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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本实用新型涉及水下型多通道数据采集仪，包括防水密封壳体及其内设置的数据采集电路、光电转换电路和电压转换电路，防水密封壳体上设置传感器输入接口，还设置光电缆接口和/或本地通讯及供电接口；光电复合缆经光电缆接口进入防水密封壳体内，光电复合缆中的光纤连接至光电转换电路，光电转换电路的输出端连接至数据采集电路的通讯接口，光电复合缆中的电源导线输送中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，电压转换电路的低压输出端连接至数据采集电路的电源接口；或，通讯及供电电缆经本地通讯及供电接口分别通过导线连接至数据采集电路的通讯接口和电源接口。该采集仪能够在水下安装使用，实现长距离输水隧洞安全监测数据的远程采集。
    公开号:CN214335931U
    申请号:CN202022708663.2U
    申请日:2020-11-20
    公开日:2021-10-01
    发明作者:张绍飞；赵初林；谭斌；侯新华；赵营海；雷霆；谭子辰
    申请人:China Geokon Instruments Co ltd；
    IPC主号:G08C17-02
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及岩土工程安全监测技术领域，尤其涉及一种水下型多通道数据采集仪，适用于水利输水/引水隧洞、近海、江河湖泊等水下工程的监测仪器的数据采集。
    [n0002] 在岩土工程安全监测自动化数据采集中，常规的数据采集仪因防护等级有限，不能安装在水下或高湿环境中长期工作，因此只能应用于大气环境中。若需在较长的输水隧洞内或远离岸基的水下环境安装电信号类传感器并实施自动化数据采集，常会因电信号类传感器因传输距离有限而无法引至地面或岸基再用常规数据采集仪进行采集，最终导致电信号类传感器无法在上述环境中得到应用。
    [n0003] 如要在水下使用电信号类传感器并实现传感器的数据自动采集，必须将数据采集仪设置在传感器的有效传输距离以内。然而当传感器远离岸基或地面并超过传感器有效传输距离时，数据采集仪只能安装在水中，这就要求数据采集能够在水下正常工作并能传输采集的数据，即数据采集仪首先是必须完全防水，其次是支持远程通讯和供电。然而受已有技术条件和经济性的限制，水下数据采集仪特别是多通道的水下数据采集仪在岩土安全监测行业中尚属空白。
    [n0004] 本实用新型针对现有数据采集仪只能应用于大气环境中无法远程通讯和供电等问题，提供一种水下型多通道数据采集仪，能够在水下安装使用，实现长距离输水隧洞安全监测数据的远程采集。
    [n0005] 本实用新型的技术方案如下：
    [n0006] 一种水下型多通道数据采集仪，其特征在于，包括防水密封壳体以及均在防水密封壳体内设置的数据采集电路、光电转换电路和电压转换电路，所述防水密封壳体上设置用于连接传感器的传感器输入接口，所述防水密封壳体上还设置有用于连接光电复合缆的光电缆接口和/或用于连接通讯及供电电缆的本地通讯及供电接口；
    [n0007] 所述光电复合缆内置有光纤和电源导线，光电复合缆经光电缆接口进入防水密封壳体内，光电复合缆中的光纤连接至光电转换电路的光接口，光电转换电路的输出端连接至数据采集电路的通讯接口，光电复合缆中的电源导线输送中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，电压转换电路的低压输出端连接至数据采集电路的电源接口；或，通讯及供电电缆经本地通讯及供电接口接入产生的通讯信号和低压电源分别通过导线连接至数据采集电路的通讯接口和电源接口。
    [n0008] 优选地，所述防水密封壳体包括防水容器和容器盖板，所述光电缆接口和/或本地通讯及供电接口均设置于容器盖板，所述传感器输入接口设置于与容器盖板相对的防水容器的另一端。
    [n0009] 优选地，所述防水容器和容器盖板之间设置有密封环，所述光电复合缆与容器盖板之间也设置有密封环，所述本地通讯及供电接口和传感器输入接口均为水密型连接器。
    [n0010] 优选地，所述光电复合缆采用带铠装的光电复合型通讯供电线缆，或彼此独立的光缆和电缆。
    [n0011] 优选地，所述光电复合缆中的电源导线输送36-600V中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，所述电压转换电路被配置为降压输出5-36V低压直流电。
    [n0012] 优选地，所述本地通讯及供电接口基于RS485总线通讯或CAN总线通讯。
