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专利名称：灌浆压水监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程建设中的灌浆压水试验设备领域，特指一种水电(大坝、堤防、水库、电站)、交通(公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场)、建筑(地上、地下、人防)、采矿(采油、采煤)等工程建设中实现灌浆压水试验监测用的灌浆压水监测系统。
背景技术：
随着水利资源的开发，理想的坝址越来越少，在复杂的地基上修建的大坝越来越多，在大坝或者岩体加固等方面，一般采用的施工措施是水泥灌浆。随着电子科学技术及计算机技术的发展，灌浆压水监测仪逐渐被引入到灌浆领域。但是，目前市场上的灌浆记录仪 普遍存在操作不简便(只能通过键盘控制光标操作)、无通信功能、外部接口简单、数据导出不方便、整体性能不高等问题。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的缺点，提供一种具备通信功能、接口丰富、结构简单紧凑、成本低廉、自动化程度高、操作简便、检测精度高的灌浆压水监测系统。为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种灌浆压水监测系统，包括传感器单元、中央处理单元、输入单元和显示输出单元，所述灌浆压水监测系统还包括用于输出灌浆压水监测结果数据的网络接口单元，所述网络接口单元与中央处理单元相连。作为上述技术方案的进一步改进所述网络接口单元为无线网络接口模块。它还包括用于打印灌浆压水监测结果数据的数据打印单元，所述数据打印单元与中央处理单元相连。所述中央处理单元中包括用于控制所述数据打印单元定时打印的定时打印控制�？椋�所述定时打印控制�？橛胧�据打印单元相连。它还包括用于存储灌浆压水监测参数以及灌浆压水监测结果数据的数据存储单元，所述数据存储单元与中央处理单元相连。它还包括用于将存储的灌浆压水监测结果数据导出至外部存储设备的数据导出接口，所述数据导出接口分别与中央处理单元、数据存储单元相连。所述输入单元包括触摸屏�？椤Ｋ�述显示输出单元为多画面显示�？�。所述传感器单元包括用于检测灌浆压水压力的压力计、用于检测灌浆压水密度的密度计和用于检测灌浆压水流量的流量计。本实用新型具有下述优点I、本实用新型包括网络接口单元，传感器单元的输出信号通过数据采集�？榇�输至中央处理单元后，中央处理单元能够把输入信息进行处理得到灌浆压水监测结果数据通过显示输出单元输出或者通过网络接ロ单元输出，能够实现通信功能，适用于现场数据监测，具有接ロ丰富、检测精度高、操作简单方便、结构简单紧凑的优点；本实用新型的网络接ロ単元进ー步可为无线网络接ロ模块，因此现场无需布线即可组网，特别适合于现场操作。2、本实用新型进ー步包括数据打印単元，通过数据打印単元可以打印包括数据、曲线在内形式的灌浆压水监测结果数据，能够满足用户现场打印的需求；本实用新型中央处理单元进ー步包括定时打印控制模块，从而通过定时打印控制�？槟芄皇迪肿远�定时打印数据，操作自动方便，能够满足用户自动打印的需求。3、本实用新型进ー步包括数据存储単元，能够存储灌浆压水监测參数以及灌浆压水监测结果数据，解决数据记录大容量存储的要求、增强系统的数据交换能力。4、本实用新型进ー步包括数据导出接ロ，能够将存储的灌浆压水监测结果数据导出至外部存储设备，因此可以通过U盘等外部存储设备导出灌浆压水监测结果数据，将灌 浆压水监测结果数据转移到外部PC以便对数据进行更加深入的处理，完成后续的资料整理及灌浆压水原始数据的调取打印等。5、本实用新型的输入单元进ー步包括触摸屏�？椋�能够根据需要灵活配置实现对输出结果的基础数据配置，例如根据用户的不同需要配置材料、浆液配比、灌浆设备等，具有操作灵活、使用方便的优点。6、本实用新型的显示输出单元进一步为多画面显示�？椋�能够同时显示多个操作或者监测结果数据，信息量大，使用更加方便直观。7、本实用新型的灌浆信息采集单元进ー步包括压カ计、密度计和流量计，能够对灌浆过程中钻孔冲洗、简易压水、单点法压水、五点法压水、灌浆等灌浆エ艺进行监测、记录，中央处理单元能够将检测的数据整理自动生成如P-Q(压カ-流量)曲线、P-V曲线、密度数据曲线等图表或者曲线。

