CN204630657U - 一种电缆管道振动监测节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电力设施维护领域的一种电缆管道振动监测节点，包括单片机、加速度传感器、多路可控电源和无线发送装置；所述单片机连接所述加速度传感器和所述无线发送装置，用于将所述加速度传感器获取的振动数据通过所述无线发送装置上报，所述多路可控电源分别连接所述单片机、所述加速度传感器和所述多路可控电源，并向所述单片机、所述加速度传感器和所述无线发送装置供电，其技术效果是：其能对周围振动源引起的电缆管道的振动进行监测，并在振动强度超过阈值时，及时上报，从而防止因为电缆管道被破坏而引起事故，并能长时间使用，对电缆管道进行监测。

Description

一种电缆管道振动监测节点

技术领域

本实用新型涉及电力设施维护领域的一种电缆管道振动监测节点。

背景技术

电缆管道是保障电缆线路正常运行的重要设施。随着市政工程、楼宇、路桥等大型工程项目的建设，强夯机、打桩机等各类强振动工程机械的使用日益频繁，对于临近施工现场的电缆管道造成了一定的危害，强烈的振动造成管道破损，出现了渗水现象，地面污水渗入管道内严重腐蚀电缆，引起电缆绝缘变坏等问题。通过对管道周围进行实时振动监测，让电缆设备主人能够及时的获取相关数据信息，从而能够第一时间防止破坏行为的发生。但是目前尚没有能够对电缆管道周围的振动进行监测的相关产品。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电缆管道振动监测节点，其能对周围振动源引起的电缆管道的振动进行监测，并在振动强度超过阈值时，及时上报，从而防止因为电缆管道被破坏而引起事故。

实现上述目的的一种技术方案是：一种电缆管道振动监测节点，包括单片机、加速度传感器、多路可控电源和无线发送装置；

所述加速度传感器上设有INT1引脚、SDI引脚、SDO引脚、CS引脚、SCLK引脚；

所述单片机设有第一I/O引脚，SIMO1引脚、SOMI1引脚、STE1引脚、UCLK1引脚、DVCC引脚、UTXD0引脚、URXD0引脚和第二I/O引脚；

所述无线发送装置上设有：RXD0引脚、TXD0引脚、SET引脚和VCC引脚；

所述多路可控电源上设有VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚；

其中所述单片机上的第一I/O引脚，SIMO1引脚、SOMI1引脚、STE1引脚、UCLK1引脚对应连接所述加速度传感器上的INT1引脚、SDI引脚、SDO引脚、CS引脚和SCLK引脚；

所述单片机上的UTXD0引脚、URXD0引脚和第二I/O引脚对应连接所述无线发送装置上的RXD0引脚、TXD0引脚、SET引脚；

所述多路可控电源上的VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚对应连接所述单片机的DVCC引脚，所述无线发送装置上的VCC引脚和所述加速度传感器上的VDD引脚。

进一步的，所述加速度传感器上还设有INT2引脚，所述多路可控电源上还设有EN引脚，所述INT2引脚连接所述EN引脚。

进一步的，所述单片机选用德州仪器的MSP430F149单片机。

进一步的，所述加速度传感器选用亚诺德公司的ADXL345三轴加速传感器。

进一步的，所述无线发送装置选用思为公司的SX1212无线数传芯片。

进一步的，所述多路可控电源选用亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器。

采用了本实用新型的一种电缆管道振动监测节点的技术方案，包括单片机、加速度传感器、多路可控电源和无线发送装置；所述单片机连接所述加速度传感器和所述无线发送装置，用于将所述加速度传感器获取的振动数据通过所述无线发送装置上报，所述多路可控电源分别连接所述单片机、所述加速度传感器和所述多路可控电源，并向所述单片机、所述加速度传感器和所述无线发送装置供电，其技术效果是：其能对周围振动源引起的电缆管道的振动进行监测，并在振动强度超过阈值时，及时上报，从而防止因为电缆管道被破坏而引起事故，并能长时间使用，对电缆管道进行监测。

附图说明

图1为本实用新型的一种电缆管道振动监测节点包括单片机的结构示 意图。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

在工程实用现场，强夯施工过程中夯锤落地瞬间，部分动能转化为冲击波，以夯点为中心通过波的形式向外传播，并引起地表振动，这种振动在一定条件下可能成为振害，影响到电缆管道的安全。

