CN208704721U - 一种无线倾角及位移监控装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线倾角及位移监控装置及系统，所述装置包括主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器、无线通信模块及电源管理模块；所述倾角传感器连接于主控MCU，所述倾角传感器用于获取待检测体的监测点的倾斜角度，并将获取的倾斜角度发送至主控MCU；所述激光测距传感器连接于中控MCU，所述激光测距传感器用于测量待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度，并将测量的垂直高度发送至主控MCU；所述主控MCU用于根据接收到待检测体的监测点的倾斜角度与初始倾斜角度判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化，若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移。对不同高度的待检测体准确监控。

Description

一种无线倾角及位移监控装置及系统

技术领域

本实用新型涉及建筑位移测量领域，特别涉及一种无线倾角及位移监控装置及系统。

背景技术

在高层建筑项目，道路、桥梁、地铁建设中都存在深基坑工程施工。基坑在开挖过前需对某深基坑进行了围护，目前较常用的方式是打围护桩，形成支护结构。但在开挖过程中或基坑完成之后，由于受基坑周边土体卸荷效应、地质水渗透、天气灾害等因素的影响，往往会使支护桩受到挤压而发生倾斜，甚至出现崩塌引发安全事故。目前在建设工程领域，对深基坑支护桩、高大模板、高边坡的安全监测及预警普遍采取的措施是通过测量其倾斜角度来监测其倾斜状况。这种方式在实际工程应用中以单侧倾角的方式来进行监测和安全预警时存在缺陷。如对于不同高度的深基坑支护桩、古建筑或高边坡，当出现相同的倾斜角度时，高度越高的深基坑支护桩、古建筑或高边坡越容易出现坍塌、倒塌的事故。而且现有的倾角测量设备大部分都是基于三轴陀螺仪传感器的，三轴陀螺仪传感器主要基于角加速度的原理，其在测量运动中物体的倾角有很大的优势，但对静态倾角测量结果不准确或精度差。在少部分应用场合也有选用基于光纤陀螺仪的测斜设备，此种测斜设备的最大弱点是购置、使用和维护成本高，同时也存在一些灵敏度消失、噪声和光纤双折射引起的漂移和偏振状态改变引起的比例因子不稳定等问题。

实用新型内容

为此，需要提供一种无线倾角及位移监控装置、系统及方法，解决现有通过检测倾斜角度对建筑监测和安全预警存在缺陷、三轴陀螺仪检测静态倾斜角度不精确及光纤陀螺仪成本高和不稳定的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种无线倾角及位移监控装置，包括主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器、无线通信模块及电源管理模块；

所述倾角传感器连接于主控MCU，所述倾角传感器用于获取待检测体的监测点的倾斜角度，并将获取的倾斜角度发送至主控MCU；

所述激光测距传感器连接于中控MCU，所述激光测距传感器用于测量待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度，并将测量的垂直高度发送至主控MCU；

所述主控MCU用于根据接收到待检测体的监测点的倾斜角度与初始倾斜角度判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化，若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移；

所述无线通信模块连接于主控MCU，所述无线通信模块用于将主控MCU计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器；

所述电源管理模块连接主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块，所述电源模块用于为主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块供电。

进一步优化，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。

进一步优化，所述无线通信模块为窄带物联网模组。

进一步优化，还包括电子罗盘，所述电子罗盘连接于主控MCU，所述电子罗盘用于检测待检测体的监测点倾斜方向。

进一步优化，还包括报警指示灯，所述报警指示灯连接于主控MCU；

所述主控MCU还用于判断倾向位移是否超过预设阈值，若超过预设阈值时，通过无线通信模块向数据采集中心服务器发送预警信息，并控制报警指示灯亮起。

进一步优化，所述主控MCU还用于当判断待检测体的监测点的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器、激光测距传感器在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式。

