CN114383492B - 基于gnss和mems传感器的滑坡位移监测设备及监测方法 - Google Patents

基于gnss和mems传感器的滑坡位移监测设备及监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备及监测方法，所述监测设备包括底座、安装块和调节板，底座的顶部固定连接有第一电机，第一电机的输出端固定连接有螺纹套。本发明还提出一种滑坡位移监测方法，包括以下步骤：步骤1：通过监测机构对滑坡的位移数据进行监测，然后通过远程无线传输等技术将监测数据发送到处理器；步骤2：将数据通过信号发射器发送到远程控制中心进行分析处理，实现实时自动分析预警和预警信息的自动发送；步骤3：信号接收器接收远程控制指令，控制各模块启动，调节调节板的角度，从而更加灵活的监测滑坡。本发明中通过远程控制调节机构的设置，使调节板可以进行自由的调节，从而提升了滑坡监测设备的使用效果。

Description

基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备及监测方法
技术领域
本发明涉及滑坡监测技术领域，尤其涉及基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备及监测方法。
背景技术
滑坡是最为常见和重要的地质灾害之一，对人类的生命财产安全构成严重的危害。滑坡的位移监测及基于位移的预警预报，是滑坡地质灾害防治和研究的重要手段。由于滑坡的结构类型、成因机制和演化过程各不相同，因此滑坡位移的监测方法多种多样。
GNSS是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，同时还必须知道用户钟差。全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。
MEMS传感器即微机电系统，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。目前，已研制出微型压力传感器、加速度传感器等产品。
虽然地面传感器(如GNSS、MEMS传感器等)可以对地表和内部的变形及其外在影响因素进行精准密集监测，但是现有的滑坡监测设备组成结构较为简单，设备外部缺少一定的远程控制调节装置，从而影响滑坡监测设备的使用效果。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的是为了解决现有技术中滑坡监测设备组成结构较为简单，设备外部缺少一定远程控制调节装置的问题，而提出的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备及监测方法。
2.技术方案
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，包括底座、安装块和调节板，所述底座的顶部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端固定连接有螺纹套，所述安装块的一侧固定连接有第二电机，所述安装块内设有空腔，所述空腔内转动连接有螺杆；
所述螺杆上固定套接有第一齿轮，所述第二电机的输出端固定套接有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述螺杆的底部贯穿空腔的内壁并向螺纹套内延伸，所述安装块远离第二电机的一侧，通过转杆连接承重板，所述承重板的一端与调节板的外壁固定连接；
所述安装块的一侧固定连接有伸缩气缸，所述伸缩气缸的输出端与调节板转动连接，所述调节板远离伸缩气缸的一侧固定连接有摄像头和多个距离传感器；
所述安装块的顶部设有安装腔，所述安装腔内依次设有处理器、存储器、电源、GNSS定位模块、信号发射器和信号接收器；
所述电源、距离传感器、摄像头、GNSS定位模块和信号接收器的输出端均与处理器的输入端连接，所述处理器的输出端分别与存储器、信号发射器、第一电机、第二电机和伸缩气缸的输入端连接。
优选地，所述螺纹套的底部固定连接有多个支撑块，所述支撑块的底部固定连接有滑杆，所述底座的顶部设有与滑杆对应的环形滑轨，所述滑杆位于环形滑轨内的一端固定连接有滑块。
优选地，所述安装块的底部固定连接有套筒，所述套筒的内壁上设有多个导槽，所述导槽内固定连接有导向杆，所述导向杆上滑动套接有导向块，所述导向块的一端与螺纹套的外壁固定连接。