    [n0013] 优选地，所述传感器输入接口设置一个以上。
    [n0014] 优选地，所述数据采集电路、光电转换电路和电压转换电路为分体式结构，或集成到一个电路板上。
    [n0015] 优选地，所述防水密封壳体采用不锈钢或合金或塑料材质，所述防水密封壳体为圆柱形结构。
    [n0016] 优选地，所述水下型多通道数据采集仪适用于振弦式或差动电阻式或标准电压式或标准电流式或线性电位计式或RS485数字信号输出的传感器的测量和数据采集。
    [n0017] 本实用新型的技术效果如下：
    [n0018] 本实用新型涉及的水下型多通道数据采集仪，设置防水密封壳体并将各电路放置于其内，使其能够置于水下安装应用，也可安装于高湿环境中，甚至可以是要求埋入地下实施数据采集的环境。通过设置用于连接光电复合缆的光电缆接口和/或用于连接通讯及供电电缆的本地通讯及供电接口。能够支持光纤通讯中高压供电方式和/或本地通讯低压供电方式，根据不同应用要求，本实用新型水下型多通道数据采集仪的光电缆接口与本地通讯及供电接口可以是同时并存，也可以是独立存在的其一。光电缆接口连接光电复合缆，能够实现光纤远距离通讯，光电复合缆通过光电缆接口进入防水密封壳体内，分离出光纤和电源导线，光纤这一支路是连接至光电转换电路，由光电转换电路进行光电转换并连接至数据采集电路的通讯接口以实现水下型多通道数据采集仪基于光纤与外部的数据通讯；电源导线这一支路是将来自外部的中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，由电压转换电路将中高压直流电做降压处理后从低压输出端输出至数据采集电路的电源接口为其供电，两个支路联合工作从而满足远距离数据采集环境的通讯和供电需求。外部的通讯及供电电缆通过本地通讯及供电接口接入，其中的通讯信号经导线连接到数据采集电路的通讯接口，能够实现水下多支传感器的数据采集和水下到岸基的近距离的通讯，低压电源则经导线连接到数据采集电路的电源接口为数据采集电路供电，即可在防水密封壳体附近实现通讯连接及供电。
    [n0019] 通过防水密封壳体的防水密封性能和各电气接口采用防水的水密型连接器实现电气密封等措施，连接操作简单方便，有效地保证了水下型多通道数据采集仪的防水性能，并能在水下长期工作，解决了采集仪的水下采集问题。水下型多通道数据采集仪的光电缆接口能够实现多达50km的远程通讯与供电，本地通讯及供电接口则能够在1km范围内的近距离通讯和供电，并且利用本地通讯及供电接口在外接无线通讯模块或连接岸基的有线网络时，仍可以实现远距离通讯，有效地解决了水下型多通道数据采集的远程及本地通讯及供电问题，适用于水下长距离输水隧洞或管道内部、江河湖泊、深海的岩土安全监测数据采集，并能够有效减少电信号类传感器电缆长度，扩展传感器应用范围；本实用新型支持双重通讯/供电方式，能够满足不同环境应用需求，而且在水下安装还能借助水的天然电磁屏蔽作用消除了干扰，采集的数据稳定性比陆地采集更加稳定。
    [n0020] 图1为本实用新型水下型多通道数据采集仪的结构示意图。
    [n0021] 图中各标号列示如下：
    [n0022] 1－数据采集电路；101－通讯接口；102－电源接口；103－传感器信号输入端；2－光电转换电路；201－光接口；202－通讯输出端口；203－导线；3－电压转换电路；301－中高压输入端；302－低压输出端；303－导线；4－防水容器；401－容器盖板；402－密封环；403－密封环；5－光电缆接口；6－本地通讯及供电接口；601－导线；602－导线；7－传感器输入接口；701－导线；8－光电复合缆；801－光纤；802－电源导线；9－通讯及供电电缆；10－传感器。
    [n0023] 下面结合附图对本实用新型进行说明。
    [n0024] 本实用新型涉及一种可置于水下安装使用的水下型多通道数据采集仪，如图1所示结构，包括防水密封壳体以及均在防水密封壳体内设置的数据采集电路1、光电转换电路2和电压转换电路3，该实施例的防水密封壳体包括防水容器4和容器盖板401，也就是将数据采集电路1、光电转换电路2和电压转换电路3集成在防水容器4和容器盖板401构建的密封壳体内，在容器盖板401上设置光电缆接口5和/或本地通讯及供电接口6，在与容器盖板401相对的防水容器4的另一端设置传感器输入接口7。需要说明的是，光电缆接口5和本地通讯及供电接口6可以独立存在的择一设置，也可以同时并存设置，图1所示实施例是同时设置了光电缆接口5和本地通讯及供电接口6。其中，数据采集电路1为多通道采集电路以支持多支传感器信号的数据采集，可接入一支或多支传感器；光电转换电路2用于在光纤通讯时进行光电转换；电压转换电路3则用于将中高电压直流电进行压降转换为低电压，比如将输入的36-600V直流电转换为5-36V的低压直流电供防水容器4内的数据采集电路1和光电转换电路2使用。
