，并产生振动信号，所述扫频发生器用于向振弦传感器的两端施加低压扫频激励，迫使振弦传感器起振，并产生振动信号；
[0014]所述振动信号处理电路组连接至所述激励起振电路组，用于接收并处理振动信号，包括用于放大振动信号的前级放大电路、用于过滤采样频率范围之外的信号的带通滤波电路、用于放大幅值的满幅放大电路以及通过电压比较器与期望幅值电压进行比较用于滤除幅值过低的微弱信号的波形整形电路；
[0015]所述振动信号采集电路组连接在所述振动信号处理电路组与所述MCU芯片模块之间，用于实时计算振弦传感器的当前振动频率并传输振动频率信号。
[0016]进一步地，所述温度测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取环境温度传感器及电池温度传感器的温度信号，包括通道选择电路，用于自动识别温度传感器类型并进行温度信号采集。
[0017]进一步地，所述模拟量测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取电流传感器的电流信号，包括用于将电流信号转换为电压信号的采样电路、用于放大电压信号的前级放大电路以及用于过滤采样范围之外的电压信号，并将过滤后的电压信号输入至所述MCU芯片模块进行电压/电流值换算的二阶低通滤波电路。
[0018]进一步地，所述RS485总线模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取RS485接口数字传感器的数字信号。
[0019]进一步地，所述公式运算模块与所述数图显示模块分别连接至所述MCU芯片模块，所述公式运算模块用于接收所述MCU芯片模块发送的各项参数信号，并可配置计算表达式进行数据运算，以及可指示非法表达式的错误位置，所述数图显示模块用于接收所述MCU芯片模块发送的各项参数信号及所述公式运算模块发送的各项运算数据，并可实时显示数值/波形/变化曲线/趋势图，以及可检索查看历史数据。
[0020]进一步地，所述触摸屏与所述按键分别连接至所述MCU芯片模块，所述触摸屏用于为用户操控管理设备及查看传输数据提供直接途径，所述按键用于控制所述触摸屏的熄屏或亮屏。
[0021]进一步地，所述USB端口连接外部充电器和所述电池模块，用于为所述电池模块充电；
[0022]所述电池模块连接所述主控单元及外围单元电路，用于为系统负载提供所需功率；
[0023]所述电源管理模块连接所述电池模块及所述主控单元，用于自动启动并切换供电开关；
[0024]所述充电协议模块连接外部充电器及所述电池模块，用于保护所述电池模块，避免充电时电池过热，所述充电协议模块选用标准USB PD协议。
[0025]进一步地，还包括无线通信单元，所述无线通信单元连接至所述主控单元，包括用于读取各监测点位NFC标签的NFC模块、用于与其他蓝牙设备分享历史测量数据的蓝牙模块以及用于与云端服务器建立数据通道的移动网络通信模块。
[0026]一种智能读数仪读取方法，采用智能读数仪读取系统，所述方法包括以下步骤：
[0027]S1：所述MCU芯片模块接收外部的测量请求，启动所述采集测量单元；
[0028]S2：所述振弦频率测量模块首先判断振弦传感器是否正常接入，若判断为正常接入，则依次进行激励起振、振动信号处理和振动信号采集步骤，最后将采样获取的振弦频率信号传输至所述MCU芯片模块，供所述MCU芯片模块进行模拟量/数字量转换，若判断为不正常接入，则重新接入直至成功；
[0029]S3：所述温度测量模块首先根据所述MCU芯片模块对于不同温度传感器类型的自动识别进行采集通道选择，最后将采样获取的温度信号传输至所述MCU芯片模块，供所述MCU芯片模块进行模拟量/数字量转换；
[0030]S4：所述模拟量测量模块首先连接电流传感器，再依次进行电流信号
‑
电压信号的转换及采样、电压信号的放大和过滤，最后将处理后的电压信号传输至所述MCU芯片模块，供所述MCU芯片模块进行电压值
‑
电流值换算；
[0031]S5：所述RS485总线模块连接RS485接口数字传感器，供所述MCU芯片模块基于Modbus RTU和Modbus ASCII协议从RS485接口数字传感器获得数字信号字节流，最后根据配置将字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能读数仪读取系统，涉及工程安全监测领域用传感器，其特征在于，包括：采集测量单元，用于采样获取并传输各项参数信号，包括相互独立的振弦频率测量模块、温度测量模块、模拟量测量模块和RS485总线模块；转换展示单元，用于计算处理各项参数数据并进行多元化展示，包括公式运算模块和数图显示模块，所述采集测量单元连接至所述转换展示单元；人机交互单元，用于为用户操控管理设备及数据提供直接途径，包括触摸屏和按键；电源单元，用于为系统负载提供所需功率，包括USB端口、电池模块、电源管理模块和充电协议模块，所述转换展示单元、电源单元均连接至所述人机交互单元；主控单元，用于接收并处理各项参数信号，包括MCU芯片模块，所述采集测量单元、转换展示单元、人机交互单元和电源单元分别连接至所述主控单元。2.如权利要求1所述的智能读数仪读取系统，其特征在于：所述振弦频率测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取振弦传感器的振弦频率信号，包括接入检测电路组、激励起振电路组、振动信号处理电路组和振动信号采集电路组；所述接入检测电路组连接至振弦传感器接口两端之间的电阻，用于判断振弦传感器是否正常接入；所述激励起振电路组包括分别连接至所述MCU芯片模块的泵压控制器和扫频发生器，所述泵压控制器用于向振弦传感器的两端施加高压脉冲激励，迫使振弦传感器起振，并产生振动信号，所述扫频发生器用于向振弦传感器的两端施加低压扫频激励，迫使振弦传感器起振，并产生振动信号；所述振动信号处理电路组连接至所述激励起振电路组，用于接收并处理振动信号，包括用于放大振动信号的前级放大电路、用于过滤采样频率范围之外的信号的带通滤波电路、用于放大幅值的满幅放大电路以及通过电压比较器与期望幅值电压进行比较用于滤除幅值过低的微弱信号的波形整形电路；所述振动信号采集电路组连接在所述振动信号处理电路组与所述MCU芯片模块之间，用于实时计算振弦传感器的当前振动频率并传输振动频率信号。3.如权利要求1所述的智能读数仪读取系统，其特征在于：所述温度测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取环境温度传感器及电池温度传感器的温度信号，包括通道选择电路，用于自动识别温度传感器类型并进行温度信号采集。4.如权利要求1所述的智能读数仪读取系统，其特征在于：所述模拟量测量模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取电流传感器的电流信号，包括用于将电流信号转换为电压信号的采样电路、用于放大电压信号的前级放大电路以及用于过滤采样范围之外的电压信号，并将过滤后的电压信号输入至所述MCU芯片模块进行电压/电流值换算的二阶低通滤波电路。5.如权利要求1所述的智能读数仪读取系统，其特征在于：所述RS485总线模块连接至所述主控单元，用于连接并采样获取RS485接口数字传感器的数字信号。6.如权利要求1所述的智能读数仪读取系统，其特征在于：所述公式运算模块与所述数图显示模块分别连接至所述MCU芯片模块，所述公式运算模块用于接收所述MCU芯片模块发送的各项参数信...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯海良，杨克学，李俊杰，涂毅，蒙学鹏，潘劲音，
申请(专利权)人：武汉华和物联技术有限公司，
类型：发明
国别省市：