CN109183860B - 一种红外倾斜报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外倾斜报警装置，属于监控技术领域。包括测量模块、壳部件、固定装置和吸附装置，其中测量模块由红外测量装置、供电电路、驱动电路、ARM处理器、FLASH存储器、预警电路和液晶触摸屏构成。测量模块安装在壳部件上，壳部件上具有固定装置和吸附装置，用以固定在待测试机构上。红外测量装置由红外发送器、红外接收器和测量盘构成，两套红外测量装置相互垂直安装，当待测试机构倾斜时，红外测量装置电平发生变化，数据传输给ARM处理器，ARM处理器对数据分析和判断，并将判断结果发送给液晶触摸屏和预警电路以及FLASH存储器进行数据备份。本发明可快速监测机构的倾斜情况，具有结构简单，灵敏度高等特点。

Description

一种红外倾斜报警装置

技术领域

本发明涉及一种红外倾斜报警装置，属于监控技术领域。

背景技术

输电线路架设需要杆塔，架空输电线路运行在户外，需要承受自重、风力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙、有害气体的侵蚀，运行条件十分恶劣。特别是采空区和山地滑坡区、建筑施工区等不良地区，在自然环境和外界条件的作用下，输电线路杆塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致杆塔变形、倾斜、甚至倒塔断线。杆塔倾斜造成杆塔导地线的不平衡受力，引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪，严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。在杆塔倾斜现象发生发展的初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。因此迫切需要一种携带方便、成本低的杆塔倾斜报警设备，在杆塔倾斜时发出警报。

再比如，脚手架是建筑施工和舞台搭建不可缺少的工具，随着建筑物不断高大化和复杂化，这就导致随之而来脚手架故障排查变得越来越困难，脚手架安全事故爆发率越来越高。若是有一套监测设备，在脚手架角度发生很小的倾斜时就能发出报警，施工人员及时排查隐患，则可有效防止脚手架坍塌。

此外，建筑施工过程中的打桩，需要桩保持垂直打入，一旦桩有倾斜，会造成地基不稳，打桩过程需要实时监测桩是否倾斜，也需要一套灵敏度较高的倾斜监测报警设备。

发明内容

针对现有技术的以上技术需求，本发明的目的在于提供一种红外倾斜报警装置，能够对物体的任何倾斜角度进行测量并报警，且测量操作简便易行，准确度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种红外倾斜报警装置，其特征在于，包括测量模块、壳部件、固定装置和吸附装置，其中测量模块由红外测量装置、供电电路、驱动电路、ARM处理器、FLASH存储器、预警电路和液晶触摸屏构成；

所述红外测量装置设置在壳部件上，红外测量装置由红外发送器、红外接收器和测量盘构成，其中红外发送器和红外接收器的工作频率为1kHz，测量盘由圆盘、质量块和转动轴构成，圆盘上围绕圆心均匀分布着一圈通孔，通孔数量为180个，360个或720个，所有通孔的中心与圆心的距离相同，质量块的材料为钨，质量块固定于圆盘上，圆盘的中心具有一个大通孔，转动轴置于圆盘的大通孔内，圆盘可绕转动轴进行360°旋转，红外发送器和红外接收器置于圆盘的两侧，红外发送器和红外接收器放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，且红外发送器和红外接收器的发射和接收方向与转动轴轴向平行，红外测量装置由两套组成，两套的安装方向相互垂直；

两套红外测量装置与驱动电路相连，驱动电路与ARM处理器相连，ARM处理器输出端与FLASH存储器双向相连，ARM处理器输出端与液晶触摸屏相连，ARM处理器输出端与预警电路相连；

所述供电电路由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，电池充电管理板外接充电口，其中供电电路为ARM处理器提供3.3V电压，供电电路为两套红外测量装置、驱动电路、FLASH存储器、预警电路、液晶触摸屏提供5V电压；

所述驱动电路主要由电压跟随器和分压电路组成，将红外测量装置输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器；

所述ARM处理器外置USB数据传输口，通过此数据传输口读取数据；

所述FLASH存储器用以存储数据，FLASH存储器采用1G大容量NANDFLASH，具有2MB/s的存储速度；

所述预警电路由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当红外测量装置检测到异常信号后，ARM处理器控制预警电路中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和指示灯，预警电路输出声音预警和灯光闪烁；