优选地，所述螺杆位于螺纹套内的一端固定连接有限位块。
优选地，所述处理器为80S51处理器。
优选地，所述安装块的外壁上固定设有充电接头，所述充电接头的输出端与电源的输入端连接。
优选地，所述安装块的顶部设有安装口，所述安装口内通过转轴转动连接有盖板。
优选地，所述盖板远离转轴的一端固定连接有卡块，所述安装块的顶部设有安装槽，所述安装槽内固定连接有支撑杆，所述支撑杆上滑动套接有L型卡杆，所述卡块上设有与L型卡杆对应的卡槽。
优选地，所述支撑杆上套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与L型卡杆和安装槽内壁固定连接。
本发明中还提出了基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备的监测方法，包括以下步骤：
步骤1：通过距离传感器、摄像头和GNSS定位模块对滑坡的位移数据进行监测，然后通过远程无线传输等技术将GNSS定位模块和距离传感器获取的监测数据,传输给处理器；
步骤2：然后处理器对监测数据进行处理后，将数据通过信号发射器发送到远程控制中心进行分析处理，实现实时自动分析预警和预警信息的自动发送等功能；
步骤3：信号接收器可以接收远程控制中心指令，然后通过处理器控制第一电机、第二电机启动，带动调节板转动，调节调节板的角度，从而更加灵活的监测滑坡。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本发明中，信号接收器可以接收远程控制指令，然后通过处理器控制第一电机启动，带动螺纹套转动，从而带动安装块转动，调节调节板的方向，然后控制第二电机启动，通过第一齿轮和第二齿轮之间的啮合作用，带动螺杆转动，带动安装块上下移动，调节调节板的高度，同时可以控制伸缩气缸，带动调节板转动，调节调节板的角度，本发明中通过远程控制调节装置的设置，使调节板可以进行自由的调节，从而提升了滑坡监测设备的使用效果。
(2)本发明中，滑杆和滑块的设置，可以防止螺纹套的晃动，限位块可以防止螺杆从螺纹套内脱落，同时导向杆和导向块的设置，可以防止安装块的晃动。
(3)本发明中，充电接头的设置，可以方便对电源进行充电，同时盖板的设置，可以对控制元件进行保护，同时L型卡杆的设置，可以方便对盖板进行固定。
附图说明
图1为本发明提出的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备的结构示意图；
图2为本发明提出的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备底座处的俯视结构示意图；
图3为图1的A处结构示意图；
图4为本发明提出的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备的控制系统示意图。
图5为本发明提出的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测方法的流程示意图。
图中：1底座、2安装块、3调节板、4第一电机、5螺纹套、6第二电机、7空腔、8螺杆、9第一齿轮、10第二齿轮、11转杆、12承重板、13伸缩气缸、14安装腔、15处理器、16存储器、17电源、18信号接收器、19支撑块、20滑杆、21滑块、22套筒、23导向杆、24导向块、25限位块、26充电接头、27转轴、28盖板、29卡块、30安装槽、31支撑杆、32L型卡杆、33弹簧、34摄像头、35距离传感器、36GNSS定位模块、37信号发射器。
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。
实施例1：
参照图1-4，基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，包括底座1、安装块2和调节板3，安装块2的顶部设有安装口，方便安装控制元件，安装口内通过转轴27转动连接有盖板28，对控制元件进行保护，盖板28远离转轴27的一端固定连接有卡块29，用于固定盖板28，安装块2的顶部设有安装槽30，安装槽30内固定连接有支撑杆31，用于支撑L型卡杆32，支撑杆31上滑动套接有L型卡杆32，用于固定盖板28，卡块29上设有与L型卡杆32对应的卡槽，支撑杆31上套设有弹簧33，弹簧33的两端分别与L型卡杆32和安装槽30内壁固定连接，对L型卡杆32起到一定弹性支撑；
