CN206095227U

CN206095227U - 一种无线固定式测斜装置

Info

Publication number: CN206095227U
Application number: CN201621122406.8U
Authority: CN
Inventors: 钟海丽; 任晓周; 任桂香; 唐立军; 段俊杰
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2026-10-14

Abstract

本实用新型公开了一种无线固定式测斜装置，包括主机端和至少一个从机端，从机端包括倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块和从电源模块，倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块依次相连，主机端包括主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块和主电源模块，主无线收发模块、显示模块、本地存储模块分别与主控制器相连，主无线收发模块通过无线网络与从无线收发模块相连。本实用新型具有检测精度高、电路结构简单、无需布线、安装简单快捷、稳定性好、实时性高、功耗低、通用性好、应用范围广的优点。

Description

一种无线固定式测斜装置

技术领域

本实用新型涉及基建工程安全监测技术领域，具体涉及一种基于倾角传感器和无线收发技术的无线固定式测斜装置。

背景技术

随着我国基础建设的大力发展，涉及到了许多基建工程比如大坝、桥梁、隧道等的结构稳定性问题，若不及时进行工程健康监测，发生事故则会给国民经济和生命财产造成严重损失。据统计仅2015年，全国就发生房屋安全事故442起，同时我国的水库大坝险情也十分严峻。在这些工程的结构监测中对倾斜程度和倾斜位移的精确测量至关重要，目前主要采用测斜仪对工程的水平位移和沉降位移进行监测。

作为一种测定方位角的监测仪器，测斜仪主要用来测量建筑物、大坝、桥梁等工程的结构体水平位移和沉降位移，对工程安全的监测预防有着至关重要的作用。其主要是通过仪器内部的传感器测量当前的倾斜角参数，然后根据测斜仪器本身的结构和几何关系计算出当前测量点相对于初始状态的偏移位移量，从而为工程安全的评估提供重要的依据。

当前采用的测斜方法主要有两种，一种是通过人工携带便携式测斜仪周期性的到现场进行测量和记录有关数据，另一种是利用自动测斜仪对被测结构体进行监测。无论是人工测量还是自动测量，其使用的测量仪器都是通过有线的方式将传感器采集的数据传回到传输端。这两种测量方法和他们使用的信号传输方式在实际应用中存在者明显的缺陷和不足：

（1）传统的人工测量方法需要通过人工周期性的到现场测量和记录相关数据，一方面耗费人力、实时性差，另一方面被监测工程大多结构复杂、监测难度大。

（2）自动测斜仪虽然解决了人工测量的诸多不足，但其基于有线来实现测点和监测站的数据实时通讯和传输的方式成本高且布线复杂，同时通讯接口易受地下灰土渣的堵塞影响和雨水的浸透侵蚀，给系统的安全性和稳定性带来挑战。

（3）信号有线传输的方式灵活性低，安装复杂，组网难度大，不能同时对工程的多个位置进行测量，测量效率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种检测精度高、电路结构简单、无需布线、安装简单快捷、稳定性好、实时性高、功耗低、通用性好、应用范围广的无线固定式测斜装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种无线固定式测斜装置，包括主机端和至少一个从机端，所述从机端包括倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块和从电源模块，所述倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块依次相连，所述从电源模块的供电输出端分别与倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块相连，所述主机端包括主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块和主电源模块，所述主无线收发模块、显示模块、本地存储模块分别与主控制器相连，所述主电源模块的供电输出端分别与主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块相连，所述主无线收发模块通过无线网络与从无线收发模块相连。

优选地，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。

优选地，所述从电源模块包括从电源接线柱、从稳压电路、从电源状态指示灯，所述从电源接线柱和外部电源以及从稳压电路的输入端相连，所述从稳压电路的供电输出端分别与倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块相连，所述从电源状态指示灯串接在从稳压电路的供电输出端上。