所述液晶触摸屏用于启动或停止监测活动以及设备的开机和休眠；

所述壳部件由壳体和壳盖构成，用以放置测量模块，壳盖上自带密封绳，且壳盖与壳体通过螺钉固定，便于打开，壳体两侧具有把手，固定装置固定在壳体的两侧把手上，固定装置由尼龙带和粘扣带构成，粘扣带粘贴在尼龙带两端，吸附装置固定在壳体的底端，吸附装置由磁铁或真空吸盘构成，壳体的一侧具有充电口、液晶触摸屏以及USB数据传输口。

进一步的，所述红外测量装置安装有质量块，在平衡状态，在质量块的重力作用下，测量盘绕转动轴旋转，直至质量块处于正下方，此时红外发送器和红外接收器放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，红外发送器与供电电路相连，红外接收器与驱动电路相连，供电电路为红外发送器提供5V电压，当红外接收器接收到红外发送器的光信号时，驱动电路将红外接收器感受到的电平信号进行转换和驱动处理后，提供给ARM处理器，当红外发送器和红外接收器放置位置正对圆盘上的通孔位置时，此时红外发送器将红外信号通过测量盘上的通孔传递给红外接收器，此时红外接收器输出5V高电平，当红外发送器和红外接收器放置位置处于圆盘上的两个通孔之间的位置时，红外接收器接收不到红外发送器发送的信号，此时红外接收器输出不大于0.4V的低电平，当待测物体发生倾斜时，由于测量盘上的质量块要始终处于正下方，测量盘会自动找正，测量盘发生转动，红外发送器和红外接收器会记录测量盘的转动过程，并将信号传输给ARM处理器，ARM处理器根据接收到的两路红外测量装置中的红外接收器的高低电平变化及其时间变化信息，可综合解算出待测物体的倾斜角度和转动时间。

进一步的，所述ARM处理器设置有倾斜裕度报警值，倾斜裕度报警值为1°～6°，当倾斜角度达到裕度报警值时，预警电路发出警报。

本发明的工作原理如下：

根据待测物体的结构特性，从吸附装置的磁铁或真空吸盘或者固定装置中选取一种最方便固定本发明的方式，将本发明固定在待测物体上。本发明可固定在初始状态为任何倾斜角度的待测物体上。

通过液晶触摸屏完成系统开机自检后，系统启动测试工作，当待测物体不管是任何角度发生倾斜时，两套相互垂直的红外测量装置总能感受到角度变化，红外测量装置内的测量盘发生旋转，红外接收器接收到红外发送器输出的红外信号的变化，红外接收器并将该信号传输给驱动电路，驱动电路对信号进行处理后，将该信息传输给ARM处理器，该ARM处理器对接收到的两套相互垂直的红外测量装置的信号进行识别并处理，综合解算出物体的倾斜角度，当倾斜角度达到预警值时，预警电路工作，发出声音预警和灯光闪烁，提醒相关人员注意。所有数据同时都实时发送给FLASH数据存储器进行数据备份。

点击液晶触摸屏上的停止开关，系统进入停止测试模式，停止任何数据的记录和预警动作。

因为采用了以上技术方案，本发明的有益技术效果如下：

a)本发明采用两套红外测量装置相互垂直安装，能感受到待测物体任何角度及相应的频率变化，测量可靠度高；

b)测量盘上设置质量块，质量块选择钨材料，因为钨的密度较大，质量块可以以较小的体积具备较大的质量，从而更加敏感待测物体的角度倾斜变化；

c)本发明具有事故追溯能力，数据保存在FLASH存储器中，可以进行事后问题追溯；

d)本发明可以根据红外接收器接收到的红外发送器的红外信号变化，从而测试出待测物体任意角度的变化，无需调节本发明的内部器件；

e)本发明自带电池，并外置充电接口，可长时间工作。

附图说明

图1为本发明一种红外倾斜报警装置的测量模块的组成示意图；

图2为本发明一种红外倾斜报警装置的外形结构示意图；

图3为本发明的一种红外倾斜报警装置的组成及安装结构示意图；

图4为本发明一种红外倾斜报警装置测试某一倾斜角度的数据记录。

图1～图3中：1—测量模块、1-1—红外测量装置、1-1a—红外发送器、1-1b—红外接收器、1-1c—测量盘、1-2—供电电路、1-3—驱动电路、1-4—ARM处理器、1-5—FLASH存储器、1-6—预警电路、1-7—液晶触摸屏、2—壳部件、3—固定装置、4—吸附装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的一种红外倾斜报警装置的较佳实施例，如图1和图2，包括测量模块1、壳部件2、固定装置3和吸附装置4，其中测量模块1由两套红外测量装置1-1、供电电路1-2、驱动电路1-3、ARM处理器1-4、FLASH存储器1-5、预警电路1-6、液晶触摸屏1-7构成；

