一種基于433無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊坡遙測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在地質(zhì)勘察領(lǐng)域的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,國家大力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),高速公路網(wǎng)和鐵路網(wǎng)四通八達(dá)迅速席卷全國各地,高速公路、鐵路等頻繁穿越隧道、涵洞等地質(zhì)條件頗為復(fù)雜的山區(qū)地帶,由于惡劣天氣、環(huán)境等的影響,隨之而來的山體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害可能會造成大面積的交通事故,嚴(yán)重威脅乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全,也給國家和人民造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,為了保障鐵路、高速公路等影響國家經(jīng)濟(jì)命脈的基礎(chǔ)設(shè)施的牢固穩(wěn)定,如何在施工不便、布線工程量大的山區(qū)惡劣環(huán)境條件下搭建一套著實(shí)有效的邊坡位移實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)顯得尤為迫切和重要。本實(shí)用新型將通過在潛在滑坡體的適當(dāng)位置布置專門的監(jiān)測儀器,用來監(jiān)測滑坡體的表面裂縫、深層位移、傾斜變形、地下水位以及環(huán)境降雨量,這些監(jiān)測儀器通過專門的數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行自動(dòng)采集并記錄,再通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或GPRS等無線傳輸方式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心服務(wù)器,遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心服務(wù)器通過滑坡監(jiān)測系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常測值報(bào)警等目的,從而可遠(yuǎn)程遙測該滑坡體的表面裂縫開合位移、深層變形和相應(yīng)的變形速率以及環(huán)境量變化等實(shí)時(shí)狀況,對動(dòng)態(tài)監(jiān)控滑坡體變形發(fā)展以及預(yù)測可能的破壞規(guī)模都具有非常重要的意義。
[0003]目前國內(nèi)外研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多以ZigBee和433無線模塊為主,ZigBee工作在868MHz (歐洲)/915MHz (美國)/2.4GHz (全球統(tǒng)一)。但是ZigBee由于頻率高,繞射能力差,傳輸損耗大,傳輸距離短,信號易被障礙物干擾,在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中很難實(shí)現(xiàn)長距離傳輸,而且ZigBee網(wǎng)絡(luò)也達(dá)不到理論的節(jié)點(diǎn)數(shù)(216 — I)。ZigBee還有一個(gè)弱點(diǎn)就是無法實(shí)現(xiàn)低功耗。相比之下433無線模塊工作頻段相對比較干凈,沒有太多干擾。而且433無線模塊工作頻率較低(中心頻率為433MHZ,故簡稱“433”),繞射性能好,傳輸時(shí)耗損小,故在傳輸距離上433無線模塊明顯優(yōu)于ZigBee,而且433無線收發(fā)模塊特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸,比較適合在惡劣條件下進(jìn)行通訊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)的人工方式使用固定式或滑動(dòng)式測斜儀進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測時(shí)出現(xiàn)的操作繁瑣、時(shí)效性差以及某些惡劣環(huán)境條件下難以人工監(jiān)測等問題,提出了一種基于433無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊坡遙測系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0006]一種基于433無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊坡遙測系統(tǒng),該系統(tǒng)由多個(gè)固定式測斜儀組、太陽能供電模塊、433無線發(fā)射器、433無線中繼器、433無線接收器、天線、無線基站,以及監(jiān)控中心服務(wù)器和報(bào)警裝置所構(gòu)成。
[0007]所述的多個(gè)固定式測斜儀組由多個(gè)單獨(dú)的固定式測斜儀構(gòu)成,每個(gè)單獨(dú)的固定式測斜儀集成了位移傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及GPS定位芯片等傳感器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集電路,每個(gè)單獨(dú)的固定式測斜儀上有一個(gè)用于順利安放在測斜管導(dǎo)槽中的可伸縮的彈性滑輪。