强夯时夯锤以冲击力贯入地基内，能量是通过夯锤底部和侧面以弹性波的应变能形式向外扩散而传递的，能量化为体波和面波传到土里。面波分为压缩波、剪切波和瑞利波。面波中首先压缩波到达，剪切波次之，瑞利波最后。其中振动能量压缩波占7％，剪切波占26％，瑞利波占67％，且体波衰减比瑞利波快。因此，面波成为影响振动程度的主导波，并且随着距离的增加而影响增大。随着夯锤入土深度的增加，强夯振动在地面的影响范围也增大。由于强夯往往是连续施加，当多次重复具有一定振幅的振波叠加就会使土体孔压增加，总应力增大，应变能累积加大，从而引起电缆管道的振动烈度增大。

通过对面波传播的分析可知，地面振动可分为垂直向、水平径向和水平切向。在同一测试点上，水平径向振动最大，垂直向次之，水平切向最小。根据工程现场环境实测，水平径向与电缆管道轴线垂直，对于管道侧面影响最为严重。

请参阅图1，本实用新型的一种电缆管道振动监测节点包括单片机1、加速度传感器2、多路可控电源3和无线发送装置4。加速度传感器2、多路可控电源3和无线发送装置4均与单片机1连接。

加速度传感器2的量程可为：+2g、+4g、+8g、+16g，最高分辨率为0.04g。在供电电压为2.5V时，测量模式下的电流值为23μA，在待机模式下的电流值为0.1μA。加速度传感器2内置一个32位的先进先出缓冲器，可用于存储测量数据，从而将单片机1的负荷降至最低，并降低整体系统功耗；具有敲击检测功能、活动和非活动检测、自由落体检测功能。其中， 加速度传感器2是通过敲击方式开机的。加速度传感器2的尺寸为3mm×5mm×1mm，采用14引脚小型超薄塑料封装；加速度传感器2中断模式可映射到任一中断引脚。加速度传感器2上的引脚包括INT2引脚，INT1引脚、SDI引脚、SDO引脚、CS引脚、SCLK引脚和VDD引脚。本实施例中，加速度传感器2选用了亚诺德公司的ADXL345三轴加速传感器。

单片机1选用了德州仪器的MSP430F149单片机。MSP430F149单片机运行稳定、可靠、低功耗且功能齐全，因此在电池供电的仪器设备中广泛使用。单片机1采用16位的RISC架构，指令周期为125ns，即8MHz的晶振频率。单片机1具有60K+256B的RAM存储空间和2KB的内存空间。单片机1全速运行状态下，时钟频率为1MHz。单片机1的电源电压为2.2V，运行状态下的电流为280μA，待机状态下的电流为1.6μA；休眠状态下的电流为0.1μA，且唤醒时间少于6μs。单片机1具有2个16位计数器。单片机1还具有捕获和门限功能。单片机1内置12位内部ADC转换器；单片机1具有48个串行接口，内含两个通用同步/异步串行收发器，可以同时完成两组SPI串行通信以及两组异步串行通信。单片机1采用64引脚的方形扁平无引脚封装，其尺寸为9mm×9mm。单片机1上设有第一I/O引脚，SIMO1引脚、SOMI1引脚、STE1引脚、UCLK1引脚、DVCC引脚、UTXD0引脚、URXD0引脚、第二I/O引脚和冗余I/O引脚。

单片机1的SIMO1引脚连接加速度传感器2的SDI引脚，单片机1的SOMI1引脚连接加速度传感器2的SDO引脚，单片机1的STE1引脚连接加速度传感器2的CS引脚，单片机1的UCLK1引脚连接加速度传感器2的SCLK引脚，单片机1的第一I/O引脚连接加速度传感器2的INT1引脚。

无线发送装置4采用思为公司的SX1212无线数传芯片，SX1212无线数传芯片是一款低成本的收发芯片，射频频率范围在30MHz～510MHz。SX1212无线数传芯片的最大优势就是具有极低的功耗。无线发送装置4在接收电流仅需3mA。SX1212无线数传芯片内部拥有数据速率可达150kb/s的基带处理器，其数据处理器包含了一个64字节的RX和TX数据的FIFO存储器，具有数据封包处理、自动CRC码发生以及数据白化等功能。SX1212无线数传芯片具有高灵敏度，2kbps下的灵敏度110dBm，其中含有1％数 据包误差率。数据上传的速率最高可达50kbps，实际使用时设定为不超过20kbps，睡眠模式时的电流为1μA。对所有的支持频率可达+10dBm；通信采用了半双工通信方式，实现多机通信。无线发送装置4的引脚包括：RXD0引脚、TXD0引脚、SET引脚和VCC引脚，其中无线发送装置4的RXD0引脚连接单片机1的UTXD0引脚、无线发送装置4的TXD0引脚连接单片机1的URXD0引脚，无线发送装置4的SET引脚连接单片机1的第二I/O引脚。