本发明中，底座1的顶部固定连接有第一电机4，用于带动螺纹套5转动，第一电机4的输出端固定连接有螺纹套5，用于带动安装块2上下移动，螺纹套5的底部固定连接有多个支撑块19，用于支撑滑杆20，支撑块19的底部固定连接有滑杆20，底座1的顶部设有与滑杆20对应的环形滑轨，滑杆20位于环形滑轨内的一端固定连接有滑块21，防止螺纹套5晃动；
本发明中，安装块2的底部固定连接有套筒22，用于支撑安装块2，套筒22的内壁上设有多个导槽，导槽内固定连接有导向杆23，导向杆23上滑动套接有导向块24，用于防止安装块2晃动，导向块24的一端与螺纹套5的外壁固定连接；
本发明中，安装块2的一侧固定连接有第二电机6，用于带动螺杆8转动，安装块2内设有空腔7，空腔7内转动连接有螺杆8，用于带动安装块2上下移动；
本发明中，螺杆8上固定套接有第一齿轮9，用于带动螺杆8转动，第二电机6的输出端固定套接有与第一齿轮9相啮合的第二齿轮10，螺杆8的底部贯穿空腔7的内壁并向螺纹套5内延伸，螺杆8位于螺纹套5内的一端固定连接有限位块25，防止螺杆8从螺纹套5内脱落，安装块2远离第二电机6的一侧通过转杆11转动连接有承重板12，承重板12的一端与调节板3的外壁固定连接；
本发明中，安装块2的一侧固定连接有伸缩气缸13，用于调节调节板3的角度，伸缩气缸13的输出端与调节板3转动连接，调节板3远离伸缩气缸13的一侧固定连接有摄像头34和多个距离传感器35，其中距离传感器35为MEMS距离传感器，可以对滑坡的位移数据进行监测；
安装块2的顶部设有安装腔14，用于安装控制元件，安装腔14内依次设有处理器15、存储器16、电源17、GNSS定位模块36、信号发射器37和信号接收器18，处理器15为80S51处理器，其中GNSS定位模块36为基于GNSS技术的GPS定位传感器；
本发明中，电源17、距离传感器35、摄像头34、GNSS定位模块36和信号接收器18的输出端均与处理器15的输入端连接，其中GNSS定位模块36为基于GNSS技术的GPS定位传感器，用于将定位数据和监测数据发送到处理器15，处理器15的输出端分别与存储器16、信号发射器37、第一电机4、第二电机6和伸缩气缸13的输入端连接，用于对第一电机4、第二电机6和伸缩气缸13进行控制，安装块2的外壁上固定插设有充电接头26，充电接头26的输出端与电源17的输入端连接，方便对电源17进行充电。
本发明中，信号接收器18可以接收远程控制指令，然后通过处理器15控制第一电机4启动，带动螺纹套5转动，从而带动安装块2转动，调节调节板3的方向，然后控制第二电机6启动，通过第一齿轮9和第二齿轮10之间的啮合作用，带动螺杆8转动，带动安装块2上下移动，调节调节板3的高度，同时可以控制伸缩气缸13，带动调节板3转动，调节调节板3的角度。
本发明中，滑杆20和滑块21的设置，可以防止螺纹套5的晃动，限位块25可以防止螺杆8从螺纹套5内脱落，同时导向杆23和导向块24的设置，可以防止安装块2的晃动。
本发明中，充电接头26的设置，可以方便对电源17进行充电，同时盖板28的设置，可以对控制元件进行保护，同时L型卡杆32的设置，可以方便对盖板28进行固定。
本发明中，参照图5，基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备的监测方法，包括以下步骤：
步骤1：通过距离传感器35、摄像头34和GNSS定位模块36对滑坡的位移数据进行监测，然后通过远程无线传输等技术将GNSS定位模块36和距离传感器35获取的监测数据,传输给处理器15；
步骤2：然后处理器15对监测数据进行处理后，将数据通过信号发射器37发送到远程控制中心进行分析处理，实现实时自动分析预警和预警信息的自动发送等功能；
步骤3：信号接收器18可以接收远程控制中心指令，然后通过处理器15控制第一电机4、第二电机6启动，带动调节板3转动，调节调节板3的角度，从而更加灵活的监测滑坡。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，包括底座(1)、安装块(2)和调节板(3)，其特征在于，所述底座(1)的顶部固定连接有第一电机(4)，所述第一电机(4)的输出端固定连接有螺纹套(5)，所述安装块(2)的一侧固定连接有第二电机(6)，所述安装块(2)内设有空腔(7)，所述空腔(7)内转动连接有螺杆(8)；
