CN105842480B - 一种用于监测岩土体运动态势的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于监测岩土体运动态势的传感器，包括单片机控制芯片和三轴加速度芯片；所述的三轴加速度芯片实时监测传感器的加速度数据。本发明的传感器通过设置的三轴加速度芯片能够实现定时被动采集或超阈值主动采集数据，从而降低的静止状态下的功率消耗，能够对设置于岩土体内传感器的加速度数据、空间形变数据和相对形变数据等多个参数同时监测，采集、分析得到的数据高精度、高灵敏度；并能够利用多个参数进行自动安全诊断、自动预警、以及通过无线传输实现监测信息共享的功能，同时三轴加速度芯片具有自动休眠和唤醒功能，功耗低。

Description

一种用于监测岩土体运动态势的传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域。具体涉及一种用于监测岩土体运动态势的传感器。
背景技术
在岩土体监测预警领域，监测设备的造价一直居高不下，且一套设备只能监测单个指标，导致多处岩土体处于无监测状态，危害人民群众的财产和人身安全。一般的监测设备对岩土体的监测属于定期被动采集，在所测指标超出阈值时，无有效应对方法；另外，由于监测设备的功耗高，导致其无法在恶劣条件下对岩土体持续监测。如何有效降低监测设备造价、应对超阈值状况、主动多指标监测，都是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有的岩土体监测设备无法实现主动多指标监测的技术问题，本发明提供一种用于运动态势监测的传感器，该传感器实现了对多种数据的采集、分析、判断和预警的功能，通过定期采集数据进行多个参数同时监测，如果超阈值还能够主动采集数据，从而降低了功耗。
为实现上述目的，本发明提供一种用于监测岩土体运动态势的传感器，包括：三轴加速度芯片和单片机控制芯片。所述的三轴加速度芯片实时监测传感器的加速度数据，如果所述的加速度数据未超出设定的阈值，则定时采集该加速度数据，并通过数据分析获得传感器的空间形变数据和相对形变数据，如果所述的加速度数据、空间形变数据和相对形变数据超出设定的阈值，则通过传感器内置的数据传输端口发送无线预警信号；如果所述的加速度数据超出设定的阈值，则激活三轴加速度芯片瞬时采集当前加速度数据后输入至单片机控制芯片；所述的单片机控制芯片用于将接收到的加速度数据通过数据传输端口进行无线发送。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括GPS定位芯片，所述GPS定位芯片用于定位设置于岩土体内的传感器的位置。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括水位感知芯片，所述的水位感知芯片通过设置的水位探针实时监测岩土体的水位是否超过设定的阈值，并将超出设定的阈值时的水位数据输入至单片机控制芯片，所述的单片机控制芯片用于将接收到的水位数据通过数据传输端口进行无线发送。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括外壳和霍尔开关；所述的外壳为传感器提供密封的存储空间，所述的霍尔开关通过滑动外壳外部设置的磁铁，继而改变磁场后控制传感器的开启和关闭。
所述的传感器在电源端接入电池的状况下，将传感器打入要待监测的岩土体内，通过GPS定位芯片确定传感器所处位置，并通过水位感知端监测岩体的渗流突变和关键水位，通过加速度感知端监测岩土体的震动、空间形变以及相对形变的数据。
本发明的一种用于监测岩土体运动态势的传感器优点在于：
本发明的传感器通过设置的三轴加速度芯片能够实现定时被动采集或超阈值主动采集相对数据，从而降低的静止状态下的功率消耗，能够对设置于岩土体内传感器的加速度数据、空间形变数据和相对形变数据等多个参数同时监测，采集、分析得到的数据高精度、高灵敏度；并能够利用多个参数进行自动安全诊断、自动预警、以及通过无线传输实现监测信息共享的功能；同时三轴加速度芯片具有自动休眠和唤醒功能，功耗低。