所述红外测量装置1-1设置在壳部件2上，其结构组成如图3所示，红外测量装置1-1由红外发送器1-1a、红外接收器1-1b和测量盘1-1c构成，其中红外发送器1-1a和红外接收器1-1b的工作频率为1kHz，测量盘1-1c由圆盘、质量块和转动轴构成，圆盘上围绕圆心均匀分布着一圈通孔，所有通孔的中心与圆心的距离相同，通孔数量为180个，360个或720个，相应的两个通孔代表的角度变化值为2°,1°和0.5°，优选的，通孔数量为360个，对应的两个通孔代表的角度变化值为1°，质量块的材料为钨，质量块固定于圆盘上，圆盘的中心具有一个大通孔，转动轴置于圆盘的大通孔内，圆盘可绕转动轴进行360°旋转，红外发送器1-1a和红外接收器1-1b置于圆盘的两侧，红外发送器1-1a和红外接收器1-1b放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，且红外发送器1-1a和红外接收器1-1b的发射和接收方向与转动轴轴向平行，红外测量装置1-1由两套组成，两套的安装方向相互垂直；

所述供电电路1-2由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，这里优选8V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，其中供电电路1-2为两套红外测量装置1-1、驱动电路1-3和ARM处理器1-4提供3.3V电压，供电电路1-2为FLASH存储器1-5、预警电路1-6、液晶触摸屏1-7提供5V电压，电池充电管理板外接充电口；

所述驱动电路1-3主要由电压跟随器和分压电路组成，将红外测量装置1-1输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器1-4；

所述ARM处理器1-4外置USB数据传输口，通过此数据传输口读取数据；

所述FLASH存储器1-5用以存储数据，FLASH存储器1-5采用1G大容量NAND FLASH，具有2MB/s的存储速度；

所述预警电路1-6由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当红外测量装置1-1检测到异常信号后，ARM处理器1-4控制预警电路1-6中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和指示灯，预警电路1-6输出声音预警和灯光闪烁；

所述液晶触摸屏1-7用于启动或停止监测活动以及设备的开机和关机；

两套红外测量装置1-1与驱动电路1-3相连，驱动电路1-3与ARM处理器1-4相连，ARM处理器1-4输出端与FLASH存储器1-5双向相连，ARM处理器1-4输出端与液晶触摸屏1-7相连，ARM处理器1-4输出端与预警电路1-6相连；

所述壳部件2由壳体和壳盖构成，用以放置测量模块1，壳盖上自带密封绳，且壳盖便于打开，壳体两侧具有把手，固定装置3固定在壳体的两侧把手上，固定装置3由尼龙带和粘扣带构成，粘扣带粘贴在尼龙带两端，吸附装置4固定在壳体的底端，吸附装置4由磁铁或真空吸盘构成，壳体的一侧具有充电口、液晶触摸屏1-7以及USB数据传输口。

进一步的，所述红外测量装置1-1安装有质量块，在平衡状态，在质量块的重力作用下，测量盘绕转动轴旋转，直至质量块处于正下方，此时红外发送器1-1a和红外接收器1-1b放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，红外发送器1-1a与供电电路1-2相连，红外接收器1-1b与驱动电路1-3相连，供电电路1-2为红外发送器1-1a提供5V电压，当红外接收器1-1b接收到红外发送器1-1a的光信号时，驱动电路1-3将红外接收器1-1b感受到的5V电平信号转换成3.3V，提供给ARM处理器1-4，当红外发送器1-1a和红外接收器1-1b放置位置正对圆盘上的通孔位置时，此时红外发送器1-1a将红外信号通过测量盘上的通孔传递给红外接收器1-1b，此时红外接收器1-1b输出5V高电平，当红外发送器1-1a和红外接收器1-1b处于圆盘上的两个通孔之间的位置时，此时红外接收器1-1b接收不到红外发送器1-1a发送的信号，此时红外接收器1-1b输出不大于0.4V的低电平。