优选地，所述主电源模块包括主电源接线柱、主稳压电路、主电源状态指示灯，所述主电源接线柱和外部电源以及主稳压电路的输入端相连，所述主稳压电路的供电输出端分别与主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块相连，所述主电源状态指示灯串接在所述主稳压电路的供电输出端上。

优选地，所述倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块和从电源模块均集成于一块从PCB板上，且所述从PCB板上设有从多孔排座，所述从无线收发模块插设固定于从多孔排座上。

优选地，所述从PCB板上还设有从机工作状态指示灯，所述从机工作状态指示灯与从控制器相连。

优选地，所述主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块和主电源模块均集成于一块主PCB板上，且所述主PCB板上设有主多孔排座，所述主无线收发模块插设固定于主多孔排座上。

优选地，所述主PCB板上还设有主机工作状态指示灯，所述主机工作状态指示灯与主控制器相连。

优选地，所述主无线收发模块、从无线收发模块均为2.4G无线收发模块。

本实用新型的无线固定式测斜装置具有下述优点：本实用新型的无线固定式测斜装置包括主机端和至少一个从机端，从机端包括倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块和从电源模块，倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块依次相连，从电源模块的供电输出端分别与倾角传感器、信号处理电路、从控制器、从无线收发模块相连，主机端包括主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块和主电源模块，主无线收发模块、显示模块、本地存储模块分别与主控制器相连，主电源模块的供电输出端分别与主无线收发模块、主控制器、显示模块、本地存储模块相连，主无线收发模块通过无线网络与从无线收发模块相连，采用高精度倾角传感器和低功耗主控芯片，提高了测量精度的同时降低了系统功耗；其次，主无线收发模块通过无线网络与从无线收发模块相连，采用无线技术进行数据传输，无需电缆，携带方便、安装便捷，信号传输稳定性好，支持历史数据回查；最后，系统方便进行组网，可以实现大范围监测，为能全面、科学的对工程的健康状况进行评估提供了硬件基础。

附图说明

图1为本实用新型实施例装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例装置的主机端结构图。

图3为本实用新型实施例装置的从机端结构图。

图4为本实用新型实施例装置的无线传输示意图。

图例说明：1、主机端；11、主无线收发模块；111、主多孔排座；12、主控制器；13、显示模块；14、本地存储模块；15、主电源模块；151、主电源接线柱；152、主稳压电路；153、主电源状态指示灯；16、主机工作状态指示灯；2、从机端；21、倾角传感器；22、信号处理电路；23、从控制器；24、从无线收发模块；241、从多孔排座；25、从电源模块；251、从电源接线柱；252、从稳压电路；253、从电源状态指示灯；26、从机工作状态指示灯。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例的无线固定式测斜装置包括主机端1和至少一个从机端2，从机端2包括倾角传感器21、信号处理电路22、从控制器23、从无线收发模块24和从电源模块25，倾角传感器21、信号处理电路22、从控制器23、从无线收发模块24依次相连，从电源模块25的供电输出端分别与倾角传感器21、信号处理电路22、从控制器23、从无线收发模块24相连，主机端1包括主无线收发模块11、主控制器12、显示模块13、本地存储模块14和主电源模块15，主无线收发模块11、显示模块13、本地存储模块14分别与主控制器12相连，主电源模块15的供电输出端分别与主无线收发模块11、主控制器12、显示模块13、本地存储模块14相连，主无线收发模块11通过无线网络与从无线收发模块24相连。本实施例的无线固定式测斜装置由主机端1、从机端2两部分构成。主机端1中，主无线收发模块11接收从无线收发模块24发送过来的角度值参数，主控制器12根据主无线收发模块11接收到的角度值参数通过算法计算得出该节点对应的位移偏移量，然后控制显示模块13、本地存储模块14实现角度值和偏移量的显示和本地存储，主电源模块15则分别用于给主机端1各部分进行供电。从机端2中，倾角传感器21测量被测结构体当前倾斜角，将其转化为模拟电信号，倾角传感器21输出的模拟电信号经过信号处理电路22处理输入从控制器23，从控制器23将信号处理电路22输出的模拟电信号转化成数字量角度值，之后从无线收发模块24将角度值发送至主机端1，从电源模块25用于给从机端2各部分供电。