发明人还提供了另一个技术方案：一种无线倾角及位移监控系统，包括无线倾角及位移监控装置、基站及数据采集中心服务器；

所述无线倾角及位移监控装置为权利要求1至6任一所述无线倾角及位移监控装置；

所述基站用于无线通信模块连接于数据采集中心服务器；

所述数据采集中心服务器用于接收并存储无线倾角及位移监控装置发送的待检测体的倾斜角度、垂直高度及倾向位移。

发明人还提供了另一个技术方案：一种无线倾角及位移监控方法，包括以下步骤：

初始标定值获取步骤：通过倾角传感器获取待检测体的监测点的初始倾斜角度，及通过激光测距传感器获取待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度；

检测数值获取步骤：间隔预设时间，通过倾角传感器获取待检测体的监测点的倾斜角度；

倾斜判断步骤：根据初始倾斜角度，判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化；

若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移，将计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器。

进一步优化，所述倾斜判断步骤之后还包括步骤：

判断倾向位移是否达到预设阈值，若达到预设阈值，则向数据采集中心服务器发送预警信息，同时发出报警信号。

进一步优化，所述初始标定值获取步骤还包括：通过电子罗盘获取待检测体的监测点的初始倾斜方向；

所述检测数值获取步骤还包括：间隔预设时间，通过电子罗盘获取待检测体的监测点的倾斜方向；

所述倾斜判断步骤具体包括：根据获取的倾斜角度与初始倾斜角度进行比对或者根据获取的倾斜方向与初始倾斜方向进行比对，若倾斜角度或倾斜方向出现变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移，同时根据接收到的倾斜方向与初始倾向方向计算获得方向差，将计算得到的待检测体的倾向位移及方向差发送至数据采集中心服务器。

区别于现有技术，上述技术方案，通过倾角传感器获取待检测体的倾斜角度，及通过激光测距传感器获取被测物体的监测点的垂直高度，通过获取的倾斜角度及垂直高度计算被测物体在监测点的倾向位移，然后将获得的倾向位移发送给数据采集中心服务器，通过数据采集中心服务器对接收到的倾向位移进行数据分析，及对待检测体是否会发生坍塌危险及产生预警，而不同高度的待检测体的监测点位置不同，可以实现不同高度的待检测体发生倾斜时位移状态参数监测及安全预警，能够针对不同高度的待检测体进行准确监控。

附图说明

图1为具体实施方式所述无线倾角及位移监控装置的一种结构示意图；

图2为具体实施方式所述主控MCU的一种电路原理图；

图3为具体实施方式所述电源管理的一种电路原理图；

图4为具体实施方式所述倾角传感器的一种电路原理图；

图5为具体实施方式所述无线通信模块的一种电路原理图；

图6为具体实施方式所述电子罗盘的一种电路原理图；

图7为具体实施方式所述无线倾角及位移监控系统的一种结构示意图；

图8为具体实施方式所述无线倾角及位移监控方法的一种流程示意图。

附图标记说明：

110、主控MCU，

120、倾角传感器，

130、无线通信模块，

140、激光测距传感器，

150、电源管理模块，

160、电子罗盘。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例所述无线倾角及位移监控装置，包括主控MCU110、倾角传感器120、激光测距传感器140、倾角传感器120及电源管理模块150；

所述倾角传感器120连接于主控MCU110，所述倾角传感器120用于获取待检测体的监测点的倾斜角度，并将获取的倾斜角度发送至主控MCU110；

所述激光测距传感器140连接于中控MCU，所述激光测距传感器140用于测量待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度，并将测量的垂直高度发送至主控MCU110；

所述主控MCU110用于根据接收到待检测体的监测点的倾斜角度与初始倾斜角度判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化，若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移；

所述倾角传感器120连接于主控MCU110，所述倾角传感器120用于将主控MCU110计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器；

所述电源管理模块150连接主控MCU110、倾角传感器120、激光测距传感器140及倾角传感器120，所述电源模块用于为主控MCU110、倾角传感器120、激光测距传感器140及倾角传感器120供电。