所述螺杆(8)上固定套接有第一齿轮(9)，所述第二电机(6)的输出端固定套接有与第一齿轮(9)相啮合的第二齿轮(10)，所述螺杆(8)的底部贯穿空腔(7)的内壁并向螺纹套(5)内延伸，所述安装块(2)远离第二电机(6)的一侧通过转杆(11)转动连接有承重板(12)，所述承重板(12)的一端与调节板(3)的外壁固定连接；
所述安装块(2)的一侧固定连接有伸缩气缸(13)，所述伸缩气缸(13)的输出端与调节板(3)转动连接，所述调节板(3)远离伸缩气缸(13)的一侧固定连接有摄像头(34)和多个距离传感器(35)；
所述安装块(2)的顶部设有安装腔(14)，所述安装腔(14)内设有处理器(15)、存储器(16)、电源(17)、GNSS定位模块(36)、信号发射器(37)和信号接收器(18)；
所述电源(17)、距离传感器(35)、摄像头(34)、GNSS定位模块(36)和信号接收器(18)的输出端均与处理器(15)的输入端连接，所述处理器(15)的输出端分别与存储器(16)、信号发射器(37)、第一电机(4)、第二电机(6)和伸缩气缸(13)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述螺纹套(5)的底部固定连接有多个支撑块(19)，所述支撑块(19)的底部固定连接有滑杆(20)，所述底座(1)的顶部设有与滑杆(20)对应的环形滑轨，所述滑杆(20)位于环形滑轨内的一端固定连接有滑块(21)。
3.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述安装块(2)的底部固定连接有套筒(22)，所述套筒(22)的内壁上设有多个导槽，所述导槽内固定连接有导向杆(23)，所述导向杆(23)上滑动套接有导向块(24)，所述导向块(24)的一端与螺纹套(5)的外壁固定连接。
4.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述螺杆(8)位于螺纹套(5)内的一端固定连接有限位块(25)。
5.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述处理器(15)为80S51处理器。
6.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述安装块(2)的外壁上固定设有充电接头(26)，所述充电接头(26)的输出端与电源(17)的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述安装块(2)的顶部设有安装口，所述安装口内通过转轴(27)转动连接有盖板(28)。
8.根据权利要求7所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述盖板(28)远离转轴(27)的一端固定连接有卡块(29)，所述安装块(2)的顶部设有安装槽(30)，所述安装槽(30)内固定连接有支撑杆(31)，所述支撑杆(31)上滑动套接有L型卡杆(32)，所述卡块(29)上设有与L型卡杆(32)对应的卡槽。
9.根据权利要求8所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备，其特征在于，所述支撑杆(31)上套设有弹簧(33)，所述弹簧(33)的两端分别与L型卡杆(32)和安装槽(30)内壁固定连接。
10.根据权利要求1-9任一所述的基于GNSS和MEMS传感器的滑坡位移监测设备的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过距离传感器(35)、摄像头(34)和GNSS定位模块(36)对滑坡的位移数据进行监测，然后通过远程无线传输将GNSS定位模块(36)和距离传感器(35)获取的监测数据,传输给处理器(15)；
步骤2：然后处理器(15)对监测数据进行处理后，将数据通过信号发射器(37)发送到远程控制中心进行分析处理，实现实时自动分析预警和预警信息的自动发送功能；
步骤3：信号接收器(18)可以接收远程控制中心指令，然后通过处理器(15)控制第一电机(4)、第二电机(6)启动，带动调节板(3)转动，调节调节板(3)的角度，从而更加灵活的监测滑坡。
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