CN110849424A - 一种应急监测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应急监测设备，包括状态监测单元、通讯单元、示警单元、控制单元和供电单元，所述状态监测单元连接控制单元并实现两者间数据传输，所述通讯单元连接控制单元实现应急监测设备与服务器通讯，所述示警单元连接控制单元并根据监测数据进行示警，所述供电单元连接所述控制单元实现对应急监测设备供电；所述状态监测单元用于采集被测物的变形参数，控制单元根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率。本发明的应急监测设备集位移、应变、倾斜和振动监测于一身，一次安装即可实现所有参数的监测，可以保证采集数据的时效性和应急监测设备以最小功率工作，延长设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及结构安全监测技术领域，具体涉及一种应急监测设备。
背景技术
结构物的安全监测，传统的做法为人工定时定点测量，对于存在潜在安全风险的结构物则提高测量的频率，存在费时费力、效率低下等问题；当前自动化的监测技术不断的发展，应用的范围也越来越广泛，但是存在如下几个难题：
一是监测设备的供电难，由于被监测的结构物大多处在野外，不具备市电供电的能力；
二是监测设备的安装布线难，为了节约成本往往选择集中供电的安装方式，需要规范布线，线路需要用专门的线槽或者管道保护，需要建设供电系统等等，因此这类设备的安装都需要大量的时间和工作量。
另外，当前的自动化监测技术主要考虑的是长期稳定的监测，无法满足对结构物进行应急监测的需求。例如在某次检测中发现某个结构物存在非常重大的安全隐患时，需要第一时间对隐患进行排除，但是处理流程会很复杂，需要一级一级的报备，然后出处置方案、图纸和评审；而在这个过程中结构物随时存在垮塌或者其他风险，这样就需要在发现隐患的同时，对这个结构物进行应急安全监测，确保在进行完处置之前的这段时间内结构状态处在控制之中。
由于现有的自动化监测系统考虑的是长期稳定有效的监测，一旦决定安装那么成本就会很大，耗费的时间也会很长。在安装的这段时间内结构物可能就已经出现了垮塌，因此当前的自动化监测技术并不能适用于应急监测。
综上所述，急需一种应急监测设备以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种应急监测设备，具体技术方案如下：
一种应急监测设备，包括状态监测单元、通讯单元、示警单元、控制单元和供电单元，所述状态监测单元连接控制单元并实现两者间数据传输，所述通讯单元连接控制单元实现应急监测设备与服务器通讯，所述示警单元连接控制单元并根据监测数据进行示警，所述供电单元连接所述控制单元实现对应急监测设备供电；
所述状态监测单元用于采集被测物的变形参数，控制单元根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率。
以上技术方案中优选的，所述状态监测单元包括分别与控制单元连接的姿态角度传感器、拉线传感器以及应变计，所述姿态角度传感器用于监测被测物的倾斜数据和振动数据，所述拉线传感器用于监测被测物的位移数据，所述应变计用于监测被测物的应变数据。
以上技术方案中优选的，所述供电单元包括光伏控制模块、光伏板以及电池，所述光伏控制模块连接所述控制单元且在两者之间设有电源开关，所述电池和光伏板均连接所述光伏控制模块实现给应急监测设备供电。
以上技术方案中优选的，所述应急监测设备还包括与控制单元连接的配置端口以及与光伏控制模块连接的充电端口，通过充电端口实现对电池进行充电，控制单元通过配置端口与外接设备连接，通过外接设备设置姿态角度传感器、拉线传感器以及应变计的工作参数。
以上技术方案中优选的，所述应急监测设备包括安装盒体，所述安装盒体包括壳体以及设置壳体顶面开口上的盖板，所述壳体的底面设有凹槽；所述应变计包括固定安装座、应变计主体和活动安装座，所述固定安装座和活动安装座分别设置于应变计主体的两端，所述应变计设置于凹槽中且通过固定安装座与安装盒体的表面固定连接。
以上技术方案中优选的，所述应急监测设备还包括PCB板，所述姿态角度传感器、通讯单元、控制单元和光伏控制模块均设置于PCB板上。
以上技术方案中优选的，所述拉线传感器设置于壳体内部，所述壳体的侧壁上设有供拉线传感器的拉绳穿过的通孔。
以上技术方案中优选的，所述电池设置于壳体的内部，所述光伏板设置于盖板的表面。
以上技术方案中优选的，所述示警单元包括均与控制单元连接的示警灯带和蜂鸣器，所述壳体的侧壁上分别设有用于设置通讯单元的天线、充电端口、配置端口、电源开关和蜂鸣器的开口。
