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一種用于土木工程的微型傾斜傳感器及無線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于土木工程的微型傾斜傳感器及無線監(jiān)控系統(tǒng)，微型傾斜傳感器包括：傾角傳感芯片；信號轉(zhuǎn)換模塊；處理器；數(shù)據(jù)傳輸模塊連接處理器；電池，電池用以給微型傾斜傳感器提供電力，通過喚醒供電，實(shí)現(xiàn)傳感器的低功耗。無線監(jiān)控系統(tǒng)還包括上述的微型傾斜傳感器及信號采集裝置，用以通過無線方式接收并轉(zhuǎn)送來自微型傾斜傳感器的輸出信號，實(shí)現(xiàn)信號的無線采集和傳輸。本實(shí)用新型通過傾角傳感芯片進(jìn)行傾斜測量，避免了復(fù)雜的操作和精度低的問題，通過降低功耗實(shí)現(xiàn)自帶電源供電問題，通過無線的方式連接微型傾斜傳感器和信號采集裝置，避免了土木工程中有線連接方式容易被破壞的問題。
【專利說明】—種用于土木工程的微型傾斜傳感器及無線監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程的傾斜測量，尤其涉及一種用于土木工程的微型傾斜傳感器及無線監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]土木工程中，常遇到基坑、隧洞等土體開挖變形破壞以及邊坡、滑坡滑塌、結(jié)構(gòu)物傾倒等災(zāi)害給土木工程安全造成的威脅，因此通過監(jiān)測土體以及結(jié)構(gòu)物的傾斜變形來實(shí)時監(jiān)控工程本身以及周邊的土體的安全狀況是有效預(yù)防和解決工程安全防控的重要手段?，F(xiàn)有土木工程安全監(jiān)控技術(shù)中，由于采用的傳感器都是通過通訊電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸，而且還需要供電電纜，大量通訊、供電電纜的存在，在土木工程的惡劣環(huán)境下容易受到施工以及偷盜等人為的破壞，影響造成監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行；而且大多儀器設(shè)備體積大，價格相對昂貴，精度低，且不易安裝保護(hù)，這些嚴(yán)重制約了實(shí)時安全監(jiān)控技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提出一種土木工程變形監(jiān)測的微型傾斜傳感器及無線監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)體積小、容易保護(hù)、靈敏度高的土體安全變形實(shí)時監(jiān)控技術(shù)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種用于土木工程的微型傾斜傳感器，微型傾斜傳感器包括:傾角傳感芯片，用以產(chǎn)生傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號；信號轉(zhuǎn)換模塊，連接傾角傳感芯片，用以將傾角傳感芯片的傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，對接收到的所述數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述處理器包括時鐘單元；處理器，處理器連接信號轉(zhuǎn)換模塊，用以接收處理信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號，對接收到的所述數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述處理器包括處理器本體和時鐘單元；數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊連接處理器，用以從處理器中接收處理過的數(shù)字信號并將數(shù)字信號傳輸給外界；電池，所述電池用以給所述傾角傳感芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、處理器和數(shù)據(jù)傳輸模塊提供電力；其中，所述時鐘單元由所述電池持續(xù)供電，所述時鐘單元控制所述電池以設(shè)定時間間隔交替開啟或關(guān)閉對所述傾角傳感芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、處理器本體和數(shù)據(jù)傳輸模塊的電力供應(yīng)。
[0005]優(yōu)選地,信號轉(zhuǎn)換模塊為ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0006]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸模塊為RS485接口。
[0007]優(yōu)選地，微型傾斜傳感器還包括無線通訊模塊，用以向外界發(fā)送信息或者從外界接受:指令。
[0008]優(yōu)選地，無線通訊模塊為434兆射頻通訊模塊。
[0009]優(yōu)選地，傾角傳感芯片為ADXL203芯片。
[0010]本實(shí)用新型還提供一種用于土木工程的無線監(jiān)控系統(tǒng)，無線監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個微型傾斜傳感器組件，微型傾斜傳感器組件包括多個微型傾斜傳感器和一信號采集裝置，微型傾斜傳感器與信號采集裝置無線連接，信號采集裝置通過有線供電，并用以接收微型傾斜傳感器發(fā)送的信息以及向微型傾斜傳感器發(fā)送指令。
[0011]優(yōu)選地，無線監(jiān)控系統(tǒng)還包括一后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器用以接收信號采集裝置發(fā)送的信息以及向信號采集裝置發(fā)送指令。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果包括:本實(shí)用新型通過傾角傳感芯片進(jìn)行傾斜測量，避免了復(fù)雜的操作和精度低的問題，同時降低了傳感器的體積和成本；并且通過無線的方式連接微型傾斜傳感器和信號采集裝置，實(shí)現(xiàn)無線纜通訊，以及通過自帶電池方式，實(shí)現(xiàn)了無電纜供電，避免了現(xiàn)有技術(shù)存在大量電纜容易被破壞的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的微型傾斜傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的無線監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】:微型傾斜傳感器11、傾角傳感芯片111、信號轉(zhuǎn)換模塊112、處理器113、數(shù)據(jù)傳輸模塊114、電池115、信號采集裝置12和后臺服務(wù)器2。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]請參閱圖1，本實(shí)用新型提供了一種用于土木工程的微型傾斜傳感器11，微型傾斜傳感器11包括傾角傳感芯片111、信號轉(zhuǎn)換模塊112、處理器113、數(shù)據(jù)傳輸模塊114和電池 115。
