CN114234912A - 一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，包括太阳能模块、镁铝合金阳极外壳和双轴倾角陀螺仪，镁铝合金阳极外壳内设有微控制单元和数据传输模块，微控制单元数据输入端连接有角度传感器、风向传感器、震动传感器。该基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统通过设置微控制单元处理双轴倾角陀螺仪、角度传感器、风向传感器、震动传感器的数据并进行运算，可得出当前建筑不同角度的偏移角度、偏移量，计算出当前建筑不同角度的倾斜量、倾斜率、沉降量，即可判断出当前建筑是否倾斜及倾斜方向，并通过数据传输模块发送至云端进行预警通知，实现对建筑倾斜、沉降变化状态的及时掌握，自动化程度高，便于使用。
Description
技术领域
本发明涉及建筑倾斜沉降监测技术领域，具体为一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统。
背景技术
建筑在建造后，会因为地基沉降，地震、振动、受力构件的损坏等原因而倾斜、沉降。严重情况下，倾斜沉降的发生、发展会导致建筑物的毁坏。对于建筑物倾斜、沉降状况的检测，目前的常用做法是利用全站型电子测距仪人工定期测量其距离、角度和高程来获取被测目标点在不同时段的变形数据。这种做法精度较高，但不能及时发现历史建筑的倾斜沉降状况，测量工作费工、费时、费力。并且建筑机构需要委托专业机构来实施测量工作。测量的结果则需要在测量结束后再利用相关软件分析计算来得出。这种监测方法无法实现对建筑倾斜、沉降变化状态的及时掌握，不能在发生问题的开始阶段就发现文物建筑面临的风险。
现有公开的一种建筑倾斜监测装置，申请号CN201920905496.5，通过利用光纤光栅的精度高，耐久性强，实时观测等优点，实现了监测建筑倾斜度不受建筑高度影响，且能实时自动化采集，节约了人力，但是该建筑倾斜监测装置无法实现对建筑倾斜、沉降变化状态的及时掌握，针对现有技术的不足，现设计一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，以解决上述背景技术中提出的现有的建筑倾斜监测装置无法实现对建筑倾斜、沉降变化状态的及时掌握的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，包括太阳能模块、镁铝合金阳极外壳和双轴倾角陀螺仪，所述镁铝合金阳极外壳内设有微控制单元和数据传输模块，所述微控制单元数据输入端连接有角度传感器、风向传感器、震动传感器，所述角度传感器、震动传感器均设置于镁铝合金阳极外壳内部，所述太阳能模块包括太阳能光伏板和电池模块，所述电池模块固定于镁铝合金阳极外壳内部，镁铝合金阳极外壳侧面固定连接有装配块，所述装配块内贯通开设有螺纹装配孔。
优选的，所述双轴倾角陀螺仪利用高速回转的动能对惯性空间绕正交于自转轴的二个轴的角度测量。
优选的，所述双轴倾角陀螺仪与角度传感器的数据输入端相连接。
优选的，所述双轴倾角陀螺仪、角度传感器、微控制单元、风向传感器、震动传感器、数据传输模块均通过导线与电池模块电性连接。
优选的，所述微控制单元数据输出端与数据传输模块相连接。
优选的，所述风向传感器设置于镁铝合金阳极外壳外部。
优选的，所述太阳能光伏板固定于镁铝合金阳极外壳顶部。
优选的，所述装配块共设有四组，四组装配块两两对立设置，装配块底面与镁铝合金阳极外壳底面位于同一水平面，且位于同一侧的两组装配块之间固定连接有安装块，安装块共设有两组。
优选的，所述安装块顶部固定设有齿条式水平仪。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统通过设置微控制单元处理双轴倾角陀螺仪、角度传感器、风向传感器、震动传感器的数据并进行运算，可得出当前建筑不同角度的偏移角度、偏移量，计算出当前建筑不同角度的倾斜量、倾斜率、沉降量，即可判断出当前建筑是否倾斜及倾斜方向，并通过数据传输模块发送至云端进行预警通知，实现对建筑倾斜、沉降变化状态的及时掌握，自动化程度高，便于使用。
附图说明
图1为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的设备效果图；
图2为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的设备测量原理示意图；
图3为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的设备X轴测量原理示意；
图4为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的设备Y轴测量原理示意图；
图5为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的局部外部结构示意图；
图6为本发明一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统的局部俯视结构示意图。