将无线位移测量装置安装在待检测体的监测点上，监测点的位置根据不同的待检测体的高度进行设置，待检测体包括深基坑支护桩、高边坡、古建筑等。安装时，主控MCU110通过倾角传感器120及激光测距传感器140分别测量待检测体的监测点的初始倾斜角度及初始垂直高度，其中，为了准确获取倾斜角度及垂直高度的初始标定值，安装时，多次获取待检测体的监测点的倾斜角度和垂直高度，然后根据多次获取的数据进行认定待检测体的监测点的初始标定值，即初始倾斜角度及初始垂直高度；然后主控MCU110通过间隔预设时间通过倾角传感器120进行获取待检测体的倾斜角度，如每间隔10分钟，通过倾角传感器120进行获取待检测体的倾斜角度，其中预设时间可以根据不同的待检测体进行设定，主控MCU110通过倾角传感器120获取待检测体的倾斜角度时，通过获取的倾斜角度与初始倾斜角度进行比对判断倾斜角度是否发生变化，即若获取的倾斜角度与初始倾斜角度一致时，则未发生变化，若不一致则发生变化，当主控MCU110判断待检测体的倾斜角度发生变化时，则主控MCU110根据获取的倾斜角度与初始倾斜角度之间的角度差与初始垂直高度根据勾股定理计算待检测体的监测点的倾向位移，然后主控MCU110将计算得到的倾向位移通过倾角传感器120发送至数据采集中心服务器，数据采集中心服务器根据接收到的倾向位移进行数据分析处理，判断待检测体是否会发生坍塌，并根据分析结构给出相应的安全预警。能够针对不同高度的待检测体进行准确监控。

请参阅图2，在本实施例中，主控MCU110选用的是STM32F411微控制器，主控MCU110集成内核(具有浮点单元)，工作频率为100MHz，同时还能在运行和停机模式下实现出色的低功耗性能。有丰富通信总线接口，3路USART、5路SPI、3路I²C等。

请参阅图3，电源管理模块150根据主控MCU110、倾角传感器120、激光测距传感器140及倾角传感器120的所需电压要求变换出相应的电压，提供主控MCU110、倾角传感器120、激光测距传感器140及倾角传感器120的供电要求，其中电源管理模块150还要完成电池的充放电管理。

请参阅图4，本实施例中，倾角传感器120基于牛顿第二定律的基本理论基础，采用“固体摆”式的工作原理设计而成。当倾角传感器120处于静止状态时，它只受重力的作用，因此其重力垂直轴与传感器灵敏轴间的夹角便为所求倾角。倾斜传感器与外部MCU之间支持SPI串行数字接口通信,将所测数据以数字量的形式发送给外部MCU，MCU对所测数据进行滤波、去噪处理之后得出倾斜角度数据。其中，倾角传感器120采用VTI科技的SCA100T-D02双轴倾角传感器120，它可以测量X，Y轴两个面的倾斜角度,其所测倾角分辨率可达0.002°，精度可达0.01°。

在本实施例中，激光测距模块主要完成监测点与参考地面的相对高度测量，选用频率为2HZ，测距精度为3mm的SW-M40激光测距传感器140。

请参阅图5，在本实施例中，为了解决测斜设备采集到的数据不能及时有效且方便的发送到数据采集中心服务器的问题。在现在市场上大部分的测斜设备的数据上报基本都是通过有线网络方式发送到数据采集中心服务器的，也有少部分测斜设备是通过短距离无线方式(如zigbee、Lora)将数据线汇集到本地的一个数据采集器里面，然后通过数据采集器以有线网络方式发送到数据采集中心服务端的。这种有线方式或者无线加有线的方式最大的问题就是有线网络往往在工程初期不能达到工程地点，布设繁琐复杂，给测斜设备的安装使用带来了瓶颈。为了解决测斜设备采集到的数据不能及时有效且方便的发送到数据采集中心服务器的问题，所述倾角传感器120采用窄带物联网模组，窄带物联网模组可以将采集到的数据直接通过运营商的无线蜂窝网络将数据发送到数据中心服务端，打开了早期测斜设备以有线网络方式回送数据的瓶颈。其中，窄带物联网模组可以选用HC15-BA窄带物联网模组，因为其具有超低功耗、超高灵敏度、深度覆盖、强穿透、低成本等特点，所以在深基坑支护桩、高边坡、高大模板测斜这种地势低洼、空气水汽粉尘含量高、无线通信环境差的复杂应用场景下有着独特的优势。