图I为本实用新型实施例的框架结构示意图。图2为本实用新型实施例传感器接ロ単元的电路原理示意图。图3为本实用新型实施例触摸屏�？楹拖允臼涑鰠g元的电路原理示意图。图4为本实用新型实施例串ロ�？榈牡缏吩�理示意图。图5为本实用新型实施例数据存储単元的电路原理示意图。图6为本实用新型实施例USB接ロ�？榇覷SB接ロ的电路原理示意图。图7为本实用新型实施例USB接ロ�？橹鱑SB接ロ的电路原理示意图。图8为本实用新型实施例下载调试単元的电路原理示意图。图例说明1、传感器単元；10、数据采集模块；101、传感器接ロ単元；102、信号隔离单元；103、AD转换单元；2、中央处理单元；21、定时打印控制�？椋�22、内存及程序存储单元；3、触摸屏�？椋�4、显示输出単元；5、网络接ロ单元；6、数据打印単元；7、数据存储单元；8、数据导出接ロ ；9、下载调试单元。
具体实施方式
[0031]如图I所示，本实用新型实施例的灌浆压水监测系统包括传感器単元I、中央处理単元2、输入单元和显示输出単元4，灌浆压水监测系统还包括用于输出灌浆压水监测结果数据的网络接ロ单元5，网络接ロ单元5与中央处理单元2相连。中央处理单元2通过传感器单元I采集灌浆压水试验数据，能够对灌浆过程中钻孔冲洗、简易压水、单点法压水、五点法压水、灌浆等进行监测记录，并将采集的数据整理根据配置參数自动生成如P-Q(压力-流量)曲线、P-V曲线、密度数据曲线等数据或者曲线，并通过显示输出単元4输出或者通过网络接ロ単元5输出，能够实现エ地现场的数据通信功能，适用于现场数据监测，具有接ロ丰富、检测精度高、操作简单方便、结构简单紧凑的优点。本实施例中，传感器单元I通过数据采集�？�10与中央处理单元2相连，输入单元、显示输出単元4分别与中央处理单元2相连，传感器単元I、数据采集�？�10、中央处理単元2、输入单元和显示输出単元4等采用同一电源�？榻�行供电。传感器単元I包括用于检测灌浆压水压カ的压カ计、用于检测灌浆压水密度的密度计和用于检测灌浆压水流量的
流量计。数据采集�？�10包括传感器接ロ単元101、信号隔离单元102和AD转换单元103，传感器接ロ単元101的输入端分别与压カ计、密度计和流量计相连，传感器接ロ単元101的输出端通过信号隔离单元102和AD转换单元103相连，AD转换单元103则与中央处理单元2相连。如图2所示，本实施例中传感器接ロ单元101采用UART芯片，UART芯片为ー个TTL电平的串ロ接ロ，UART芯片通过AD转换单元103分别与压カ计、密度计和流量计相连；信号隔离单元102为ー个光耦信号隔离模块;AD转换单元103为ー个模拟数字转换电路�？�。本实施例中，中央处理单元2采用专用的32位S3C2440嵌入式处理器，S3C2440嵌入式处理器作为理想的エ业用仪器，其強大的计算处理能力能轻松应对各种复杂的作业要求，相对传统的灌浆压水监测系统而言，在处理器主频方面就提高了 4倍、接ロ也更为丰富。而且S3C2440嵌入式处理器支持Linux操作系统，本实施例中软件底层基于Linux操作系统实现，由于Linux操作系统成熟度高，使得整个系统的稳定性大大提高，而且能够支持鼠标操作，使用方便、易用性好。中央处理单元2是整个系统的中枢，通过外接引脚完成对其他各部分电路的控制，将数据采集�？�10采集而来的各路传感器数据按照灌浆エ艺中的要求进行换算处理最终将需要显示的内容显示在显示输出単元4上。本实施例的中央处理单元2具有自检功能，可自动对本实施例灌浆压水监测系统的各设定參数进行自动检验，如參数错误会自动提示，防止工作人员操作失误。中央处理单元2包括用于实现内存和程序代码存储功能的内存及程序存储单元22。本实施例中，输入单元包括触摸屏�？�3。如图3所示，TSXM、TSXP、TSYM、TSYP端ロ为触摸屏�？�3的信号端ロ。