[0018]傾角傳感芯片111，用以產(chǎn)生傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號。在本實(shí)施例中，傾角傳感芯片為ADXL203芯片。
[0019]信號轉(zhuǎn)換模塊112，連接傾角傳感芯片111，用以將傾角傳感芯片111的傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。傾角傳感芯片111檢測得到的傾斜數(shù)據(jù)信號為模擬信號，處理器無法識別，所以需要將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在本實(shí)施例中，信號轉(zhuǎn)換模塊112為16位ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在其它實(shí)施例中，信號轉(zhuǎn)換模塊112可以根據(jù)需要采用其它位數(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，例如32位或者24位等等。
[0020]處理器113，處理器113連接信號轉(zhuǎn)換模塊112，用以接收處理信號轉(zhuǎn)換模塊112轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號，對接收到的所述數(shù)字信號進(jìn)行處理，處理器113包括包括處理器本體(未圖示)和時鐘單元(未圖示)。處理器113的作用是將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行處理以方便數(shù)據(jù)傳輸模塊114向外界傳輸。在本實(shí)施例中，處理器113使用的是單片機(jī)，在其它實(shí)施例中，可以根據(jù)處理數(shù)據(jù)的需要或者其它需要采用其它類型的處理器113。所述時鐘單元由所述電池115持續(xù)供電，所述時鐘單元控制所述電池115以設(shè)定時間間隔交替開啟或關(guān)閉對所述傾角傳感芯片111、信號轉(zhuǎn)換模塊112、處理器本體和數(shù)據(jù)傳輸模塊114的電力供應(yīng)。由于微型傾斜傳感器11的工作很多時候是不需要整天不間斷進(jìn)行的，所以通過時鐘單元按時啟動微型傾斜傳感器11來進(jìn)行測量、接收指令或者向外界傳送數(shù)據(jù)等操作，等操作完畢之后關(guān)閉微型傾斜傳感器11，這樣可以有效的減少微型傾斜傳感器11的電力消耗。
[0021]數(shù)據(jù)傳輸模塊114，數(shù)據(jù)傳輸模塊114連接處理器113，用以從處理器113中接收處理過的數(shù)字信號并將數(shù)字信號傳輸給外界。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸模塊114為RS485接口，這樣工作人員可以通過采集器來連接RS485接口從而獲得微型傾斜傳感器11的傾斜數(shù)據(jù)，之后將采集器連接到PC機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可以得到想要的傾斜數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)傳輸模塊114為無線通訊裝置，用以向外界發(fā)送信息或者從外界接受指令。數(shù)據(jù)傳輸模塊114采用無線通訊裝置就可以直接將傾斜數(shù)據(jù)直接傳送出去，而不需要工作人員去實(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)微型傾斜傳感器11處在比較惡劣的工作環(huán)境時，能很好的解決工作人員不好進(jìn)行實(shí)地采集的問題。無線通訊裝置的具體類型可以根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境而選擇不同的類型，在本實(shí)施例中，無線通訊裝置為434兆射頻通訊模塊，在其它實(shí)施例中，無線通訊裝置可以是3G、4G或者CDMA等其它的無線通訊手段。
[0022]電池115，所述電池115用以給所述傾角傳感芯片111、信號轉(zhuǎn)換模塊112、處理器113和數(shù)據(jù)傳輸模塊114提供電力。由于本實(shí)施例中的微型傾斜傳感器11采用的是傾角傳感芯片111進(jìn)行測量工作所以需要的電力相比現(xiàn)有技術(shù)較低，可以采用電池115作為電源，不需要給微型傾斜傳感器11連接電源線，這樣可以避免在惡劣工作環(huán)境下難以給微型傾斜傳感器11布線或者電源線容易損壞的問題。
[0023]本實(shí)用新型還提供一種用于土木工程的無線監(jiān)控系統(tǒng)，無線監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個微型傾斜傳感器組件I，微型傾斜傳感器組件I包括多個微型傾斜傳感器11和一信號采集裝置12，微型傾斜傳感器11與信號采集裝置12無線連接，信號采集裝置12通過有線供電，并用以接收微型傾斜傳感器11發(fā)送的信息以及向微型傾斜傳感器11發(fā)送指令。
[0024]在本實(shí)施例中，無線監(jiān)控系統(tǒng)還包括一后臺服務(wù)器2，后臺服務(wù)器2用以接收信號采集裝置12發(fā)送的信息以及向信號采集裝置12發(fā)送指令。
[0025]由于微型傾斜傳感器11采用的是電池115作為電源，所以微型傾斜傳感器11無法進(jìn)行大功率以及長距離的信號傳輸，因此通過信號采集裝置12來收集匯總一片區(qū)域內(nèi)的信號再傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器2中，因此信號采集裝置12必須要有足夠的電力支持保證能進(jìn)行大功率的信號傳輸，因此信號采集裝置12采用有線供電。
