CN113126143A - 一种便携式微动及强震动实时监测仪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种便携式微动及强震动实时监测仪，包含监测端和通讯基站；监测端由超低频震动加速度传感器和高精度三轴强震传感器对灾害事件从孕育阶段到破坏阶段全过程产生的微震到强震动信号进行收集，通讯基站主要用于接收由监测端通过无线通讯发射天线发射的震动信号，然后将接收到的多个监测端的震动信号由数据传输设备传输到数据中心，对事件产生的震动信号进行实时监测。本发明对事件可进行远距离、大范围、全过程震动监测，可开展在线监测边坡，矿山断裂带，土工结构等微动相应事件进行健康监测和稳定性分析，同时可开展铁路，公路，地质灾害等强震动相应事件的预警预报。并且设备简单牢固，拆装方便，易于组装。

Description

一种便携式微动及强震动实时监测仪系统
技术领域
本发明涉及一种环境监测领域，具体涉及一种便携式微动及强震动实时监测仪系统。
背景技术
自然灾害给人类生活环境带来了严重的危害和损失，如何对自然灾害发生、发展有关的各种自然因素变化监测是目前研究热点与技术难题之一，因此研究对自然灾害的监测和预警无疑是是灾害预报的重要依据以及是能够直接减少损失的方法。然而现有的监测方法对灾害发生过程中的观测相对缺乏，并且大多数接触式监视设备是需要放置在灾害体上，其爆发时释放的巨大能量往往会破坏仪器，造成观测数据难以收集，无法达到并开展有效监测，直接观测数据的不足是制约对灾害实时预警方法研究的关键因素；现有震动监测技术，主要将微震和强震动监测分开进行，这很难对灾害事件从孕育阶段到破坏阶段全过程产生的微震到强震动进行有效监测，对灾害提前的预测预警无疑增加了难度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种便携式微动及强震动监测系统。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其包括监测端和通讯基站；
所述监测端包括第一中央数据采集仪、无线通讯发射天线、第一太阳能板、高精度三轴强震传感器、超低频震动加速度传感器、传感器固定盒、水泥底座、第一钢管、第一钢管固定接头、第一传输线、GPS设备；
高精度三轴强震传感器和超低频震动加速度传感器固定在传感器固定盒中，传感器固定盒固定在水泥底座上，其中高精度三轴强震传感器的X方向朝正北，超低频震动加速度传感器通过第一传输线与第一中央数据采集仪通讯连接，第一中央数据采集仪通过无线通讯发射天线与通讯基站无线通讯连接；
所述通讯基站包括第二中央数据收集仪、无线通讯接收天线、雨量计、第二太阳能板、蓄电池、数据传输设备、第二传输线、第二钢管、第二钢管固定接头、发射天线；
通讯基站通过无线通讯接收天线与监测端通讯连接；无线通讯接收天线与第二中央数据收集仪通讯连接；第二中央数据收集仪与雨量计连接，第二中央数据收集仪还通过第二传输线与数据传输设备通讯连接，通讯基站通过发射天线与数据中心无线通讯连接；第二太阳能板与蓄电池连接。
第一中央数据采集仪包含第一微型中央处理器、触发模块、第一无线通讯模块、第一微型数据储存卡、小型蓄电池；
超低频震动加速度传感器通过第一传输线与第一微型中央处理器通讯连接，第一微型中央处理器分别超低频震动加速度传感器通过第一传输线与第一微型中央处理器通讯连接，第一微型中央处理器分别连接触发模块、第一无线通讯模块、第一微型数据储存卡、小型蓄电池；通讯模块与无线通讯发射天线1-2通讯连接，太阳能板与小型蓄电池连接。
进一步的，还设置有多个第一钢管组成的支架，密封的第一中央数据采集仪、第一太阳能板和GPS设备由第一钢管固定接头固定在支架上。
中央数据收集仪包括第二微型中央处理器、第二微型数据储存卡、微型液晶显示屏、第二无线通讯模块；第二微型中央处理器分别与第二微型数据储存卡、微型液晶显示屏、第二无线通讯模块连接；第二无线通讯模块连接无线通讯接收天线。
还设置有多个第二钢管组成的支架，密封的第二中央数据收集仪、第二太阳能板、雨量计、发射天线、蓄电池和数据传输设备由第二钢管固定接头固定在支架上。