    [n0025] 光电缆接口5是光纤和电缆的进入通道，光电复合缆8从光电缆接口5进入防水容器4内部，光电复合缆8内置有光纤801和电源导线802，光纤801连接到光电转换电路2的光信号输入接口(即光接口201)，光信号由光电转换电路2进行光电转换后的电信号由通讯输出端口202输出，再经导线203连接至数据采集电路1的通讯接口101以进行通讯；由光电复合缆8输入36-600V中高压直流电经电源导线802连接到电压转换电路3的中高压输入端301，经电压转换电路3转换为5-36V低压直流电后从低压输出端302输出，再用导线303连接至数据采集电路1的电源端口102从而为数据采集电路1供电。
    [n0026] 防水密封壳体上还设有本地通讯及供电接口6，利用外部的通讯及供电电缆9传输的通讯信号通过本地通讯及供电接口6经导线601连接至多通道的数据采集电路1的通讯接口101上；通讯及供电电缆9提供的低压电源则经导线602与数据采集模块1的电源接口102连接。
    [n0027] 防水密封壳体上设有多个传感器输入接口7，每个传感器输入接口7可对应连接一支传感器10，接入的传感器信号经导线701连接到数据采集电路1的传感器信号输入端103上。所有传感器输入接口7采用水密型连接器。
    [n0028] 本实用新型水下型多通道数据采集仪，适合各种岩土监测用电信号类传感器的数据采集，水下型多通道数据采集仪的防水容器4及其容器盖板401之间、容器盖板401与光电复合缆8之间采用密封环402和密封环403密封以满足防水密封壳体在高水压下结合部位不会进水，进一步优选均可使用2道以上的密封环密封，以使防水密封壳体在额定水深中阻止水的渗入。本地通讯及供电接口6和传感器输入接口7均采用可工作于高水下条件下的水密型连接器件及密封胶密封，以确保电缆接入处的密封可靠性，满足电气连接部件的防水要求。防水容器4和容器盖板401采用不锈钢、钛合金或塑料等材料加工，以满足不同水质或海水等环境中的防腐要求。水下型数据采集仪防水密封壳体采用圆柱形结构，以适应高水压作用下结构坚固不变形。
    [n0029] 本实用新型所述水下型多通道数据采集仪提供两种通讯/供电方式：
    [n0030] 方式一为光纤通讯和中高压供电方式。即使用光电缆接口5并利用光电复合缆8进行通讯和供电。光电复合缆8内置有光纤和电源导线，它是一种基于光纤远距离通讯及高压供电的光电复合缆，利用光电复合缆的这一特性实现水下型多通道数据采集仪的远程通讯及供电。光电复合缆8从光电缆接口5再经密封环403进入防水容器4内，分离出光纤801和电源导线802。光纤801连接到光电转换电路2的光接口201，光信号经光电转换电路2转换为电信号经通讯输出端口202和导线203与数据采集电路1的通讯接口101连接，从而实现数据采集电路1基于光纤801与外部的数据通讯。来自外部的36-600V中高压直流电通过光电复合缆8经光电缆接口5进入防水容器4内部，其电源导线802连接到电压转换电路3的中高压输入端301，经电压转换电路3将中高压直流电降为5-36V的安全的低压直流电后从低压输出端302输出，再经导线303连接到多通道数据采集电路1的电源接口101为其供电。
    [n0031] 方式二为本地通讯及低压供电方式。防水密封壳体内外部之间的通讯使用电缆连接通讯并使用低压直流电供电。外部的通讯及供电电缆9通过本地通讯及供电接口6接入，其中的通讯信号经导线601直接连接到多通道的数据采集电路1的通讯接口101。低压电源则经导线602直接连接到多通道的数据采集电路1的电源接口102为数据采集模块1供电。因此，通过外部的通讯及供电电缆9与本地通讯及供电接口6连接后，即可实现在防水密封壳体附近实现通讯连接及供电。相对光电缆接口5，本地通讯及供电接口除可使用12-36V的蓄电池或太阳能电源供电并连接便携式计算机在本地调试及维护外，若采用基于RS-485或CAN总线通讯技术，还能实现1.2km范围内的近距离通讯。
    [n0032] 本实用新型通过对防水容器4和容器盖板401组成的密封壳体的多冗余密封处理和使用水密型连接器实现结构及电气密封等措施，有效地保证了水下型多通道数据采集仪的防水性能，并能在水下长期工作，解决了水下型多通道数据采集仪的水下采集问题。通过连接外部的光电复合缆8，利用光电缆接口5能够实现多达50km的远程通讯与供电；通过外部的通讯及供电电缆9与本地通讯及供电接口5连接，能够实现1.2km范围内的近距离通讯和低压供电。并且本地通讯及供电接口5还能就近连接水面的无线通讯模块，最终实现无线远程通讯。
    [n0033] 优选地，光电复合缆8可采用带铠装的光电复合型通讯供电线缆，或彼此独立的光缆和电缆。数据采集电路1、光电转换电路2和电压转换电路3可以为分体式结构，或集成到一个电路板上。