[0026]無線監(jiān)控系統(tǒng)的作用是通過多個微型傾斜傳感器11來實(shí)時監(jiān)控大面積的區(qū)域，分布在各個位置的微型傾斜傳感器11將區(qū)域各處的傾斜信息通過信號采集裝置12傳送到后臺服務(wù)器2中，工作人員可以在后臺服務(wù)器2對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0027]下面以本實(shí)施例為例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的微型傾斜傳感器和無線監(jiān)控系統(tǒng)的
工作原理。
[0028]微型傾斜傳感器的工作原理:首先將微型傾斜傳感器11埋設(shè)在工作地點(diǎn)，傾角傳感芯片111進(jìn)行測量得到該處的傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號；然后信號轉(zhuǎn)換模塊112將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，處理器113接收轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，數(shù)據(jù)傳輸模塊114負(fù)責(zé)將傾斜數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸?shù)酵饨纾鶕?jù)傳輸方式的不同，數(shù)據(jù)傳輸模塊114也可以不同。
[0029]無線監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理:將微型傾斜傳感器11埋設(shè)在工作地點(diǎn)，例如鐵路沿線周邊的山體邊坡中等位置。時鐘單元控制微型傾斜傳感器11在預(yù)設(shè)的時間內(nèi)醒來，進(jìn)行測量并將數(shù)據(jù)通過無線通訊裝置傳輸給信號采集裝置12，再通過多個信號采集裝置12將數(shù)據(jù)匯總傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器2，工作人員在后臺服務(wù)器2上對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即可了解到各處的上體邊坡傾斜情況，通過數(shù)據(jù)對比即可判斷山體邊坡是否存在滑坡的可能性。
[0030]當(dāng)需要對微型傾斜傳感器11的工作間隔進(jìn)行修改時，后臺服務(wù)器2在微型傾斜傳感器11開啟工作時，通過信號采集裝置12向微型傾斜傳感器11發(fā)送修改指令，微型傾斜傳感器11接受到修改指令后改動時鐘單元的相應(yīng)設(shè)定。
[0031]綜上所述，本實(shí)用新型通過傾角傳感芯片進(jìn)行傾斜測量，避免了復(fù)雜的操作和精度低的問題，并且通過無線的方式連接微型傾斜傳感器和信號采集裝置，避免了有線連接方式容易被破壞的問題。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳可行實(shí)施例，并非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述微型傾斜傳感器包括: 傾角傳感芯片，用以產(chǎn)生傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號； 信號轉(zhuǎn)換模塊，連接所述傾角傳感芯片，用以將所述傾角傳感芯片的傾斜數(shù)據(jù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 處理器，所述處理器連接所述信號轉(zhuǎn)換模塊，用以接收處理所述信號轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號，對接收到的所述數(shù)字信號進(jìn)行處理，所述處理器包括處理器本體和時鐘單元; 數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊連接所述處理器，用以從處理器中接收處理過的數(shù)字信號并將所述數(shù)字信號傳輸給外界； 電池，所述電池用以給所述傾角傳感芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、處理器和數(shù)據(jù)傳輸模塊提供電力； 其中，所述時鐘單元由所述電池持續(xù)供電，所述時鐘單元控制所述電池以設(shè)定時間間隔交替開啟或關(guān)閉對所述傾角傳感芯片、信號轉(zhuǎn)換模塊、處理器本體和數(shù)據(jù)傳輸模塊的電力供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述信號轉(zhuǎn)換模塊為ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為RS485接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述微型傾斜傳感器還包括無線通訊模塊，用以向外界發(fā)送信息或者從外界接受指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述無線通訊模塊為434兆射頻通訊模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，所述傾角傳感芯片為ADXL203芯片。
7.一種用于土木工程的無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無線監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個微型傾斜傳感器組件，所述微型傾斜傳感器組件包括多個如權(quán)利要求1、2和4飛中任意一項(xiàng)所述的微型傾斜傳感器和一信號采集裝置，所述微型傾斜傳感器與所述信號采集裝置無線連接，所述信號采集裝置通過有線供電，并用以接收所述微型傾斜傳感器發(fā)送的信息以及向所述微型傾斜傳感器發(fā)送指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于土木工程的無線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無線監(jiān)控系統(tǒng)還包括一后臺服務(wù)器，所述后臺服務(wù)器用以接收所述信號采集裝置發(fā)送的信息以及向所述信號采集裝置發(fā)送指令。
【文檔編號】G01C9/00GK203503155SQ201320653240
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】王建松, 劉慶元, 廖小平, 李龍飛, 熊晉, 聶標(biāo), 黃波 申請人:中鐵西北科學(xué)研究院有限公司深圳南方分院