本实施例Linux操作系统内置输入法，支持汉字拼音输入，数字、英文、特殊符号、上下标等可选输入方式，采用国际标准编码，解决特殊単位及汉字位号的输入问题。汉字位号、単位自定义组合输入，在输入的时候，相关操作均通过触摸屏�？�3实现，操作方便。通过触摸屏模块3能够根据需要灵活配置实现对输出结果的基础数据配置，例如根据用户的不同需要配置材料、浆液配比、灌浆设备等。此外，中央处理单元2上设有USB接ロ�？椋�输入单元还包括插设于USB接ロ�？榈募�盘或鼠标。显示输出单元4为与触摸屏�？�3配套的10. 4寸24色深的IXD显示屏。显示输出単元4通过显示接ロ与S3C2440嵌入式处理器相连，本实施例中显示接ロ如图3所示，VDO VD23端ロ为与IXD相连的数据接口，控制IXD显示屏的显示图像。I2CSDA与I2CSCL端口与中央处理单元2相连，用于从中央处理单元2获取显示数据。本实施例中，显示输出单元4为多画面显示�？椋�通过Linux操作系统控制显示输出多个操作画面，显示清晰、信息量大。在IXD显示屏上将灌浆压水过程中需要监控的量如实时流量、实时压力、实时水灰比等检测结果数据输出为用户提供操作依据。用户可以通过触摸屏�？�3或者通过USB接口外接鼠标完成对灌浆压水记录仪的输入指示。网络接口单元5为无线网络接口模块，S3C2440嵌入式处理器的外围电路包括串 口�？椋琒3C2440嵌入式处理器通过串口�？橛胪�络接口单元5相连，通过网络接口单元5实现现场的无线网络数据传输。串口�？橛糜谕饨哟�口设备，如图4所示，串口�？橹饕�由串口芯片SP3232EEN(U4)和串口接口�？镃OMl组成，U4与S3C2440嵌入式处理器相连，COMl与U4相连。本实施例灌浆压水监测系统还包括用于打印灌浆压水信息的数据打印单元6，数据打印单元6与中央处理单元2相连，通过数据打印单元6可以手动打印数据、曲线，满足用户现场打印的需求。本实施例中，数据打印单元6为USB打印机，数据打印单元6通过USB接口�？橛隨3C2440嵌入式处理器相连。由于S3C2440嵌入式处理器采用Linux操作系统，因此硬件设备支持能力较强，能够支持市场上的主流USB打印机。此外，中央处理单元2中包括用于定时控制数据打印单元6的定时打印控制�？�21，定时打印控制�？�21与数据打印单元6相连，本实施例中定时打印控制�？�21基于嵌入式处理器内部的软件实现，此外也可以采用基于定时器的硬件实现，通过定时打印控制�？�21能够自动定时打印数据，操作自动方便，能够满足用户自动打印的需求。本实施例还包括用于存储灌浆压水监测信息以及设定参数的数据存储单元7，数据存储单元7与中央处理单元2相连。本实施例中，数据存储单元7为内置本实施例中的闪存存储芯片，能够解决数据记录大容量存储的要求，增强系统的数据交换能力。如图5所示，本实施例中数据存储单元7基于SD卡存储模块C0N7实现，用于外接4G甚至8G的SD卡永久性保存用户设定以及采集器采集的资料，充分满足用户的存储需求，SD卡存储�？镃0N7的数据端口 SDDATA0 SDDATA3、控制端口 SDCMD以及时钟端口 SDCLK分别与S3C2440嵌入式处理器相连。本实施例还包括用于将存储的灌浆压水监测信息导出至外部存储设置的数据导出接口 8，数据导出接口 8分别与中央处理单元2、数据存储单元7相连。如图6和图7所示，本实施例中数据导出接口 8为基于USB接口模块实现，USB接口模块包括从USB接口(USB_DEVICE)和主USB接口(USB_H0ST)两个USB接口，其中USB_DEVICE用于外接鼠标、移动USB存储设备等，USBJTOST外接数据打印单元6完成对灌浆压水过程中的各种数据打印输出。数据导出接口 8可支持SG的U盘，可以通过外部的U盘等存储设备对数据进行导出，将监测数据转移到外部PC以便对数据进行更加深入的处理，完成后续的资料整理及灌浆压水原始数据的调取打印等。本实施例还包括下载调试单元9。下载调试单元9用于系统在生产制造时，烧录系统代码及系统调试。