以上技术方案中优选的，所述壳体上设有供警示灯带的警示闪光透过的透明部。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的应急监测设备，状态监测单元包括姿态角度传感器、拉线传感器以及应变计，同时将位移、应变、倾斜和振动监测集合在一个应急监测设备，通过一次安装即可实现所有参数的监测；并且安装简单，甚至可以通过胶粘的方式安装，无需动用机电设备。
(2)本发明的应急监测设备，控制单元根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率，所述变化率即为前后两次采集变形参数值的差值，差值超过预设值则提高采样频率，差值低于预设值则降低采样频率，以保证采集数据的时效性和应急监测设备以最小功率工作，延长设备的使用寿命。
(3)本发明的应急监测设备，所述供电单元包括光伏控制模块、光伏板以及电池，所述光伏控制模块连接所述控制单元且在两者之间设有电源开关，所述电池和光伏板均连接所述光伏控制模块实现给应急监测设备供电；通过光伏控制模块控制光伏板给电池充电或者直接供给应急监测设备供电，尽可能的延长电池的使用寿命，保证连续实现对结构物进行监测，光伏控制模块控制还能调整充电参数，保证充电效率。
(4)本发明的应急监测设备，设置充电端口和配置端口，通过配置端口可以实现设置设备的工作参数，满足不同使用环境的需求；通过充电端口可以在应急监测设备投入使用前充满电，在监测的期间工作人员也可以对其进行充电，可以有效地延长设备的使用寿命。
(5)本发明的应急监测设备，示警单元包括示警灯带和蜂鸣器，示警灯带发出闪光报警及蜂鸣器间歇发出示警信息，提醒附近人员避让，防止人员进入到危险的区域。
(6)本发明的应急监测设备，在壳体的底面设有凹槽，应变计设置于凹槽中有利于减小本发明应急监测设备的体积，同时通过壳体实现对应变计进行保护，防止应变计受损；本发明的应急监测设备具有体积小巧、实用性高的特点，可以很好的应用于应急监测。
(7)本发明的应急监测设备，通过通讯单元可以实现将监测数据实时发回至服务器，方便工作人员实时了解变形的趋势，以便作出正确的决策。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明应急监测设备的原理图；
图2是本发明应急监测设备的结构示意图；
图3是本发明应急监测设备的剖视图；
图4是本发明应急监测设备的爆炸图；
其中，1、应变计，1.1、固定安装座，1.2、第一紧定螺钉，1.3、第一螺栓，1.4、应变计主体，1.5、第二紧定螺钉，1.6、活动安装座，2、电路板，2.1、姿态角度传感器，2.2、通讯单元，2.3、PCB板，2.4、微控制器，2.5、光伏控制模块，3、安装盒体，3.1、示警灯带，3.2、透明立柱，3.3、壳体，3.4、蜂鸣器，3.5、盖板，3.6、第二螺栓，4、拉线传感器，5、供电单元，5.1、电池，5.2、光伏板，6.1、天线，6.2、充电端口，6.3、配置端口，6.4、电源开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1-4，一种应急监测设备，包括状态监测单元、通讯单元2.2、示警单元、控制单元和供电单元，所述状态监测单元连接控制单元并实现两者间数据传输，所述通讯单元连接控制单元实现应急监测设备与服务器通讯，所述示警单元连接控制单元并根据监测数据进行示警，所述供电单元连接所述控制单元实现对应急监测设备供电；
所述状态监测单元用于采集被测物的变形参数，控制单元根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率。
其中变形参数包括被测物的倾斜、振动、位移和应变数据。
所述状态监测单元包括分别与控制单元连接的姿态角度传感器2.1、拉线传感器4以及应变计1，所述姿态角度传感器2.1用于监测被测物的倾斜数据和振动数据，所述拉线传感器4用于监测被测物的位移数据，所述应变计1用于监测被测物的应变数据。
状态监测单元将监测的被测物变形参数数据传输到控制单元内进行处理，通讯单元将控制单元处理好的数据传输到服务器上，并接受服务器下发的控制指令。
所述供电单元包括光伏控制模块2.5、光伏板5.2以及电池5.1，所述光伏控制模块2.5连接所述控制单元且在两者之间设有电源开关6.4，所述电池5.1和光伏板5.2均连接所述光伏控制模块2.5实现给应急监测设备供电。
通过光伏控制模块控制光伏板给电池充电或者直接供给应急监测设备供电，光伏控制模块控制还能调整充电参数，保证充电效率。
所述应急监测设备还包括与控制单元连接的配置端口6.3以及与光伏控制模块2.5连接的充电端口6.2，通过充电端口6.2实现对电池5.1进行充电，控制单元通过配置端口6.3与外接设备连接，通过外接设备设置姿态角度传感器2.1、拉线传感器4以及应变计1的工作参数。