当待测物体发生倾斜时，由于测量盘上的质量块要始终处于正下方，测量盘会自动找正，测量盘转动，红外发送器1-1a和红外接收器1-1b记录测量盘的转动过程，并将信号传输给ARM处理器1-4，ARM处理器1-4根据接收到的两路红外测量装置1-1中的红外接收器1-1b的高低电平变化信息，可综合解算出待测物体的倾斜角度变化和相应的角度变化频率。

进一步的，所述ARM处理器1-4设置有倾斜裕度报警值，倾斜裕度报警值为1°～6°，这里优先选用2°，当倾斜角度达到裕度报警值时，预警电路1-6发出警报。

本实施例的工作原理如下：

根据待测物体的结构特性，从吸附装置4的磁铁或真空吸盘或者固定装置3中选取一种最方便固定本实施例的方式，将本实施例固定在待测物体上。本实施例可固定在初始状态为任何倾斜角度的待测物体上。

通过液晶触摸屏1-7完成系统开机自检后，系统启动测试工作，当待测物体发生角度倾斜时，两套相互垂直的红外测量装置1-1感受到角度变化，红外测量装置1-1内的测量盘1-1c发生旋转，红外接收器1-1b接收到红外发送器1-1a输出的红外信号的变化，红外接收器1-1b并将该信号传输给驱动电路1-3，驱动电路1-3对信号进行处理后，将该信息传输给ARM处理器1-4，该ARM处理器1-4对接收到的两路红外测量装置1-1的信号进行识别并综合解算处理，可得到待测物体的倾斜角度和相应的变化时间，例如，初始状态，红外发送器1-1a和红外接收器1-1b正对测量盘1-1c上的通孔，当待测物体的角度变化为2°，ARM处理器1-4的记录情况如图4所示。初始△t时刻，ARM处理器1-4记录的红外测量装置1-1传递过来的高电平信号，然后ARM处理器1-4记录的红外测量装置1-1传递过来的低电平信号，持续时间为t1，相应的待测物体的倾斜角度为0.5°，然后ARM处理器1-4记录的红外测量装置1-1传递过来的高电平信号，持续时间为t2，相应的待测物体的倾斜角度为1°，然后ARM处理器1-4记录的红外测量装置1-1传递过来的低电平信号，持续时间为t3，相应的待测物体的倾斜角度为1.5°，然后ARM处理器1-4记录的红外测量装置1-1传递过来的高电平信号，持续时间为t4，相应的待测物体的倾斜角度为2°。

当倾斜角度达到设定的倾斜角度2°的预警值时，预警电路1-6工作，发出声音预警和灯光闪烁，提醒相关人员注意。所有数据同时都实时发送给FLASH数据存储器1-5进行数据备份。

点击液晶触摸屏1-7上的停止开关，系统进入停止测试模式，停止任何数据的记录和预警动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种红外倾斜报警装置，其特征在于，由测量模块(1)、壳部件(2)、固定装置(3)和吸附装置(4)构成，其中测量模块(1)由红外测量装置(1-1)、供电电路(1-2)、驱动电路(1-3)、ARM处理器(1-4)、FLASH存储器(1-5)、预警电路(1-6)和液晶触摸屏(1-7)构成；

所述红外测量装置(1-1)设置在壳部件(2)上，红外测量装置(1-1)由红外发送器(1-1a)、红外接收器(1-1b)和测量盘(1-1c)构成，测量盘(1-1c)由圆盘、质量块和转动轴构成，圆盘上围绕圆心均匀分布着一圈通孔，所有通孔的中心与圆心的距离相同，质量块的材料为钨，质量块固定于圆盘上，圆盘的中心具有一个大通孔，转动轴置于圆盘的大通孔内，圆盘可绕转动轴进行360°旋转，红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)置于圆盘的两侧，红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，且红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)的发射和接收方向与转动轴的轴向平行，红外测量装置(1-1)由两套组成，且两套的安装方向相互垂直；

所述供电电路(1-2)由电池、电源转换板及电池充电管理板组成，电池标称电压为5.5V～8.4V，电源转换板将电池电压转换为5V与3.3V两种电压，电池充电管理板外接充电口，供电电路(1-2)为两套红外测量装置(1-1)、驱动电路(1-3)、ARM处理器(1-4)、FLASH存储器(1-5)、预警电路(1-6)和液晶触摸屏(1-7)供电；