请参阅图6，在本实施例中，为了解决现有的测斜仪智能检测出倾斜角度，但不能区分是正向倾斜还是侧向倾斜，还包括电子罗盘160，所述电子罗盘160连接于主控MCU110，所述电子罗盘160用于检测待检测体的监测点倾斜方向。可以通过电子罗盘160可以推算出支柱桩是往哪个方向倾斜，及通过倾角传感器120测量出倾斜角度，再利用高精度激光测距传感器140准确测量出监测点的垂直高度从而计算出监测点发生倾斜时发生的位移量及倾斜方向。解决现有单靠测量倾角无法计算监测点倾向位移而不能提供准确的安全预警信息等问题。其中，当主控MCU110通过电子罗盘160检测到待检测体的倾斜方向发生变化时，则主控MCU110通过倾角传感器120获取及激光测距传感器140计算待检测体的倾向位移。电子罗盘160，具有在轴向高灵敏度和线性高精度的特点，具有的对正交轴的低灵敏度的固相结构能用于测量地球磁场的方向和大小，其测量范围从毫高斯到8高斯。利用这一原理可以推算出方向信息。

在本实施例中，为了能够及时对待检测体周边的人员进行预警，还包括报警指示灯，所述报警指示灯连接于主控MCU110；所述主控MCU110还用于判断倾向位移是否超过预设阈值，若超过预设阈值时，通过倾角传感器120向数据采集中心服务器发送预警信息，并控制报警指示灯亮起。当主控MCU110判断倾斜位移超过预设阈值时，控制报警指示灯亮起，能够及时警醒周边的人员，同时向数据采集中心服务器发送预警信息，使工作人员能够及时对该待检测体可能发生坍塌的危险进行应对。

在本实施例中，为了减少电能消耗，所述主控MCU110还用于当判断待检测体的监测点的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器120、激光测距传感器140在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式。当主控MCU110判断待检测体的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器120、激光测距传感器140在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式，降低电能消耗，而当间隔预设时间后，唤醒倾角传感器120、激光测距传感器140，及进入工作模式，获取待检测体的倾斜角度，判断待检测体是否发生倾斜。

在本实施例中，可以在待检测体的不同位置设置监测点，在不同的监测点上安装无线测量装置，通过收集多个安装点的倾角变化量、倾斜方向、水平方向的位移量形成大数据，融合监控现场的地形地貌等数据，可极大提高预警准确性、降低误报概率。

请参阅图7，在另一个实施例中，一种无线倾角及位移监控系统，包括无线倾角及位移监控装置710、基站720及数据采集中心服务器730；

所述无线倾角及位移监控装置710包括主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器、无线通信模块及电源管理模块；

所述倾角传感器连接于主控MCU，所述倾角传感器用于获取待检测体的监测点的倾斜角度，并将获取的倾斜角度发送至主控MCU；

所述激光测距传感器连接于中控MCU，所述激光测距传感器用于测量待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度，并将测量的垂直高度发送至主控MCU；

所述主控MCU用于根据接收到待检测体的监测点的倾斜角度与初始倾斜角度判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化，若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移；

所述无线通信模块连接于主控MCU，所述无线通信模块用于将主控MCU计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器730；

所述电源管理模块连接主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块，所述电源模块用于为主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块供电；