所述工作参数包括各采集器件(姿态角度传感器、拉线传感器以及应变计)的初始采样频率，以及各采集器件前后两次所采集的变形参数的变化率与各采集器件采样频率之间的对应关系。
所述变化率即为前后两次采集的变形参数值的差值，差值超过预设值则提高采样频率，差值低于预设值则降低采样频率，以保证采集数据的时效性和应急监测设备以最小功率工作。
预设值即为倾斜数据、振动数据、位移数据和应变数据等参数的预设值，预设值根据实际情况设置，预设值可以是范围值，变化率与采样频率之间的对应关系根据实际的监测情况进行设置，在此不再进一步描述。
所述应急监测设备包括安装盒体3，所述安装盒体3包括壳体3.3以及设置壳体3.3顶面开口上的盖板3.5，参见图3，盖板3.5通过第二螺栓3.6安装于壳体3.3上，所述壳体3.3的底面设有凹槽；所述应变计1包括固定安装座1.1、应变计主体1.4和活动安装座1.6，所述固定安装座1.1和活动安装座1.6分别设置于应变计主体1.4的两端，所述应变计1设置于凹槽中且通过固定安装座1.1与安装盒体3的表面固定连接。
所述固定安装座1.1与安装盒体3之间通过第一螺栓1.3连接，所述固定安装座1.1与应变计主体之间通过第一紧定螺钉1.2连接，所述活动安装座1.6与应变计主体1.4之间通过第二紧定螺钉1.5连接。
所述应急监测设备还包括PCB板2.3，所述姿态角度传感器2.1、通讯单元2.2、控制单元和光伏控制模块2.5均设置于PCB板2.3上构成电路板2。
所述拉线传感器4设置于壳体3.3内部，所述壳体3.3的侧壁上设有供拉线传感器4的拉绳穿过的通孔。
所述电池5.1设置于壳体3.3的内部，所述光伏板5.2设置于盖板3.5的表面。
所述示警单元包括均与控制单元连接的示警灯带3.1和蜂鸣器3.4，所述壳体3.3的侧壁上分别设有用于设置通讯单元2.2的天线6.1、充电端口6.2、配置端口6.3、电源开关6.4和蜂鸣器3.4的开口。
示警灯带和蜂鸣器根据监测得到的倾斜数据、振动数据、位移数据和应变数据进行示警，若监测数据超过设定的安全值则进行示警，安全值可以根据情况设定且安全值可以是范围值。
所述壳体3.3上设有供警示灯带3.1的警示闪光透过的透明部，优选的，所述壳体3.3的四个角上设有透明立柱3.2，从而实现示警闪光穿透，当然可以直接将壳体选用透明的材质。
优选的，本实施例中控制单元为微控制器(MCU)，具体为STM32L4XX系列微控制器；姿态角度传感器为9轴姿态角度传感器，具体为维特智能的JY901，9轴指的是x、y、z三个维度上的加速度、角速度和角度，其中加速度即为振动；通讯单元为4G通讯模块，具体为上海移远EC20，通过配置端口可以设置通讯参数；光伏控制模块为赛宝电子5A降压恒压恒流MPPT模块；所述电池为18650锂电池。
应用本实施例的技术方案，具体是：
应急监测设备安装前先通过外置充电端口6.2充满电，并根据实际情况设置监测的工作参数以及通讯参数；
在被监测结构物上选取监测点安装设备，设备可通过胶水粘贴安装也可以通过膨胀螺栓安装，安装完后将拉线传感器的拉绳拉出固定在具有潜在相对移动的结构上；安装完毕后打开电源开关6.4，设备即可正常工作，工作过程中光伏板发电不断给电池充电延长电池的电量，直至电池电量耗尽作为一个供电周期，在电量耗尽之前可人工进行现场充电，延长设备的工作时间。
设备开始工作时各采集器件根据各自的初始采样频率进行采样，从第二次采集变形参数数据开始，微控制器介入工作根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率，满足监测时效性的要求；同时通过4G通讯模块不断将数据发回服务器；当监测到结构物处在非常危险的等级时，设备上的示警灯带发出闪光及蜂鸣器间歇发出示警信息，提醒附近人员避让。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应急监测设备，其特征在于，包括状态监测单元、通讯单元(2.2)、示警单元、控制单元和供电单元，所述状态监测单元连接控制单元并实现两者间数据传输，所述通讯单元连接控制单元实现应急监测设备与服务器通讯，所述示警单元连接控制单元并根据监测数据进行示警，所述供电单元连接所述控制单元实现对应急监测设备供电；
所述状态监测单元用于采集被测物的变形参数，控制单元根据状态监测单元前后两次所采集的变形参数的变化率来调整状态监测单元的采样频率。
2.根据权利要求1所述的应急监测设备，其特征在于，所述状态监测单元包括分别与控制单元连接的姿态角度传感器(2.1)、拉线传感器(4)以及应变计(1)，所述姿态角度传感器(2.1)用于监测被测物的倾斜数据和振动数据，所述拉线传感器(4)用于监测被测物的位移数据，所述应变计(1)用于监测被测物的应变数据。