所述驱动电路(1-3)主要由电压跟随器和分压电路组成，将红外测量装置(1-1)输出的测量信号转换为0V～3.3V波动的电压信号，传送给ARM处理器(1-4)；

所述ARM处理器(1-4)外置USB数据传输口，通过此数据传输口读取数据；

所述FLASH存储器(1-5)用以存储数据，FLASH存储器(1-5)采用1G大容量NAND FLASH，具有2MB/s的存储速度；

所述预警电路(1-6)由蜂鸣器、指示灯、驱动电路板组成，当红外测量装置(1-1)检测到异常信号后，ARM处理器(1-4)控制预警电路(1-6)中的驱动电路板，驱动电路板驱动蜂鸣器和指示灯，预警电路(1-6)输出声音预警和灯光闪烁；

所述液晶触摸屏(1-7)用于启动或停止监测活动以及设备的开机和休眠；

所述两套红外测量装置(1-1)与驱动电路(1-3)相连，驱动电路(1-3)与ARM处理器(1-4)相连，ARM处理器(1-4)输出端与FLASH存储器(1-5)双向相连，ARM处理器(1-4)输出端与液晶触摸屏(1-7)相连，ARM处理器(1-4)输出端与预警电路(1-6)相连；

所述红外测量装置(1-1)安装有质量块，在平衡状态，在质量块的重力作用下，测量盘绕转动轴旋转，直至质量块处于正下方，此时红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)放置位置正对圆盘上的通孔位置或者两个通孔之间的位置，红外发送器(1-1a)与供电电路(1-2)相连，红外接收器(1-1b)与驱动电路(1-3)相连，供电电路(1-2)为红外发送器(1-1a)提供5V电压，当红外接收器(1-1b)接收到红外发送器(1-1a)的光信号时，驱动电路(1-3)将红外接收器(1-1b)感受到的电平信号进行转换和驱动处理，提供给ARM处理器(1-4)，当红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)放置位置正对圆盘上的通孔位置时，此时红外发送器(1-1a)将红外信号通过测量盘上的通孔传递给红外接收器(1-1b)，此时红外接收器(1-1b)输出5V的高电平，当红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)放置在圆盘上的两个通孔之间的位置时，此时红外接收器(1-1b)接收不到红外发送器(1-1a)发送的信号，此时红外接收器(1-1b)输出不大于0.4V低电平，当待测物体发生倾斜时，由于测量盘上的质量块要始终处于正下方，测量盘会自动找正，测量盘发生转动，红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)记录测量盘的转动过程，并将信号传输给ARM处理器(1-4)，ARM处理器(1-4)根据接收到的两路红外测量装置(1-1)中的红外接收器(1-1b)的高低电平变化信息，可综合解算出待测物体的倾斜角度和相应的频率；

所述壳部件(2)由壳体和壳盖构成，用以放置测量模块(1)，壳盖上自带一圈密封绳，且壳盖通过螺钉固定在壳体上，壳体两侧具有把手，固定装置(3)固定在壳体的两侧把手上，固定装置(3)由尼龙带和粘扣带构成，粘扣带粘贴在尼龙带两端，吸附装置(4)固定在壳体的底端，吸附装置(4)由磁铁或真空吸盘构成，壳体的一侧具有充电口、液晶触摸屏(1-7)以及USB数据传输口。

2.根据权利要求1所述的一种红外倾斜报警装置，其特征在于，所述供电电路(1-2)提供5V与3.3V两种不同的电压，其中供电电路(1-2)为ARM处理器(1-4)提供3.3V电压，供电电路(1-2)为两套红外测量装置(1-1)、驱动电路(1-3)、FLASH存储器(1-5)、预警电路(1-6)、液晶触摸屏(1-7)提供5V电压。

3.根据权利要求1所述的一种红外倾斜报警装置，其特征在于，所述ARM处理器(1-4)设置有倾斜裕度报警值，倾斜裕度报警值为1°～6°，当倾斜角度达到裕度报警值时，预警电路(1-6)发出警报。

4.根据权利要求1所述的一种红外倾斜报警装置，其特征在于，所述红外发送器(1-1a)和红外接收器(1-1b)的工作频率为1kHz。

5.根据权利要求1所述的一种红外倾斜报警装置，其特征在于，所述测量盘(1-1c)上圆盘的通孔数量为180个，360个或720个，对应的表示一个通孔到相邻的另一个通孔的角度变化值为2°,1°和0.5°。

6.根据权利要求1所述的一种红外倾斜报警装置，其特征在于，所述FLASH存储器(1-5)实时存储ARM处理器(1-4)处理后的数据。

Images