所述基站720用于无线通信模块连接于数据采集中心服务器730；

所述数据采集中心服务器730用于接收并存储无线倾角及位移监控装置发送的待检测体的倾斜角度、垂直高度及倾向位移。

将无线位移测量装置710安装在待检测体的监测点上，监测点的位置根据不同的待检测体的高度进行设置，待检测体包括深基坑支护桩、高边坡、古建筑等。安装时，主控MCU通过倾角传感器及激光测距传感器分别测量待检测体的监测点的初始倾斜角度及初始垂直高度，其中，为了准确获取倾斜角度及垂直高度的初始标定值，安装时，多次获取待检测体的监测点的倾斜角度和垂直高度，然后根据多次获取的数据进行认定待检测体的监测点的初始标定值，即初始倾斜角度及初始垂直高度；然后主控MCU通过间隔预设时间通过倾角传感器进行获取待检测体的倾斜角度，如每间隔10分钟，通过倾角传感器进行获取待检测体的倾斜角度，其中预设时间可以根据不同的待检测体进行设定，主控MCU通过倾角传感器获取待检测体的倾斜角度时，通过获取的倾斜角度与初始倾斜角度进行比对判断倾斜角度是否发生变化，即若获取的倾斜角度与初始倾斜角度一致时，则未发生变化，若不一致则发生变化，当主控MCU判断待检测体的倾斜角度发生变化时，则主控MCU根据获取的倾斜角度与初始倾斜角度之间的角度差与初始垂直高度根据勾股定理计算待检测体的监测点的倾向位移，然后主控MCU将计算得到的倾向位移通过无线通信模块发送至数据采集中心服务器730，数据采集中心服务器730根据接收到的倾向位移进行数据分析处理，判断待检测体是否会发生坍塌，并根据分析结构给出相应的安全预警。能够针对不同高度的待检测体进行准确监控。

电源管理模块根据主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块的所需电压要求变换出相应的电压，提供主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块的供电要求，其中电源管理模块还要完成电池的充放电管理。

本实施例中，倾角传感器基于牛顿第二定律的基本理论基础，采用“固体摆”式的工作原理设计而成。当倾角传感器处于静止状态时，它只受重力的作用，因此其重力垂直轴与传感器灵敏轴间的夹角便为所求倾角。倾斜传感器与外部MCU之间支持SPI串行数字接口通信,将所测数据以数字量的形式发送给外部MCU，MCU对所测数据进行滤波、去噪处理之后得出倾斜角度数据。其中，倾角传感器采用VTI科技的SCA100T-D02双轴倾角传感器，它可以测量X，Y轴两个面的倾斜角度,其所测倾角分辨率可达0.002°，精度可达0.01°。

在本实施例中，主控MCU选用的是STM32F411微控制器，主控MCU集成内核(具有浮点单元)，工作频率为100MHz，同时还能在运行和停机模式下实现出色的低功耗性能。有丰富通信总线接口，3路USART、5路SPI、3路I²C等。

在本实施例中，激光测距模块主要完成监测点与参考地面的相对高度测量，选用频率为2HZ，测距精度为3mm的SW-M40激光测距传感器。

在本实施例中，为了解决测斜设备采集到的数据不能及时有效且方便的发送到数据采集中心服务器730的问题。在现在市场上大部分的测斜设备的数据上报基本都是通过有线网络方式发送到数据采集中心服务器730的，也有少部分测斜设备是通过短距离无线方式(如zigbee、Lora)将数据线汇集到本地的一个数据采集器里面，然后通过数据采集器以有线网络方式发送到数据采集中心服务端的。这种有线方式或者无线加有线的方式最大的问题就是有线网络往往在工程初期不能达到工程地点，布设繁琐复杂，给测斜设备的安装使用带来了瓶颈。为了解决测斜设备采集到的数据不能及时有效且方便的发送到数据采集中心服务器730的问题，所述无线通信模块采用窄带物联网模组，窄带物联网模组可以将采集到的数据直接通过运营商的无线蜂窝网络将数据发送到数据中心服务端，打开了早期测斜设备以有线网络方式回送数据的瓶颈。其中，窄带物联网模组可以选用HC15-BA窄带物联网模组，因为其具有超低功耗、超高灵敏度、深度覆盖、强穿透、低成本等特点，所以在深基坑支护桩、高边坡、高大模板测斜这种地势低洼、空气水汽粉尘含量高、无线通信环境差的复杂应用场景下有着独特的优势。