3.根据权利要求2所述的应急监测设备，其特征在于，所述供电单元包括光伏控制模块(2.5)、光伏板(5.2)以及电池(5.1)，所述光伏控制模块(2.5)连接所述控制单元且在两者之间设有电源开关(6.4)，所述电池(5.1)和光伏板(5.2)均连接所述光伏控制模块(2.5)实现给应急监测设备供电。
4.根据权利要求3所述的应急监测设备，其特征在于，所述应急监测设备还包括与控制单元连接的配置端口(6.3)以及与光伏控制模块(2.5)连接的充电端口(6.2)，通过充电端口(6.2)实现对电池(5.1)进行充电，控制单元通过配置端口(6.3)与外接设备连接，通过外接设备设置姿态角度传感器(2.1)、拉线传感器(4)以及应变计(1)的工作参数。
5.根据权利要求4所述的应急监测设备，其特征在于，所述应急监测设备包括安装盒体(3)，所述安装盒体(3)包括壳体(3.3)以及设置壳体(3.3)顶面开口上的盖板(3.5)，所述壳体(3.3)的底面设有凹槽；所述应变计(1)包括固定安装座(1.1)、应变计主体(1.4)和活动安装座(1.6)，所述固定安装座(1.1)和活动安装座(1.6)分别设置于应变计主体(1.4)的两端，所述应变计(1)设置于凹槽中且通过固定安装座(1.1)与安装盒体(3)的表面固定连接。
6.根据权利要求5所述的应急监测设备，其特征在于，所述应急监测设备还包括PCB板(2.3)，所述姿态角度传感器(2.1)、通讯单元(2.2)、控制单元和光伏控制模块(2.5)均设置于PCB板(2.3)上。
7.根据权利要求6所述的应急监测设备，其特征在于，所述拉线传感器(4)设置于壳体(3.3)内部，所述壳体(3.3)的侧壁上设有供拉线传感器(4)的拉绳穿过的通孔。
8.根据权利要求7所述的应急监测设备，其特征在于，所述电池(5.1)设置于壳体(3.3)的内部，所述光伏板(5.2)设置于盖板(3.5)的表面。
9.根据权利要求8所述的应急监测设备，其特征在于，所述示警单元包括均与控制单元连接的示警灯带(3.1)和蜂鸣器(3.4)，所述壳体(3.3)的侧壁上分别设有用于设置通讯单元(2.2)的天线(6.1)、充电端口(6.2)、配置端口(6.3)、电源开关(6.4)和蜂鸣器(3.4)的开口。
10.根据权利要求9所述的应急监测设备，其特征在于，所述壳体(3.3)上设有供警示灯带(3.1)的警示闪光透过的透明部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911337442.4A CN110849424A (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种应急监测设备 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201911337442.4A CN110849424A (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种应急监测设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=69610337
Family Applications (1)
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| CN201911337442.4A Pending CN110849424A (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 一种应急监测设备 |
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| CN (1) | CN110849424A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111524327A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-11 | 成都迪威思拓科技有限公司 | 接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统及其实现方法 |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201911337442.4A patent/CN110849424A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111524327A (zh) * | 2020-04-14 | 2020-08-11 | 成都迪威思拓科技有限公司 | 接触网补偿装置状态监测和坠落预警系统及其实现方法 |
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