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种用于监测岩土体运动态势的传感器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种用于监测岩土体运动态势的传感器进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种用于监测岩土体运动态势的传感器，包括单片机控制芯片和三轴加速度芯片；所述的三轴加速度芯片实时监测传感器的加速度数据，如果所述的加速度数据未超出设定的阈值，则定时采集该加速度数据，并通过数据分析获得传感器的空间形变数据和相对形变数据，如果所述的加速度数据、空间形变数据和相对形变数据超出设定的阈值，则通过传感器内置的数据传输端口发送无线预警信号；如果所述的加速度数据超出设定的阈值，则激活三轴加速度芯片瞬时采集当前加速度数据后输入至单片机控制芯片；所述的单片机控制芯片用于将接收到的加速度数据通过数据传输端口进行无线发送。
基于上述结构的传感器，所述的数据分析过程可包括：对每次采集的加速度值与规定标准状态时的加速度值进行空间夹角计算，获得空间角度改变量，即传感器的空间形变数据，而利用每个传感器的空间角度改变量减去规定标准传感器的空间角度改变量，能够获得相对空间角度改变量，即传感器的相对形变数据。
另外，根据加速度值、空间形变值和相对形变值的大小位于设定的不同区间，可以分成不同的预警等级，并根据不同的预警等级发出不同的无线预警信号。加速度值可设有3g和8g两个分界值，分为0g～3g、3g～8g、和大于8g三个等级，空间形变可设有2°和5°两个分界值，分为0°～2°、2°～5°、和大于5°三个等级。相对形变可设有1°和3°两个分界值，分为0°～1°、1°～3°、和大于3°三个等级。上述六个分界值在传感器开机时，均可由接收端进行调节设置。
所述的三轴加速度芯片具有自动休眠模式，在该模式下芯片能够被动的定时采集处于静止状态下的加速度值，所以平时在未发生震动的情况下其自动切换到休眠模式；如果传感器发生震动且加速度值超过设定的阈值，此时触发自动休眠模式中断，三轴加速度芯片被自动唤醒，实现对加速度值的主动采集。加速度的阈值由三轴加速度芯片内置的寄存器定位。在芯片的寄存器里提前设置好震动的加速度阀值。当瞬间加速度的改变量超过阀值的时候，对应的管脚会给单片机控制芯片一个高低信号，此时单片机控制芯片被激活，然后通过与三轴加速度芯片的数据通信串口获取当前的加速度值。
如图1所示，基于上述结构的传感器，其还可包括GPS定位芯片和水位感知芯片，所述GPS定位芯片用于定位设置于岩土体内的传感器的位置。所述的水位感知芯片通过设置的水位探针实时监测岩土体的水位是否超过设定的阈值，并将超出设定的阈值时的水位数据输入至单片机控制芯片，所述的单片机控制芯片用于将接收到的水位数据通过数据传输端口进行无线发送，然后可通过无线模块传输到采集端或手持机上。所述的水位感知芯片内上可连接两个金属探针，当水位没过探针时电源接通，并发射高低电平信号至单片机控制芯片，此时表明水位到达了设定的阈值，当单片机控制芯片接收到低电平信号时，表明水位处于正常状态。
所述的传感器还可包括外壳和霍尔开关；所述的外壳为传感器提供密封的存储空间，所述的霍尔开关通过滑动外壳外部设置的磁铁，继而改变磁场后控制传感器的开启和关闭，使得传感器在保持密封的同时能够控制其开闭。
实施例一
在本实施例中，利用上述结构的传感器实现对岩土体或土石坝进行监测。首先，将传感器置于岩土体或土石坝上，在接通电源后，通过GPS定位芯片连接卫星定位系统，以确定传感器位于岩土体或土石坝中的经纬度；在有水流经过时，通过水位感知芯片感知关键水位；同时通过三轴加速度芯片可以监测岩土体或土石坝的加速度和震动情况，进而确定岩土体或土石坝的空间形变和相对形变，所有监测的数据，如果在一定阈值内，则能够保持定期监测，如果在超阈值状况下，则进行主动监测。所有监测的数据都可以通过数据传输端口传输到数据服务器。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于监测岩土体运动态势的传感器，其特征在于，包括单片机控制芯片和三轴加速度芯片；所述的三轴加速度芯片实时监测传感器的加速度数据，如果所述的加速度数据未超出设定的阈值，则定时采集该加速度数据，并通过数据分析获得传感器的空间形变数据和相对形变数据，如果所述的加速度数据、空间形变数据和相对形变数据超出设定的阈值，则通过传感器内置的数据传输端口发送无线预警信号；如果所述的加速度数据超出设定的阈值，则激活三轴加速度芯片瞬时采集当前加速度数据后输入至单片机控制芯片；所述的单片机控制芯片用于将接收到的加速度数据通过数据传输端口进行无线发送。