本发明通过合理的结构及流程设计，可对自然灾害进行远距离、大范围、全过程震动监测。与现有的技术相比，本发明对已有的监测系统进行了补充和完善，可开展在线监测边坡，矿山断裂带，土工结构等微动相应事件进行健康监测和稳定性分析，同时可开展铁路，公路，地质灾害等强震动相应事件的预警预报。并且设备简单牢固，拆装方便，易于组装。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明监测端结构示意图；
图3为本发明通信基站结构示意图；
图4为本发明第一中央数据采集仪结构示意图；
图5为本发明第二中央数据收集仪结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述，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。
如图1所示，本发明提供了一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其包括监测端1和通讯基站2。
如图2所示，所述监测端1包括第一中央数据采集仪1-1、无线通讯发射天线1-2、第一太阳能板1-3、高精度三轴强震传感器1-4、超低频震动加速度传感器1-5、传感器固定盒1-6、水泥底座1-7、第一钢管1-8、第一钢管固定接头1-9、第一传输线1-10、GPS设备1-11；
如图4所示，其中第一中央数据采集仪1-1包含第一微型中央处理器1-1-1、触发模块1-1-2、第一无线通讯模块1-1-3、第一微型数据储存卡1-1-4、小型蓄电池1-1-5。
高精度三轴强震传感器1-4和超低频震动加速度传感器1-5通过螺丝固定于传感器固定盒1-6中，传感器固定盒1-6事先用胶水固定与水平浇筑的水泥底座1-7上，其中高精度三轴强震传感器1-4的X方向朝正北，超低频震动加速度传感器1-5采集的微震信号通过第一传输线1-10传输到第一微型中央处理器1-1-1进行处理，然后将处理后的信息保存在第一微型数据储存卡1-1-4中，当震动信号超过触发模块1-1-2所设置的阈值时，高精度三轴强震传感器1-4即开始采集强震动信号，同样通过第一传输线1-10传输到第一微型中央处理器1-1-1进行处理，然后将处理后的信息保存在第一微型数据储存卡1-1-4，同时通讯模块1-1-3在开始工作，通过无线通讯发射天线1-2将监测的震动信息通过无线信号发送至通讯基站2中；当若干个监测端1同时监测整块区域范围的震动信号时，GPS设备1-11便用于时钟同步，地理坐标查询；在监测端1能源供应方面，主要采用位于第一中央数据采集仪1-1中的小型蓄电池1-1-5供电，当光照充足时第一太阳能板1-3便对小型蓄电池1-1-5进行充电工作；在监测端1安装方面，设置有多个第一钢管1-8组成支架，包括横放钢管和竖向钢管；密封的第一中央数据采集仪1-1、第一太阳能板1-3和GPS设备1-11由第一钢管固定接头1-9固定于横放钢管上，竖向钢管深插入土体中，再在竖向钢管下端斜插一根钢管用于稳定设备，钢管之间的连接都采用第一钢管固定接头1-9。
如图3所示，所述通讯基站2包括第二中央数据收集仪2-1、无线通讯接收天线2-2、雨量计2-3、第二太阳能板2-4、蓄电池2-5、数据传输设备2-6、第二传输线2-7、第二钢管2-8、第二钢管固定接头2-9、发射天线2-10。
如图5所示，其中中央数据收集仪2-1包括第二微型中央处理器2-1-1、第二微型数据储存卡2-1-2、微型液晶显示屏2-1-3、第二无线通讯模块2-1-4。由监测端1通过无线信号由无线通讯接收天线2-2接收，再由第二无线通讯模块2-1-4处理后发送至第二中央数据收集仪2-1中，其中第二微型中央处理器2-1-1将信号进行处理，然后将处理后的信息保存在第二微型数据储存卡2-1-2中，同时第二微型中央处理器2-1-1将震动信号和雨量计2-3采集的雨量数据由第二传输线2-7传输到数据传输设备2-6中，通过发射天线2-10以无线通信网络的形式将数据传输到数据中心。以达到对研究区实时监测的目的；在通讯基站2能源供应方面，主要采用位于蓄电池2-5供电，当光照充足时第二太阳能板2-4便对蓄电池2-5进行充电工作，其中微型液晶显示屏2-1-3可显示日期，时间和电压等信息。