图中：1、镁铝合金阳极外壳，2、双轴倾角陀螺仪，3、角度传感器，4、微控制单元，5、风向传感器，6、震动传感器，7、数据传输模块，8、太阳能模块，801、太阳能光伏板，802、电池模块，9、装配块，10、螺纹装配孔，11、安装块，12、齿条式水平仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，包括太阳能模块8、镁铝合金阳极外壳1和双轴倾角陀螺仪2，双轴倾角陀螺仪2利用高速回转的动能对惯性空间绕正交于自转轴的二个轴的角度测量，镁铝合金阳极外壳1内设有微控制单元4和数据传输模块7，微控制单元4数据输入端连接有角度传感器3、风向传感器5、震动传感器6，双轴倾角陀螺仪2与角度传感器3的数据输入端相连接，角度传感器3、震动传感器6均设置于镁铝合金阳极外壳1内部，太阳能模块8包括太阳能光伏板801和电池模块802，电池模块802固定于镁铝合金阳极外壳1内部，双轴倾角陀螺仪2、角度传感器3、微控制单元4、风向传感器5、震动传感器6、数据传输模块7均通过导线与电池模块802电性连接，通过电池模块802对双轴倾角陀螺仪2、角度传感器3、微控制单元4、风向传感器5、震动传感器6、数据传输模块7进行供电，风向传感器5设置于镁铝合金阳极外壳1外部，太阳能光伏板801固定于镁铝合金阳极外壳1顶部，通过太阳能光伏板801对电池模块802进行供电，微控制单元4数据输出端与数据传输模块7相连接，微控制单元4将运算处理后的数据通过数据传输模块7发送至云端进行预警通知，镁铝合金阳极外壳1侧面固定连接有装配块9，装配块9内贯通开设有螺纹装配孔10，装配块9共设有四组，四组装配块9两两对立设置，装配块9底面与镁铝合金阳极外壳1底面位于同一水平面，且位于同一侧的两组装配块9之间固定连接有安装块11，安装块11共设有两组，通过装配块9与螺纹装配孔10便于对镁铝合金阳极外壳1进行固定，安装块11顶部固定设有齿条式水平仪12，通过两组齿条式水平仪12便于对镁铝合金阳极外壳1放置的水平度进行校准。
上述建筑倾斜监控采集方法如下：
(1)初始状态下，房屋未发生倾斜，此时双轴倾角陀螺仪处以角度为0状态；
(2)若建筑发生倾斜，双轴倾角陀螺仪2不同轴向发生角度偏移，得到不同轴向角度x、y、z；
(3)根据z，可判断出当前建筑倾斜方向，根据x、y可计算出当前建筑偏移角度、偏移量，同时可算出建筑倾斜量、倾斜率、沉降量；
(4)同时获取风向传感器5、震动传感器6监控数值，微控制单元4根据多组数据进行加权(Weight)、损失(Loss)运算；
(5)根据计算出来的倾斜量和倾斜率可判断当前建筑的危险系数，通过数据传输模块7发送至云端进行预警通知。
工作原理：在使用该基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统时，先将镁铝合金阳极外壳1放置在水平面，通过两组齿条式水平仪12便于对镁铝合金阳极外壳1放置的水平度进行校准，接着通过螺栓与螺纹装配孔10对镁铝合金阳极外壳1进行固定，若建筑发生倾斜，双轴倾角陀螺仪2不同轴向发生角度偏移，得到不同轴向角度x、y、z，根据z，可判断出当前建筑倾斜方向，根据x、y可计算出当前建筑偏移角度、偏移量，同时可算出建筑倾斜量、倾斜率、沉降量，同时获取风向传感器5、震动传感器6监控数值，微控制单元4根据多组数据进行加权(Weight)、损失(Loss)运算，提高精度和避免外在因素影响，根据计算出来的倾斜量和倾斜率可判断当前建筑的危险系数，通过数据传输模块7发送至云端进行预警通知，以上为本基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统工作过程。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (9)
1.一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，包括太阳能模块(8)、镁铝合金阳极外壳(1)和双轴倾角陀螺仪(2)，其特征在于：所述镁铝合金阳极外壳(1)内设有微控制单元(4)和数据传输模块(7)，所述微控制单元(4)数据输入端连接有角度传感器(3)、风向传感器(5)、震动传感器(6)，所述角度传感器(3)、震动传感器(6)均设置于镁铝合金阳极外壳(1)内部，所述太阳能模块(8)包括太阳能光伏板(801)和电池模块(802)，所述电池模块(802)固定于镁铝合金阳极外壳(1)内部，镁铝合金阳极外壳(1)侧面固定连接有装配块(9)，所述装配块(9)内贯通开设有螺纹装配孔(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述双轴倾角陀螺仪(2)利用高速回转的动能对惯性空间绕正交于自转轴的二个轴的角度测量。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述双轴倾角陀螺仪(2)与角度传感器(3)的数据输入端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述双轴倾角陀螺仪(2)、角度传感器(3)、微控制单元(4)、风向传感器(5)、震动传感器(6)、数据传输模块(7)均通过导线与电池模块(802)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述微控制单元(4)数据输出端与数据传输模块(7)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述风向传感器(5)设置于镁铝合金阳极外壳(1)外部。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述太阳能光伏板(801)固定于镁铝合金阳极外壳(1)顶部。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述装配块(9)共设有四组，四组装配块(9)两两对立设置，装配块(9)底面与镁铝合金阳极外壳(1)底面位于同一水平面，且位于同一侧的两组装配块(9)之间固定连接有安装块(11)，安装块(11)共设有两组。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的建筑倾斜沉降监测采集预警设备系统，其特征在于：所述安装块(11)顶部固定设有齿条式水平仪(12)。
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