本实施例中，主无线收发模块11、主控制器12、显示模块13、本地存储模块14和主电源模块15均集成于一块主PCB板上，具有集成度高、成本较低、安装简单方便的优点，且主PCB板上设有主多孔排座111，主无线收发模块11插设固定于主多孔排座111上，使得主无线收发模块11安装和拆卸简单快捷，本实施例的主多孔排座111具体为八孔排座。

本实施例中，主无线收发模块11为2.4G无线收发模块，2.4G无线收发模块基于2.4G无线收发芯片nRF24L01实现，因此使得主机端1和从机端2之间无需电缆连接，安装简单便捷、抗干扰能力强，同时基于2.4G无线收发芯片nRF24L01为收发一体，具有多发一收的功能，可以大范围组网。主控制器12采用型号为STM32F103RBT6的32位微处理器。显示模块13采用LCD显示屏，用于显示各从机端实时的角度值和偏移位移量。本地存储模块14采用SD卡对采集到的倾斜角和计算得到的偏移位移量进行存储，可供回查历史数据。主电源模块15包括主电源接线柱151、主稳压电路152、主电源状态指示灯153，主电源接线柱151和外部电源以及主稳压电路152的输入端相连，主稳压电路152的供电输出端分别与主无线收发模块11、主控制器12、显示模块13、本地存储模块14相连，主电源状态指示灯153串接在主稳压电路152的供电输出端上。本实施例中，主稳压电路152包括型号为ASM1117的3.3V稳压芯片和型号为LM2596的5V稳压芯片，用于对供电电压进行降压为3.3V/5V后分别给主无线收发模块11、主控制器12、显示模块13、本地存储模块14供电。主电源状态指示灯153通过主控制器12控制进行闪烁，以此来判断主机端1的工作是否正常。

本实施例中，主PCB板上还设有主机工作状态指示灯16，主机工作状态指示灯16与主控制器12相连，便于查看主机端1的工作状态；

本实施例中，倾角传感器21、信号处理电路22、从控制器23、从无线收发模块24和从电源模块25均集成于一块从PCB板上，具有集成度高、成本较低、安装简单方便的优点，且从PCB板上设有从多孔排座241，从无线收发模块24插设固定于从多孔排座241上，使得从无线收发模块24安装和拆卸简单快捷，本实施例的从多孔排座241具体为八孔排座。本实施例中，倾角传感器21为双轴倾角传感器。

本实施例中，双轴倾角传感器具体采用型号为SCA100T-a的高精度双轴倾角传感器。信号处理电路22包括依次相连的滤波电路、分压电压，用于将倾角传感器21输出的模拟量通过滤波、分压后输入到从控制器23中进行A/D转换。从控制器23采用型号为STM32F103RBT6的32位微处理器。从无线收发模块24为2.4G无线收发模块，2.4G无线收发模块基于2.4G无线收发芯片nRF24L01实现，安装简单便捷、抗干扰能力强，同时基于2.4G无线收发芯片nRF24L01为收发一体，具有多发一收的功能，可以大范围组网。从电源模块25包括从电源接线柱251、从稳压电路252、从电源状态指示灯253，从电源接线柱251和外部电源以及从稳压电路252的输入端相连，从稳压电路252的供电输出端分别与倾角传感器21、信号处理电路22、从控制器23、从无线收发模块24相连，从电源状态指示灯253串接在从稳压电路252的供电输出端上。本实施例中，从稳压电路252包括型号为ASM1117的3.3V稳压芯片和型号为LM2596的5V稳压芯片，用于对供电电压进行降压为3.3V/5V后分别给从控制器23和倾角传感器21供电。从电源状态指示灯253通过从控制器23控制进行闪烁，以此来判断从机端2的工作是否正常。