2.根据权利要求1所述的用于监测岩土体运动态势的传感器，其特征在于，还包括GPS定位芯片，所述GPS定位芯片用于定位设置于岩土体内的传感器的位置。
3.根据权利要求1所述的用于监测岩土体运动态势的传感器，其特征在于，还包括水位感知芯片，所述的水位感知芯片通过设置的水位探针实时监测岩土体的水位是否超过设定的阈值，并将超出设定的阈值时的水位数据输入至单片机控制芯片，所述的单片机控制芯片用于将接收到的水位数据通过数据传输端口进行无线发送。
4.根据权利要求1所述的用于监测岩土体运动态势的传感器，其特征在于，还包括外壳和霍尔开关；所述的外壳为传感器提供密封的存储空间，所述的霍尔开关通过滑动外壳外部设置的磁铁，继而改变磁场后控制传感器的开启和关闭。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114463942A (zh) * 2021-08-02 2022-05-10 北京大成国测科技有限公司 边坡支挡和危岩落石触发式自动监测报警系统与方法
CN114446012A (zh) * 2021-08-09 2022-05-06 北京大成国测科技有限公司 基于九轴姿态传感器的监测预警系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731220B2 (en) * 2002-04-02 2004-05-04 Industrial Technology Research Institute Strong shaking judgment device and method
CN201514486U (zh) * 2009-02-24 2010-06-23 赵岳生 使用三轴加速度传感器、嵌入式硬件和软件的地震监测、分析、报警器
CN102163363A (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 北京航空航天大学 山体滑坡实时监测与预警系统
CN102608625A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 武汉大学 基于惯性辅助定位接收机的实时形变监测预警系统及方法
CN103903395A (zh) * 2014-03-27 2014-07-02 成都微英威诺环境监控设备有限公司 基于mems加速度计的低成本山体滑坡预警记录装置
CN103996269A (zh) * 2014-05-19 2014-08-20 大连青松智能生态科技有限公司 无线数据采集控制系统
CN205317813U (zh) * 2015-12-08 2016-06-15 谢谟文 一种用于监测岩土体运动态势的传感器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731220B2 (en) * 2002-04-02 2004-05-04 Industrial Technology Research Institute Strong shaking judgment device and method
CN201514486U (zh) * 2009-02-24 2010-06-23 赵岳生 使用三轴加速度传感器、嵌入式硬件和软件的地震监测、分析、报警器
CN102163363A (zh) * 2011-04-07 2011-08-24 北京航空航天大学 山体滑坡实时监测与预警系统
CN102608625A (zh) * 2012-03-30 2012-07-25 武汉大学 基于惯性辅助定位接收机的实时形变监测预警系统及方法
CN103903395A (zh) * 2014-03-27 2014-07-02 成都微英威诺环境监控设备有限公司 基于mems加速度计的低成本山体滑坡预警记录装置
CN103996269A (zh) * 2014-05-19 2014-08-20 大连青松智能生态科技有限公司 无线数据采集控制系统
CN205317813U (zh) * 2015-12-08 2016-06-15 谢谟文 一种用于监测岩土体运动态势的传感器

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