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，實現(xiàn)信號的無線采集和傳輸。本發(fā)明通過傾角傳感芯片進行傾斜測量，避免了復雜的操作和精度低的問題，通過降低功耗實現(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]本發(fā)明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)物的傾斜變形來實時監(jiān)控工程本身以及周邊的土體的安全狀況是有效預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，這些嚴重制約了實時安全監(jiān)控技術(shù)在土木工程領(lǐng)域的大范圍應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(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)，以實現(xiàn)體積小、容易保護、靈敏度高的土體安全變形實時監(jiān)控技術(shù)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于土木工程的微型傾斜傳感器，其特征在于，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。
[0005]優(yōu)選地，信號轉(zhuǎn)換模塊為16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]本發(fā)明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，本發(fā)明的有益效果包括:本發(fā)明通過傾角傳感芯片進行傾斜測量，避免了復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，實現(xiàn)無線纜通訊，以及通過自帶電池方式，實現(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為本發(fā)明實施例的微型傾斜傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實施例的無線監(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，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、電池115、信號采集裝置12和后臺服務(wù)器2。
【具體實施方式】
[0016]為了進一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。
[0017]請參閱圖1，本發(fā)明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)字信號進行處理以方便數(shù)據(jù)傳輸模塊114向外界傳輸。在本實施例中，處理器113使用的是單片機，在其它實施例中，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。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行的，所以通過時鐘單元按時啟動微型傾斜傳感器11來進行測量、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機上進行數(shù)據(jù)處理就可以得到想要的傾斜數(shù)據(jù)。在本實施例中，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地進行數(shù)據(jù)采集，當微型傾斜傳感器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行實地采集的問題。無線通訊裝置的具體類型可以根據(jù)實際的工作環(huán)境而選擇不同的類型，在本實施例中，無線通訊裝置為434兆射頻通訊模塊，在其它實施例中，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。由于本實施例中的微型傾斜傳感器11采用的是傾角傳感芯片111進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]本發(fā)明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)進行處理。
[0027]下面以本實施例為例詳細說明本發(fā)明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，傾角傳感芯片111進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負責將傾斜數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸?shù)酵饨?，根?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，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在預設(shè)的時間內(nèi)醒來，進行測量并將數(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]當需要對微型傾斜傳感器11的工作間隔進行修改時，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設(shè)定。
[0031]綜上所述，本發(fā)明通過傾角傳感芯片進行傾斜測量，避免了復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]以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實施例，并非限制本發(fā)明的保護范圍。凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(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。
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16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】G08C17/02GK103531008SQ201310499710
【公開日】2014年1月22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 申請人:中鐵西北科學研究院有限公司深圳南方分院