加速度传感器2内部设有比较器，加速度传感器2采集周围环境中的振动数据，所述比较器实时与所设定的阈值进行比较，若超出阈值，则加速度传感器2立刻通过中断启动单片机1。当单片机1正常工作后，加速度传感器2将测试数据通过INT1引脚送至单片机1。单片机1再通过UTXD0引脚和第一I/O引脚将数据流送至无线发送装置4。无线发送装置4再将数据封包，无线发送至数据汇集中继站。

多路可控电源3能够提高电池供电的效率，进一步降低功耗，多路可控电源3控制单片机1、加速度传感器2和无线发送装置4的电源供给。当单片机1、加速度传感器2或无线发送装置4不需要工作时，就直接切断电源；当需要调用单片机1、加速度传感器2或无线发送装置4时，重新启用电源供给。

多路可控电源3选用了亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器。亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器采用的是三通道线性稳压器，采用16引脚的，尺寸3x3mm的引脚架构芯片级封装。ADP320多路电源输出调节器每通道最大输出电流为20mA，有三个独立的VOUT引脚，即VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚，对应连接单片机1的DVCC引脚、无线发送装置4的VCC引脚和加速度传感器2的VDD引脚，并对应向单片机1、无线发送装置4和加速度传感器2输出高电平信号，具有高电源抑制比和低输出噪声。多路可控电源3上VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚输出电压的范围在1.8～5.5V之间；多路可控电源3上还设有VIN引脚与GND引脚。多路可控电源3上的VIN引脚连接电池组的正极，GND引脚连接电池组的负极。多路可控电源3的OUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚的输出电压对应通过一个输入电流为20mA低压差调节器进行调节的。多路 可控电源3上的引脚还包括EN引脚，多路可控电源3的EN引脚连接加速度传感器2的INT2引脚，使本实用新型的一种电缆管道振动监测节点能以敲击方式开机。

本实用新型的一种电缆管道振动监测节点能对周围振动源引起的电缆管道的振动进行监测，并在振动强度超过阈值时，及时上报，从而防止因为电缆管道被破坏而引起事故。

本实用新型的一种本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种电缆管道振动监测节点，包括单片机、加速度传感器、多路可控电源和无线发送装置；其特征在于：

所述加速度传感器上设有INT1引脚、SDI引脚、SDO引脚、CS引脚、SCLK引脚；

所述单片机设有第一I/O引脚，SIMO1引脚、SOMI1引脚、STE1引脚、UCLK1引脚、DVCC引脚、UTXD0引脚、URXD0引脚和第二I/O引脚；

所述无线发送装置上设有：RXD0引脚、TXD0引脚、SET引脚和VCC引脚；

所述多路可控电源上设有VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚；

其中所述单片机上的第一I/O引脚，SIMO1引脚、SOMI1引脚、STE1引脚、UCLK1引脚对应连接所述加速度传感器上的INT1引脚、SDI引脚、SDO引脚、CS引脚和SCLK引脚；

所述单片机上的UTXD0引脚、URXD0引脚和第二I/O引脚对应连接所述无线发送装置上的XD0引脚、TXD0引脚、SET引脚；

所述多路可控电源上的VOUT1引脚、VOUT 2引脚和VOUT3引脚对应连接所述单片机的DVCC引脚，所述无线发送装置上的VCC引脚和所述加速度传感器上的VDD引脚。

2.根据权利要求1所述的一种电缆管道振动监测节点，其特征在于：所述加速度传感器上还设有INT2引脚，所述多路可控电源上还设有EN引脚，所述INT2引脚连接所述EN引脚。

3.根据权利要求1所述的一种电缆管道振动监测节点，其特征在于：所述单片机选用德州仪器的MSP430F149单片机。

4.根据权利要求1所述的一种电缆管道振动监测节点，其特征在于：所述加速度传感器选用亚诺德公司的ADXL345三轴加速传感器。

5.根据权利要求1所述的一种电缆管道振动监测节点，其特征在于：所述无线发送装置选用思为公司的SX1212无线数传芯片。

6.根据权利要求1所述的一种电缆管道振动监测节点，其特征在于：所述多路可控电源选用亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器。