在本实施例中，为了解决现有的测斜仪智能检测出倾斜角度，但不能区分是正向倾斜还是侧向倾斜，还包括电子罗盘模块，所述电子罗盘连接于主控MCU，所述电子罗盘用于检测待检测体的监测点倾斜方向。可以通过电子罗盘可以推算出待检测体是往哪个方向倾斜，及通过倾角传感器测量出倾斜角度，再利用高精度激光测距传感器准确测量出监测点的垂直高度从而计算出监测点发生倾斜时发生的位移量及倾斜方向。解决现有单靠测量倾角无法计算监测点倾向位移而不能提供准确的安全预警信息等问题。其中，当主控MCU通过电子罗盘检测到待检测体的倾斜方向发生变化时，则主控MCU通过倾角传感器获取及激光测距传感器计算待检测体的倾向位移。电子罗盘模块，具有在轴向高灵敏度和线性高精度的特点，具有的对正交轴的低灵敏度的固相结构能用于测量地球磁场的方向和大小，其测量范围从毫高斯到8高斯。利用这一原理可以推算出方向信息。

在本实施例中，为了能够及时对待检测体周边的人员进行预警，还包括报警指示灯，所述报警指示灯连接于主控MCU；所述主控MCU还用于判断倾向位移是否超过预设阈值，若超过预设阈值时，通过无线通信模块向数据采集中心服务器730发送预警信息，并控制报警指示灯亮起。当主控MCU判断倾斜位移超过预设阈值时，控制报警指示灯亮起，能够及时警醒周边的人员，同时向数据采集中心服务器730发送预警信息，使工作人员能够及时对该待检测体可能发生坍塌的危险进行应对。

在本实施例中，为了减少电能消耗，所述主控MCU还用于当判断待检测体的监测点的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器、激光测距传感器在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式。当主控MCU判断待检测体的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器、激光测距传感器在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式，降低电能消耗，而当间隔预设时间后，唤醒倾角传感器、激光测距传感器，及进入工作模式，获取待检测体的倾斜角度，判断待检测体是否发生倾斜。

在本实施例中，可以在待检测体的不同位置设置监测点，在不同的监测点上安装无线测量装置，通过收集多个安装点的倾角变化量、倾斜方向、水平方向的位移量形成大数据，融合监控现场的地形地貌等数据，可极大提高预警准确性、降低误报概率。

请参阅图8，在另一个实施例中，一种无线倾角及位移监控方法，包括以下步骤：

初始标定值获取步骤S810：通过倾角传感器获取待检测体的监测点的初始倾斜角度，及通过激光测距传感器获取待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度；

检测数值获取步骤S820：间隔预设时间，通过倾角传感器获取待检测体的监测点的倾斜角度；

倾斜判断步骤S830：根据初始倾斜角度，判断待检测体的监测点的倾斜角度是否发生变化；若发生变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移，将计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器。

通过倾角传感器及激光测距传感器分别测量待检测体的监测点的初始倾斜角度及初始垂直高度，其中，为了准确获取倾斜角度及垂直高度的初始标定值，安装时，多次获取待检测体的监测点的倾斜角度和垂直高度，然后根据多次获取的数据进行认定待检测体的监测点的初始标定值，即初始倾斜角度及初始垂直高度；然后通过间隔预设时间通过倾角传感器进行获取待检测体的倾斜角度，如每间隔10分钟，通过倾角传感器进行获取待检测体的倾斜角度，其中预设时间可以根据不同的待检测体进行设定，通过倾角传感器获取待检测体的倾斜角度时，通过获取的倾斜角度与初始倾斜角度进行比对判断倾斜角度是否发生变化，即若获取的倾斜角度与初始倾斜角度一致时，则未发生变化，若不一致则发生变化，当判断待检测体的倾斜角度发生变化时，则根据获取的倾斜角度与初始倾斜角度之间的角度差与初始垂直高度根据勾股定理计算待检测体的监测点的倾向位移，然后将计算得到的倾向位移通过无线通信模块发送至数据采集中心服务器，数据采集中心服务器根据接收到的倾向位移进行数据分析处理，判断待检测体是否会发生坍塌，并根据分析结构给出相应的安全预警。能够针对不同高度的待检测体进行准确监控。

