CN105006133A - 地表变形数据采集系统和采集方法 - Google Patents

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魏鲁双
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Abstract

本发明公开了一种地表变形数据采集系统和采集方法，在地表通过支架分布固定有一系列序列化变形数据采集装置，各序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源，后台服务器通过判断MEMS传感芯片初始值和变化值来判断局部地点变化情况，后台服务器通过判断相邻多个MEMS传感芯片的变化值差异来判断区域地形变化情况。本发明可以对不同高程地质变动进行精确监测，通过多个不同位置的传感器自身位置变化，以及相邻位置传感器之间角度变化，将其转化成可视状态或可监控状态，以便确定地址变化程度。实现全方位监测地质变化的目的，能够为地质应力分析提供依据，检测精度高、效果好。

Description

地表变形数据采集系统和采集方法
技术领域
本发明涉及山体或工程边坡地表变形监测技术领域，具体涉及一种用于地表变形的数据采集系统和采集方法。
背景技术
山体边坡与滑坡是一种常见和重大的地质灾害，例如造成交通中断、河道堵塞、水库失事、建筑物坍塌、厂矿掩埋等事故，从而造成巨大的经济损失与生命财产损失。因此，对不宜处理或危险性较大的滑坡，监测其变形动态，及时预警，能够预防灾害的发生。并且对于加固处理中以及处理完的边坡，监测也能为施工提供可靠的资料，保障施工安全。
地表变形监测是边坡监测的重要组成部分，目前大多采用水准仪、全站仪等设备对边坡地表变形进行监测，但这种监测方法较为繁琐，且数据处理较为复杂，不够直观，特别是在地势条件较为险峻的地区，更增加了量测的难度。
在工程边坡领域中，基坑变形监测对建筑工程基坑的施工极为重要。实时的基坑变形监测，可以为基坑的安全施工诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取相应措施。膨胀土或其它土体边坡工程在施工期、运行期内在内部荷载作用下通常会发生水平松弛、沉降等变形，对边坡工程的安全稳定影响较大。因此，对边坡土体变形监测具有非常重要的意义。目前土体水平位移监测方法主要采用测斜管深部位移、表面观测墩位移，土体垂直位移监测方法主要采用沉降环、表面水准点等方法。缺乏对地表上侧大变形的监测设备。已有的测量方法几乎均为人工测量，测量工作量大，不易实现实时监测，监测效果具有滞后性。
发明内容
本发明的目的是针对现有地质变形监测仪器存在监测范围小和功能不全的问题，提供一种针对地表上侧变形的数据采集系统和采集方法。
本发明的技术方案：一种地表变形数据采集系统，在地表分布固定有一系列支架，在各支架上至少设置有一个序列化变形数据采集装置，所述序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片（MEMS传感器具有加速度检测感应和双向转角度量测功能）、控制单元、GPS模块和电源，MEMS传感芯片、GPS模块和电源分别与控制单元输入端连接，控制单元输出端通过无线传输模块或通过有线方式连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接。
一种地表变形数据采集方法，在地表通过支架分布固定有一系列序列化变形数据采集装置，各序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源，利用MEMS传感芯片检测局部地点变形时的加速度变化或双向转角度变化；多个序列化变形数据采集装置的控制单元将对应的MEMS传感器信号通过无线传输模块或通过有线方式连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接，后台服务器通过判断MEMS传感芯片初始值和变化值来判断局部地点变化情况，后台服务器通过判断相邻多个MEMS传感芯片的变化值差异来判断区域地形变化情况。
所述协调器采用zigbee协调器。所述无线网络为移动wifi，或者为GPRS网络。
本发明的有益效果：可以对不同高程地质变动进行精确监测，通过多个不同位置的传感器自身位置变化，以及相邻位置传感器之间角度变化，将其转化成可视状态或可监控状态，以便确定地址变化程度。实现全方位监测地质变化的目的，能够为地质应力分析提供依据，具有结构紧凑，检测精度高、效果好的优点。
附图说明
图1是本发明的序列化变形数据采集装置分布状态示意图；
图2是序列化变形数据采集装置无线传输模式连接框图；
图3是序列化变形数据采集装置有线传输模式连接框图。
图中，标号1为支架，2为序列化变形数据采集装置。
具体实施方式
实施例1：一种地表变形数据采集系统，参见图1，在地表分布固定有一系列支架1，在各支架1上至上设置有一个序列化变形数据采集装置2。并且具有防水性和密封性。
参见图2，序列化变形数据采集装置2包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源。MEMS传感器具有加速度检测感应和双向转角度量测功能。将MEMS传感芯片、GPS模块和电源分别与控制单元输入端连接，控制单元输出端通过无线传输模块连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接。
支架1内嵌入的双向MEMS传感芯片，即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems），是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。MEMS传感器具有加速度检测感应和双向转角度量测功能。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
实施例2：另一种地表变形数据采集系统，参见图1和图3，内容与实施例1基本相同，相同之处不重述，不同的是：控制单元输出端通过有线方式连接协调器。
实施例3：一种地表变形数据采集方法，在地表通过支架分布固定有一系列序列化变形数据采集装置，各序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源，利用MEMS传感芯片检测局部地点变形时的加速度变化或双向转角度变化；多个序列化变形数据采集装置的控制单元将对应的MEMS传感器信号通过无线传输模块或通过有线方式连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接，后台服务器通过判断MEMS传感芯片初始值和变化值来判断局部地点变化情况，后台服务器通过判断相邻多个MEMS传感芯片的变化值差异来判断区域地形变化情况。并绘制出变形量数据图形。
从而，可以对不同高程地质变动进行精确监测，通过多个不同位置的传感器自身位置变化，以及相邻位置传感器之间角度变化，将其转化成可视状态或可监控状态，以便确定地址变化程度。实现全方位监测地质变化的目的，能够为地质应力分析提供依据，检测精度高、效果好。

Claims (6)

1.一种地表变形数据采集系统，其特征是：在地表分布固定有一系列支架，在各支架上至少设置有一个序列化变形数据采集装置，所述序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源，MEMS传感芯片、GPS模块和电源分别与控制单元输入端连接，控制单元输出端通过无线传输模块或通过有线方式连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接。
2.根据权利要求1所述的地表变形数据采集系统，其特征是：所述协调器采用zigbee协调器。
3.根据权利要求1所述的地表变形数据采集系统，其特征是：所述无线网络为移动wifi，或者为GPRS网络。
4.一种地表变形数据采集方法，其特征是：在地表通过支架分布固定有一系列序列化变形数据采集装置，各序列化变形数据采集装置包括MEMS传感芯片、控制单元、GPS模块和电源，利用MEMS传感芯片检测局部地点变形时的加速度变化或双向转角度变化；多个序列化变形数据采集装置的控制单元将对应的MEMS传感器信号通过无线传输模块或通过有线方式连接协调器，协调器通过无线网络与后台服务器连接，后台服务器通过判断MEMS传感芯片初始值和变化值来判断局部地点变化情况，后台服务器通过判断相邻多个MEMS传感芯片的变化值差异来判断区域地形变化情况。
5.根据权利要求4所述的地表变形数据采集方法，其特征是：所述协调器采用zigbee协调器。
6.根据权利要求4所述的地表变形数据采集方法，其特征是：所述无线网络为移动wifi，或者为GPRS网络。
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