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申请/专利权人：武汉市工程科学技术研究院

摘要：本发明所设计的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，它的时序发生模块的时序信号输出端连接使能控制模块和信号分离器的时序信号输入端，使能控制模块的多个传感器控制信号输出端分别连接对应的各个建筑物安全监测传感器的控制端，每个建筑物安全监测传感器的信号输出端连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端连接信号分离器的信号输入端。本发明使用一个单通道模数转换器，接驳多个传感器，通过分时复用的方法进行信号采集，同步输出对应的采集结果，实现多通道信号采集，满足建筑物安全监测领域信号采集的需要。

主权项：1.一种分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于，它包括时序发生模块1、使能控制模块2、多个建筑物安全监测传感器3、模数转换器4和信号分离器5，其中，时序发生模块1的时序信号输出端连接使能控制模块2和信号分离器5的时序信号输入端，使能控制模块2的多个传感器控制信号输出端分别连接对应的各个建筑物安全监测传感器3的控制端，每个建筑物安全监测传感器3的信号输出端连接模数转换器4的模拟信号输入端，模数转换器4的数字信号输出端连接信号分离器5的信号输入端；所述时序发生模块1用于根据建筑物安全监测传感器3的数量和建筑物安全监测传感器3相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号；所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器3的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器3的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间；所述使能控制模块2根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器3工作，根据时序信号的值，如果该值有对应的传感器，则该传感器工作，其他传感器不工作；如果该值没有对应的传感器，则所有传感器都不工作；各个建筑物安全监测传感器3在使能控制模块2的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号结合按照各自的采样时序依次传输给模数转换器4进行模数转换，模数转换器4输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含时间信息和各个建筑物安全监测数字信号。