在本实施例中，为了能够及时对待检测体周边的人员进行预警，所述倾斜判断步骤之后还包括步骤：判断倾向位移是否达到预设阈值，若达到预设阈值，则向数据采集中心服务器发送预警信息，同时发出报警信号。当主判断倾斜位移超过预设阈值时，则发出警报信号，能够及时警醒周边的人员，同时向数据采集中心服务器发送预警信息，使工作人员能够及时对该待检测体可能发生坍塌的危险进行应对。

在本实施例中，为了能够检测待检测体的倾斜方向，所述初始标定值获取步骤还包括：通过电子罗盘获取待检测体的监测点的初始倾斜方向；

所述检测数值获取步骤还包括：间隔预设时间，通过电子罗盘获取待检测体的监测点的倾斜方向；

所述倾斜判断步骤具体包括：根据获取的倾斜角度与初始倾斜角度进行比对或者根据获取的倾斜方向与初始倾斜方向进行比对，若倾斜角度或倾斜方向出现变化，则根据接收到的倾斜角度与初始倾斜角度的角度差与初始垂直高度计算待检测体的倾向位移，同时根据接收到的倾斜方向与初始倾向方向计算获得方向差，将计算得到的待检测体的倾向位移及方向差发送至数据采集中心服务器。

可以通过电子罗盘可以推算出待检测体是往哪个方向倾斜，及通过倾角传感器测量出倾斜角度，再利用高精度激光测距传感器准确测量出监测点的垂直高度从而计算出监测点发生倾斜时发生的位移量及倾斜方向。解决现有单靠测量倾角无法计算监测点倾向位移而不能提供准确的安全预警信息等问题。其中，当通过电子罗盘检测到待检测体的倾斜方向发生变化时，则通过倾角传感器获取及激光测距传感器计算待检测体的倾向位移。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线倾角及位移监控装置，其特征在于，包括主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器、无线通信模块及电源管理模块；

所述倾角传感器连接于主控MCU，所述倾角传感器用于获取待检测体的监测点的倾斜角度，并将获取的倾斜角度发送至主控MCU；

所述激光测距传感器连接于中控MCU，所述激光测距传感器用于测量待检测体的监测点与参考地面的初始垂直高度，并将测量的垂直高度发送至主控MCU；

所述无线通信模块连接于主控MCU，所述无线通信模块用于将主控MCU计算得到的待检测体的倾向位移发送至数据采集中心服务器；

所述电源管理模块连接主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块，所述电源管理模块用于为主控MCU、倾角传感器、激光测距传感器及无线通信模块供电。

2.根据权利要求1所述无线倾角及位移监控装置，其特征在于，所述倾角传感器为双轴倾角传感器。

3.根据权利要求1所述无线倾角及位移监控装置，其特征在于，所述无线通信模块为窄带物联网模组。

4.根据权利要求1所述无线倾角及位移监控装置，其特征在于，还包括电子罗盘，所述电子罗盘连接于主控MCU，所述电子罗盘用于检测待检测体的监测点倾斜方向。

5.根据权利要求1所述无线倾角及位移监控装置，其特征在于，还包括报警指示灯，所述报警指示灯连接于主控MCU；

所述主控MCU还用于判断倾向位移是否超过预设阈值，若超过预设阈值时，通过无线通信模块向数据采集中心服务器发送预警信息，并控制报警指示灯亮起。

6.根据权利要求1所述无线倾角及位移监控装置，其特征在于，所述主控MCU还用于当判断待检测体的监测点的倾斜角度未发生变化，则控制倾角传感器、激光测距传感器在预设时间内进入休眠，同时进入低消耗模式。

7.一种无线倾角及位移监控系统，其特征在于，包括无线倾角及位移监控装置、基站及数据采集中心服务器；

所述无线倾角及位移监控装置为权利要求1至6任一所述无线倾角及位移监控装置；

所述基站用于无线通信模块连接于数据采集中心服务器；

所述数据采集中心服务器用于接收并存储无线倾角及位移监控装置发送的待检测体的倾斜角度、垂直高度及倾向位移。