如图8所示，下载调试单元9基于JTAG芯片实现，JTAG芯片与S3C2440嵌入式处理器的下载调试接口 nTRST、TDI、TMS、TCK相连，下载调试单元9可以把写好的程序通过下载调试接口烧入到内存及程序存储单元22以及对程序进行调试，通过下载调试单元9可以完成对中央处理单元2中运行程序的初始化。本实施例的工作过程如下系统上电后，电源�？槲�整机提供持续稳定的电源，系统处于待机状态，中央处理单元2输出信号到显示输出单元4，使其显示系统待机画面。同时，中央处理单元2不停地通过触摸屏�？�3接收来自用户的操作指令，如果用户启动了灌浆压水记录操作，中央处理单元2通过数据打印单元6向用户打印输出系统的设定参数信息，包括灌浆孔号、设计压力、灌浆材料等，随后每秒钟通过数据采集模块10采集到传感器单元I输出的电信号，信号包括流量、压力、密度等。信号经中央处理单元2运算、处理后，将流量、水灰比、压力以及P-Q (压力-流量)曲线、P-V曲线、密度数据曲线等送到显示输出单元4实时显示，并每间隔若干分钟(间隔时间由用户设定)将过程数据传送到数据存储单元7存储，同时定时打印控制�？�21启动数据打印单元6打印出一组数据，当用户通过触摸屏模块3输入结束记录操作后，数据打印单元6打印灌浆报表，包括纯灌时间、累计流量、各材料对应的用量等，在程序运行期间，内存及程序存储单元22提供系统运行必需的程序代码及随机数据存储，当用户需要将数据存储单元7中的数据通过移动存储设备导出到个人计算机时，中央处理单元2的USB接口�？樵蛱峁┦�据导出的接口功能，负责将数据存储单元7中存储的检测结果数据导出到外部的移动存储设备(如U盘)中。 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种灌浆压水监测系统，包括传感器单元(I)、中央处理单元(2)、输入单元和显示输出单元(4)，其特征在于所述灌浆压水监测系统还包括用于输出灌浆压水监测结果数据的网络接口单元(5)，所述网络接口单元(5)与中央处理单元(2)相连。
2.根据权利要求I所述的灌浆压水监测系统，其特征在于所述网络接口单元(5)为无线网络接口�？�。
3.根据权利要求2所述的灌浆压水监测系统，其特征在于它还包括用于打印灌浆压水监测结果数据的数据打印单元(6)，所述数据打印单元(6)与中央处理单元(2)相连。
4.根据权利要求3所述的灌浆压水监测系统，其特征在于所述中央处理单元(2)中包括用于控制所述数据打印单元(6)定时打印的定时打印控制模块(21)，所述定时打印控制�？�(21)与数据打印单元(6)相连。
5.根据权利要求4所述的灌浆压水监测系统，其特征在于它还包括用于存储灌浆压水监测参数以及灌浆压水监测结果数据的数据存储单元(7)，所述数据存储单元(7)与中央处理单元(2)相连。
6.根据权利要求5所述的灌浆压水监测系统，其特征在于它还包括用于将存储的灌浆压水监测结果数据导出至外部存储设备的数据导出接口(8)，所述数据导出接口(8)分别与中央处理单元(2)、数据存储单元(7)相连。
7.根据权利要求6所述的灌浆压水监测系统，其特征在于所述输入单元包括触摸屏�？�(3)。
8.根据权利要求7所述的灌浆压水监测系统，其特征在于所述显示输出单元(4)为多画面显示�？�。
9.根据权利要求I 8中任意一项所述的灌浆压水监测系统，其特征在于所述传感器单元(I)包括用于检测灌浆压水压力的压力计、用于检测灌浆压水密度的密度计和用于检测灌浆压水流量的流量计。
专利摘要本实用新型公开了一种灌浆压水监测系统，包括传感器单元(1)、中央处理单元(2)、输入单元和显示输出单元(4)，灌浆压水监测系统还包括用于输出灌浆压水监测结果数据的网络接口单元(5)，网络接口单元(5)与中央处理单元(2)相连，网络接口单元(5)为无线网络接口�？椤１臼涤眯滦途弑竿ㄐ殴δ埽�具有接口丰富、结构简单紧凑、成本低廉、自动化程度高、操作简便、检测精度高的优点。
文档编号G01D21/02GK202522263SQ201220102169
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者黎颖 申请人:湖南诺维科技发展有限公司