全文数据：分时复用的建筑物安全监测信息采集装置及方法技术领域本发明涉及信号处理技术领域，具体地指一种分时复用的建筑物安全监测信息采集装置及方法。技术背景传统信号采集卡、信号采集板等装置中的模数转换模块，通常拥有较高的时间采样率和较少的采集通道数。但是在建筑物安全监测中，同一监测点往往需要采集多个传感器如震动传感器、荷载传感器、扰度传感器、应力传感器、温度传感器和湿度传感器等的数据，采集频率需求相对较低。如果采用传统采集装置，由于传统的信号采集装置的通道数较少，不足以满足一个监测点的需要，只能配置多个模数转换模块，同时，建筑物安全监测对采集频率较低，无法发挥传统信号采集装置的性能，造成硬件资源上的浪费。发明内容本发明的目的就是要提供一种分时复用的建筑物安全监测信息采集装置及方法，本发明使用一个单通道模数转换器，接驳多个传感器，通过分时复用的方法进行信号采集，同步输出对应的采集结果，实现多通道信号采集，满足建筑物安全监测领域信号采集的需要。为实现此目的，本发明所设计的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于，它包括时序发生模块、使能控制模块、多个建筑物安全监测传感器、模数转换器和信号分离器，其中，时序发生模块的时序信号输出端连接使能控制模块和信号分离器的时序信号输入端，使能控制模块的多个传感器控制信号输出端分别连接对应的各个建筑物安全监测传感器的控制端，每个建筑物安全监测传感器的信号输出端连接模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端连接信号分离器的信号输入端。一种上述装置的分时复用的建筑物安全监测信息采集方法，它包括如下步骤：步骤1：所述时序发生模块根据建筑物安全监测传感器的数量和建筑物安全监测传感器相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号，时序发生模块将时序信号分别传输给使能控制模块和信号分离器，时序发生模块输送到信号分离器的时序信号作为分离用时序信号，时序发生模块输送到使能控制模块的时序信号与分离用时序信号具有相同的时序信息；所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间；步骤2：所述使能控制模块根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器工作；各个建筑物安全监测传感器在使能控制模块的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号按照各自的采样时序依次传输给模数转换器进行模数转换，模数转换器输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含时间信息和各个建筑物安全监测数字信号；步骤3：所述信号分离器将接收到的建筑物安全监测数字信号组根据分离用时序信号分离出各个建筑物安全监测传感器采集到的建筑物安全监测信号并输出。本发明通过设计上述装置和方法，实现了仅使用一套模数转换器，即可完成多个建筑物安全监测传感器的分时信号采集，在满足建筑物监测所需的采样时间采样间隔等监测指标的情况下，节省了硬件成本。附图说明图1为本发明的结构框图；图2为实施例中四个建筑物安全监测传感器实际采集到的信号示意图；图3为实施例中模数转换器输出建筑物安全监测数字信号组信号图；图4为实施例中分离信号示意图，将采集信号按照时序信号分离的结果；图5为实施例中输出信号示意图，信号分离后得到利用本装置采集到的四个传感器的信号。图2中四条曲线表示四个传感器应采集的实际信号；图2～5里面的横坐标表示时间，纵坐标表示数值传感器所代表的物理参数的实际值或者传感器采集值，单位根据不同的物理参数不同而不同，如果是温度就是摄氏度，如果是湿度就是百分比，等等图2里面4条曲线，分别代表四个传感器所代表的物理参数的实际值，比如说采集这段时间内实际的温度值、湿度值、应力、荷载。图3里面就只有一条曲线，代表利用本装置采集后，模数转换器输出建筑物安全监测数字信号组。图4在图3的基础上，加上了四条虚线，这四条虚线表示信号分离器的处理方式。图5就是把图4里面，建筑物安全监测数字信号组的信号去掉，就得到了所需的4条监测曲线。其中，1—时序发生模块、2—使能控制模块、3—建筑物安全监测传感器、4—模数转换器、5—信号分离器。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：本发明设计的一种分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，如图所示，它包括时序发生模块1、使能控制模块2、多个建筑物安全监测传感器3、模数转换器4和信号分离器5，其中，时序发生模块1的时序信号输出端连接使能控制模块2和信号分离器5的时序信号输入端，使能控制模块2的多个传感器控制信号输出端分别连接对应的各个建筑物安全监测传感器3的控制端，每个建筑物安全监测传感器3的信号输出端连接模数转换器4的模拟信号输入端，模数转换器4的数字信号输出端连接信号分离器5的信号输入端。上述技术方案中，模数转换器4是全时工作的，但是在不同的时间作用于不同的监测传感器3，这即是“分时复用”。上述技术方案中，每个建筑物安全监测传感器3为震动传感器、荷载传感器、扰度传感器、应力传感器、温度传感器或湿度传感器等。上述技术方案中，所述时序发生模块1用于根据建筑物安全监测传感器3的数量和建筑物安全监测传感器3相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号。上述技术方案中，所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器3的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器3的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间。例如已连接4个传感器，要求采样间隔为每5秒一次，一次1秒，则产生时序信号为1、2、3、4、5、1、2、3、4、5……循环，每个信号持续时间为1秒；上述技术方案中，所述使能控制模块2根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器3工作。根据时序信号的值，如果该值有对应的传感器，则该传感器工作，其他传感器不工作；如果该值没有对应的传感器，则所有传感器都不工作。上述技术方案中，各个建筑物安全监测传感器3在使能控制模块2的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号按照各自的采样时序依次传输给模数转换器4进行模数转换，模数转换器4输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含时间信息和各个建筑物安全监测数字信号。上述技术方案中，所述时序发生模块1输送到信号分离器5的时序信号作为分离用时序信号，时序发生模块1输送到使能控制模块2的时序信号与分离用时序信号具有相同的时序信息；所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组根据分离用时序信号分离出各个建筑物安全监测传感器3采集到的建筑物安全监测信号并输出。上述技术方案中，所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号进行分离并顺序排列，分离方式为将分离用时序信号与建筑物安全监测数字信号组的时间信息进行配对，并根据配对的结果将建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号的时序进行分离并按时序的顺序排列，最后将顺序排列的各个建筑物安全监测数字信号分别输出。依上例，模数转换模块输出的数据中，截取时序信号为1的部分，作为传感器1的采集信号；截取时序信号为2的部分，作为传感器2的采集信号；截取时序信号为3的部分，作为传感器3的采集信号；截取时序信号为4的部分，作为传感器4的采集信号；舍弃剩下的数据。一种基于上述装置的分时复用的建筑物安全监测信息采集方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：所述时序发生模块1根据建筑物安全监测传感器3的数量和建筑物安全监测传感器3相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号，时序发生模块1将时序信号分别传输给使能控制模块2和信号分离器5，时序发生模块1输送到信号分离器5的时序信号作为分离用时序信号，时序发生模块1输送到使能控制模块2的时序信号与分离用时序信号具有相同的时序信息；所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器3的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器3的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间；步骤2：所述使能控制模块2根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器3工作；各个建筑物安全监测传感器3在使能控制模块2的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号按照各自的采样时序依次传输给模数转换器4进行模数转换，模数转换器4输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含各个建筑物安全监测数字信号和各个建筑物安全监测数字信号所对应的时序信号；步骤3：所述信号分离器5将接收到的建筑物安全监测数字信号组根据分离用时序信号分离出各个建筑物安全监测传感器3采集到的建筑物安全监测信号并输出。上述技术方案的步骤3中，所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号进行分离并顺序排列，分离方式为将分离用时序信号与建筑物安全监测数字信号组的时间信息进行配对，并根据配对的结果将建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号的时序进行分离并按时序的顺序排列，最后将顺序排列的各个建筑物安全监测数字信号分别输出。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