    [n0034] 本实用新型水下型多通道数据采集仪壳体结构及电气接口全部防水，不仅实现岩土监测行业中数据采集仪在水下安装使用，还对一些高湿的大气环境下、甚至要求埋入地下实施数据采集的环境也都可以安装使用，适用于水下长距离输水隧洞或管道内部、江河湖泊、深海的岩土安全监测数据采集。水下型多通道数据采集仪能够有效扩展使用范围，监测行业的生命周期。同时有效减少电信号类传感器电缆长度，有效扩展了电信号类传感器在水下工程监测的应用范围；优选地，本实用新型水下型多通道数据采集仪适用于振弦式或差动电阻式或标准电压式或标准电流式或线性电位计式或RS485数字信号输出的传感器的测量和数据采集。两种通讯、供电，满足近距离或远程数据采集等不同环境应用需求；利用水的天然屏蔽作用，基本消除外部电磁干扰，采集的数据比陆地布置常规采集仪更加稳定；电气接口全部采用防水的水密型连接器件，甚至可以直接在水下直接连接，操作简单方便。
    [n0035] 应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种水下型多通道数据采集仪，其特征在于，包括防水密封壳体以及均在防水密封壳体内设置的数据采集电路、光电转换电路和电压转换电路，所述防水密封壳体上设置用于连接传感器的传感器输入接口，所述防水密封壳体上还设置有用于连接光电复合缆的光电缆接口和/或用于连接通讯及供电电缆的本地通讯及供电接口；
    所述光电复合缆内置有光纤和电源导线，光电复合缆经光电缆接口进入防水密封壳体内，光电复合缆中的光纤连接至光电转换电路的光接口，光电转换电路的输出端连接至数据采集电路的通讯接口，光电复合缆中的电源导线输送中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，电压转换电路的低压输出端连接至数据采集电路的电源接口；或，通讯及供电电缆经本地通讯及供电接口接入产生的通讯信号和低压电源分别通过导线连接至数据采集电路的通讯接口和电源接口。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述防水密封壳体包括防水容器和容器盖板，所述光电缆接口和/或本地通讯及供电接口均设置于容器盖板，所述传感器输入接口设置于与容器盖板相对的防水容器的另一端。
    [0003] 3.根据权利要求2所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述防水容器和容器盖板之间设置有密封环，所述光电复合缆与容器盖板之间也设置有密封环，所述本地通讯及供电接口和传感器输入接口均为水密型连接器。
    [0004] 4.根据权利要求1至3之一所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述光电复合缆采用带铠装的光电复合型通讯供电线缆，或彼此独立的光缆和电缆。
    [0005] 5.根据权利要求1至3之一所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述光电复合缆中的电源导线输送36-600V中高压直流电接入电压转换电路的中高压输入端，所述电压转换电路被配置为降压输出5-36V低压直流电。
    [0006] 6.根据权利要求5所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述本地通讯及供电接口基于RS485总线通讯或CAN总线通讯。
    [0007] 7.根据权利要求1至3之一所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述传感器输入接口设置一个以上。
    [0008] 8.根据权利要求1至3之一所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述数据采集电路、光电转换电路和电压转换电路为分体式结构，或集成到一个电路板上。
    [0009] 9.根据权利要求1所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述防水密封壳体采用不锈钢或合金或塑料材质，所述防水密封壳体为圆柱形结构。
    [0010] 10.根据权利要求1至3之一所述的水下型多通道数据采集仪，其特征在于，所述水下型多通道数据采集仪适用于振弦式或差动电阻式或标准电压式或标准电流式或线性电位计式或RS485数字信号输出的传感器的测量和数据采集。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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