[0008]所述的太陽能供電模塊由一塊太陽能翻板和一塊蓄電池構(gòu)成,多個(gè)固定式測斜儀組和433無線發(fā)射器由太陽能供電模塊進(jìn)行供電。
[0009]所述的報(bào)警裝置由一個(gè)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)短信貓構(gòu)成。
[0010]本實(shí)用新型所述的各個(gè)部件的連接關(guān)系是:
[0011]所述的多個(gè)固定式測斜儀組通過電纜與地面的433無線發(fā)射器相連并將采集的數(shù)據(jù)由電纜傳遞給433無線發(fā)射器,433無線發(fā)射器將多個(gè)固定式測斜儀組采集的數(shù)據(jù)由天線通過433MHZ無線電信號發(fā)送給433無線中繼器,433無線中繼器再將數(shù)據(jù)打包由天線以433MHZ無線電信號發(fā)送給433無線接收器,433無線接收器通過GPRS無線傳輸方式與無線基站建立連接,無線基站通過2G/3G/4G等網(wǎng)絡(luò)的GPRS無線傳輸方式與監(jiān)控中心服務(wù)器所在的Internet網(wǎng)絡(luò)建立通信連接,監(jiān)控中心服務(wù)器與報(bào)警裝置相連接。
[0012]監(jiān)控中心服務(wù)器對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與處理,當(dāng)有超出閥值的數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí),報(bào)警裝置即刻做出預(yù)警響應(yīng)一一蜂鳴器響的同時(shí)通過短信貓向預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼發(fā)送報(bào)警短信,以便及時(shí)提醒相關(guān)干系人預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,從而避免造成大規(guī)模安全事故。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案,本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、硬件成本低廉、實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度較低,具有低功耗、高穩(wěn)定性、體積小、抗干擾性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn);可遠(yuǎn)程感知監(jiān)測復(fù)雜環(huán)境下邊坡穩(wěn)定性狀況,減少了人工監(jiān)測的難度,提高了監(jiān)測的時(shí)效性;有利于保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全,有利于減少國民經(jīng)濟(jì)損失,有利于維系政府公信力;并可快速部署在地鐵、高速公路、高鐵等邊坡和基坑上,具有推廣意義。
【附圖說明】
[0014]圖1是總系統(tǒng)的組成框圖;
[0015]圖2是多個(gè)固定式測斜儀組的結(jié)構(gòu)框圖;
[0016]其中:
[0017]10——多個(gè)固定式測斜儀組;
[0018]11——太陽能供電模塊;
[0019]12一一433無線發(fā)射器;
[0020]13——433無線中繼器;
[0021]14——433無線接收器;
[0022]15--天線;
[0023]16--無線基站;
[0024]17——監(jiān)控中心服務(wù)器;
[0025]18一一報(bào)警裝置,含蜂鳴器驅(qū)動(dòng)裝置和短信貓;
[0026]20一一電纜線,用于給數(shù)據(jù)采集電路(23)供電和數(shù)據(jù)傳輸;
[0027]21一一圖1中所述的多個(gè)固定式測斜儀組(10)中所包含的單個(gè)固定式測斜儀(101,102,......,1n);
[0028]22——彈性滑輪;
[0029]23一一數(shù)據(jù)采集電路(集成了位移傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器以及GPS定位芯片等傳感器);
[0030]24——21與25連接時(shí)的公、母螺紋圈,其中21的螺紋圈為母螺紋,25的螺紋圈為公螺紋;
[0031]25——測斜儀連接桿;
[0032]26——測斜管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]一:下面結(jié)合附圖和實(shí)施詳細(xì)說明:
[0034]如圖1所示,一種基于433無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的邊坡遙測系統(tǒng),該系統(tǒng)由多個(gè)固定式測斜儀組(10)、太陽能供電模塊(11)、433無線發(fā)射器(12)、433無線中繼器(13)、433無線接收器(14)、天線(15)、無線基站(16),以及監(jiān)控中心服務(wù)器(17)和報(bào)警裝置(18)所構(gòu)成。
[0035]所述的多個(gè)固定式測斜儀組(10)通過電纜與地面的433無線發(fā)射器(12)相連并將采集的數(shù)據(jù)由電纜傳遞給433無線發(fā)射器(12),433無線發(fā)射器(12)將多個(gè)固定式測斜儀組(10)采集的數(shù)據(jù)由天線(15)通過433MHZ無線電信號發(fā)送給433無線中繼器(13),433無線中繼器(13)再將數(shù)據(jù)打包