本实施例中，从PCB板上还设有从机工作状态指示灯26，从机工作状态指示灯26与从控制器23相连，便于查看从机端2的工作状态。

如图4所示，本实施例无线固定式测斜装置的主机端1和N个从机端2配合实现测斜的工作过程为：（1）分别将多个从机端2（从机端#1～从机端#N）呈列分布或行分布等间距的固定于待测工程结构处，具体数量根据实际需要进行调整。（2）各个从机端2的倾角传感器21（倾角传感器#1～倾角传感器#N）实时采集待测点的倾斜角度值，然后通过对应的从无线收发模块24（从无线收发模块#1～从无线收发模块#N）将实时采集到的倾斜角参数发送给主机端1，主机端1的主无线收发模块11接收来自不同从机端2（即对应被测工程机构体的不同位置）的倾斜角数据，通过主机端1的主控制器12得出对应位置相对于初始位置的位移偏移量，最后显示在主机端1的显示模块13上并将数据存储在本地存储模块14。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种无线固定式测斜装置，其特征在于：包括主机端（1）和至少一个从机端（2），所述从机端（2）包括倾角传感器（21）、信号处理电路（22）、从控制器（23）、从无线收发模块（24）和从电源模块（25），所述倾角传感器（21）、信号处理电路（22）、从控制器（23）、从无线收发模块（24）依次相连，所述从电源模块（25）的供电输出端分别与倾角传感器（21）、信号处理电路（22）、从控制器（23）、从无线收发模块（24）相连，所述主机端（1）包括主无线收发模块（11）、主控制器（12）、显示模块（13）、本地存储模块（14）和主电源模块（15），所述主无线收发模块（11）、显示模块（13）、本地存储模块（14）分别与主控制器（12）相连，所述主电源模块（15）的供电输出端分别与主无线收发模块（11）、主控制器（12）、显示模块（13）、本地存储模块（14）相连，所述主无线收发模块（11）通过无线网络与从无线收发模块（24）相连。

2.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述倾角传感器（21）为双轴倾角传感器。

3.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述从电源模块（25）包括从电源接线柱（251）、从稳压电路（252）、从电源状态指示灯（253），所述从电源接线柱（251）和外部电源以及从稳压电路（252）的输入端相连，所述从稳压电路（252）的供电输出端分别与倾角传感器（21）、信号处理电路（22）、从控制器（23）、从无线收发模块（24）相连，所述从电源状态指示灯（253）串接在从稳压电路（252）的供电输出端上。

4.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述主电源模块（15）包括主电源接线柱（151）、主稳压电路（152）、主电源状态指示灯（153），所述主电源接线柱（151）和外部电源以及主稳压电路（152）的输入端相连，所述主稳压电路（152）的供电输出端分别与主无线收发模块（11）、主控制器（12）、显示模块（13）、本地存储模块（14）相连，所述主电源状态指示灯（153）串接在所述主稳压电路（152）的供电输出端上。

5.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述倾角传感器（21）、信号处理电路（22）、从控制器（23）、从无线收发模块（24）和从电源模块（25）均集成于一块从PCB板上，且所述从PCB板上设有从多孔排座（241），所述从无线收发模块（24）插设固定于从多孔排座（241）上。

6.根据权利要求5所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述从PCB板上还设有从机工作状态指示灯（26），所述从机工作状态指示灯（26）与从控制器（23）相连。

7.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述主无线收发模块（11）、主控制器（12）、显示模块（13）、本地存储模块（14）和主电源模块（15）均集成于一块主PCB板上，且所述主PCB板上设有主多孔排座（111），所述主无线收发模块（11）插设固定于主多孔排座（111）上。

8.根据权利要求7所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述主PCB板上还设有主机工作状态指示灯（16），所述主机工作状态指示灯（16）与主控制器（12）相连。

9.根据权利要求1所述的无线固定式测斜装置，其特征在于：所述主无线收发模块（11）、从无线收发模块（24）均为2.4G无线收发模块。