在通讯基站2安装方面，设置有多个第二钢管2-8组成支架，包括横放钢管和竖向钢管；密封的第二中央数据收集仪2-1、第二太阳能板2-4、雨量计2-3和发射天线2-10由第二钢管固定接头2-9固定于上侧的横放钢管上，蓄电池2-5和数据传输设备2-6固定于下侧的横放钢管上，两根竖向钢管深插入土体中，同时将两根横放钢管两侧固定分别固定于两根竖向钢管上，在分别向两根竖向钢管下端斜插一根钢管用于稳定设备，钢管之间的连接都采用第二钢管固定接头2-9。

Claims (5)

1.一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其特征在于，包括监测端(1)和通讯基站(2)；
所述监测端(1)包括第一中央数据采集仪(1-1)、无线通讯发射天线(1-2)、第一太阳能板(1-3)、高精度三轴强震传感器(1-4)、超低频震动加速度传感器(1-5)、传感器固定盒(1-6)、水泥底座(1-7)、第一钢管(1-8)、第一钢管固定接头(1-9)、第一传输线(1-10)、GPS设备(1-11)；
高精度三轴强震传感器(1-4)和超低频震动加速度传感器(1-5)固定在传感器固定盒(1-6)中，传感器固定盒(1-6)固定在水泥底座(1-7)上，其中高精度三轴强震传感器(1-4)的X方向朝正北，超低频震动加速度传感器(1-5)通过第一传输线(1-10)与第一中央数据采集仪(1-1)通讯连接，第一中央数据采集仪(1-1)通过无线通讯发射天线(1-2)与通讯基站(2)无线通讯连接；
所述通讯基站(2)包括第二中央数据收集仪(2-1)、无线通讯接收天线(2-2)、雨量计(2-3)、第二太阳能板(2-4)、蓄电池(2-5)、数据传输设备(2-6)、第二传输线(2-7)、第二钢管(2-8)、第二钢管固定接头(2-9)、发射天线(2-10)；
通讯基站(2)通过无线通讯接收天线(2-2)与监测端(1)通讯连接；无线通讯接收天线(2-2)与第二中央数据收集仪(2-1)通讯连接；第二中央数据收集仪(2-1)与雨量计(2-3)连接，第二中央数据收集仪(2-1)还通过第二传输线(2-7)与数据传输设备(2-6)通讯连接，通讯基站(2)通过发射天线(2-10)与数据中心无线通讯连接；第二太阳能板(2-4)与蓄电池(2-5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其特征在于，所述的第一中央数据采集仪(1-1)包含第一微型中央处理器(1-1-1)、触发模块(1-1-2)、第一无线通讯模块(1-1-3)、第一微型数据储存卡(1-1-4)、小型蓄电池(1-1-5)；
超低频震动加速度传感器(1-5)通过第一传输线(1-10)与第一微型中央处理器(1-1-1)通讯连接，第一微型中央处理器(1-1-1)分别连接触发模块(1-1-2)、第一无线通讯模块(1-1-3)、第一微型数据储存卡(1-1-4)、小型蓄电池(1-1-5)；通讯模块(1-1-3)与无线通讯发射天线(1-2)通讯连接，太阳能板(1-3)与小型蓄电池(1-1-5)连接。
3.根据权利要求2所述的一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其特征在于，还设置有多个第一钢管(1-8)组成的支架，密封的第一中央数据采集仪(1-1)、第一太阳能板(1-3)和GPS设备(1-11)由第一钢管固定接头(1-9)固定在支架上。
4.根据权利要求1所述的一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其特征在于，所述的中央数据收集仪(2-1)包括第二微型中央处理器(2-1-1)、第二微型数据储存卡(2-1-2)、微型液晶显示屏(2-1-3)、第二无线通讯模块(2-1-4)；第二微型中央处理器(2-1-1)分别与第二微型数据储存卡(2-1-2)、微型液晶显示屏(2-1-3)、第二无线通讯模块(2-1-4)连接；第二无线通讯模块(2-1-4)连接无线通讯接收天线(2-2)。
5.根据权利要求4所述的一种便携式微动及强震动实时监测仪系统，其特征在于，还设置有多个第二钢管(2-8)组成的支架，密封的第二中央数据收集仪(2-1)、第二太阳能板(2-4)、雨量计(2-3)、发射天线(2-10)、蓄电池(2-5)和数据传输设备(2-6)由第二钢管固定接头(2-9)固定在支架上。
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