权利要求：1.一种分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于，它包括时序发生模块1、使能控制模块2、多个建筑物安全监测传感器3、模数转换器4和信号分离器5，其中，时序发生模块1的时序信号输出端连接使能控制模块2和信号分离器5的时序信号输入端，使能控制模块2的多个传感器控制信号输出端分别连接对应的各个建筑物安全监测传感器3的控制端，每个建筑物安全监测传感器3的信号输出端连接模数转换器4的模拟信号输入端，模数转换器4的数字信号输出端连接信号分离器5的信号输入端。2.根据权利要求1所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：每个建筑物安全监测传感器3为震动传感器、荷载传感器、扰度传感器、应力传感器、温度传感器或湿度传感器。3.根据权利要求1所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：所述时序发生模块1用于根据建筑物安全监测传感器3的数量和建筑物安全监测传感器3相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号。4.根据权利要求3所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器3的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器3的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间。5.根据权利要求3所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：所述使能控制模块2根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器3工作。6.根据权利要求5所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：各个建筑物安全监测传感器3在使能控制模块2的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号结合按照各自的采样时序依次传输给模数转换器4进行模数转换，模数转换器4输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含时间信息和各个建筑物安全监测数字信号。7.根据权利要求5所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：所述时序发生模块1输送到信号分离器5的时序信号作为分离用时序信号，时序发生模块1输送到使能控制模块2的时序信号与分离用时序信号具有相同的时序信息；所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组根据分离用时序信号分离出各个建筑物安全监测传感器3采集到的建筑物安全监测信号并输出。8.根据权利要求7所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集装置，其特征在于：所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号进行分离并顺序排列，分离方式为将分离用时序信号与建筑物安全监测数字信号组的时间信息进行配对，并根据配对的结果将建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号的时序进行分离并按时序的顺序排列，最后将顺序排列的各个建筑物安全监测数字信号分别输出。9.一种基于权利要求1所述装置的分时复用的建筑物安全监测信息采集方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：所述时序发生模块1根据建筑物安全监测传感器3的数量和建筑物安全监测传感器3相邻两次采样之间的时间间隔设置时序信号，时序发生模块1将时序信号分别传输给使能控制模块2和信号分离器5，时序发生模块1输送到信号分离器5的时序信号作为分离用时序信号，时序发生模块1输送到使能控制模块2的时序信号与分离用时序信号具有相同的时序信息；所述时序信号整个循环内的时间，不多于每个建筑物安全监测传感器3的最低采样间隔；时序信号整个循环内不同时序信号的种类不低于建筑物安全监测传感器3的数量；循环内每个时序信号的持续时间不低于每个信号所需的最高采集时间；步骤2：所述使能控制模块2根据时序信号控制各个建筑物安全监测传感器3工作；各个建筑物安全监测传感器3在使能控制模块2的控制下轮流采集对应的建筑物安全监测模拟信号，并将采集到的各个建筑物安全监测模拟信号按照各自的采样时序依次传输给模数转换器4进行模数转换，模数转换器4输出建筑物安全监测数字信号组，该建筑物安全监测数字信号组中包含时间信息和各个建筑物安全监测数字信号；步骤3：所述信号分离器5将接收到的建筑物安全监测数字信号组根据分离用时序信号分离出各个建筑物安全监测传感器3采集到的建筑物安全监测信号并输出。10.根据权利要求9所述的分时复用的建筑物安全监测信息采集方法，其特征在于：所述步骤3中，所述信号分离器5用于将接收到的建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号进行分离并顺序排列，分离方式为将分离用时序信号与建筑物安全监测数字信号组的时间信息进行配对，并根据配对的结果将建筑物安全监测数字信号组按照分离用时序信号的时序进行分离并按时序的顺序排列，最后将顺序排列的各个建筑物安全监测数字信号分别输出。

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