CN210952786U - 用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器及监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器及监测系统，低功耗抗干扰倾角传感器包括：MCU微处理器、3轴MEMS加速度芯片；所述3轴MEMS加速度芯片与MCU微处理器之间设置有低通数字滤波器I、高通数字滤波器II；所述MCU微处理器连接有温度传感器、近场射频芯片、窄带通信模块，所述近场射频芯片连接于内置近场天线，所述窄带通信模块连接于内置窄带天线。该系统包括低功耗抗干扰倾角传感器以及手持机、服务器，本实用新型有效降低了传感器的外部干扰，提高了稳定性，扩大了设备适用场景，结构简单，功耗低，小型化，易于安装和维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及灾害防治技术领域，尤其是涉及一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器及监测系统。
背景技术
我国地质灾害频发,富源广阔,对山体滑坡的自动化监测已经成为保护国家和人民生命财产的重要手段.为了降低功耗，节省安装成本，降低复杂度，基于微机电传感器的监测设备开始广泛使用。然而，微机电传感器的抗干扰能力相对较弱，对于在复杂环境下的外界干扰一直是制约传感器在山体滑坡领域大规模使用的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器及监测系统，其可以实现简便布设，降低成本提高布设密度，克服复杂环境的干扰。
为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其包括：MCU微处理器(10)、3轴MEMS加速度芯片(20)；所述3轴MEMS加速度芯片(20)与MCU微处理器(10)之间设置有低通数字滤波器I(30)、高通数字滤波器II(40)；所述MCU微处理器(10) 连接有温度传感器(50)、近场射频芯片(60)、窄带通信模块(70)，所述近场射频芯片(60)连接于内置近场天线(80)，所述窄带通信模块(70)连接于内置窄带天线(90)。
进一步，低功耗抗干扰倾角传感器采用电池供电。
进一步，低功耗抗干扰倾角传感器安装于岩土表面。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过黏连剂粘接于岩层表面。
一种用于山体滑坡的监测系统，其包括低功耗抗干扰倾角传感器以及手持机、服务器；所述服务器用于接收消除干扰的传感器检测数据；所述手持机无线连接于低功耗抗干扰倾角传感器并通过手持机定位低功耗抗干扰倾角传感器的位置。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器在一个滑坡表面上设置有10-20个。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部或者通过黏连剂粘接于岩层表面。
本实用新型具有如下有益效果：本实用新型有效降低了传感器的外部干扰，提高了稳定性，扩大了设备适用场景，结构简单，功耗低，小型化，易于安装和维护。
附图说明
图1为本实用新型第一实施方式中用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器原理图。
图2为本实用新型第二实施方式中用于山体滑坡的监测系统原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。
本实用新型的第一实施方式提供了一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器(以下简称“传感器”)，参见图1，其包括：MCU微处理器10、3 轴MEMS加速度芯片20、低通数字滤波器I30、高通数字滤波器II40、温度传感器50、近场射频芯片60、窄带通信模块70、内置近场天线80、内置窄带天线 90。
其中，3轴MEMS加速度芯片20与MCU微处理器10之间设置有低通数字滤波器I30、高通数字滤波器II40，MCU微处理器10连接有温度传感器50、近场射频芯片60、窄带通信模块70，所述近场射频芯片60连接于内置近场天线80，所述窄带通信模块70连接于内置窄带天线90。
传感器通过将三轴加速度MEMS芯片的实时采样值进行温度补偿后，分离低频部分信号，计算与传感器安装时重力加速度的偏移，获得传感器倾角值。同时，将加速度信号分离出高频部分，消除重力的分量以后，将信号进行频域变换，分离出的车辆振动特征信号，动物触碰活动特征信号，低频率振动信号,并在传感器内部计算出低频域振动能量,作为评估滑坡体受到外力影响的重要指标。利用以上分离出的特征信号消除干扰，再将传感器倾角值和加速度信号通过窄带通信模块发送给服务器，进行山体滑坡的监测。
该传感器可以近场无线通讯，以近场无线通讯模块连结外界的手持装置。当然，通过远场无线通信网络和近场无线通信网络两种方式进行通信，通信效果更好，诸如通过NB-IoT通讯。
值得一提的是，低功耗抗干扰倾角传感器采用电池供电，由于该传感器整体功耗较低，仅仅依靠电池在野外可以工作三年以上。
进一步，低功耗抗干扰倾角传感器安装于岩土表面。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部。
进一步，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过黏连剂粘接于岩层表面。
本实用新型的第二实施方式提供了一种用于山体滑坡的监测系统，参见图2，其包括低功耗抗干扰倾角传感器以及手持机、服务器。所述服务器用于接收消除干扰的传感器检测数据；所述手持机无线连接于低功耗抗干扰倾角传感器并通过手持机定位低功耗抗干扰倾角传感器的位置。
传感器将采集到的倾角数据、振动折合能量数据，加速度峰值数据，外界温度等相关数据在传感器内部消除干扰以后，发回服务器，由服务器对数据进行研判。
所述低功耗抗干扰倾角传感器在一个滑坡表面上设置有10-20个，通过集群大数据分析，研判整个滑坡面的运动趋势。
所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部或者通过黏连剂粘接于岩层表面。在工作人员巡查时，通过手持机定位传感器。
传感器安装在滑坡体表面，对于土质滑坡体，通过刚性连接装置牢固钉入土内部，对于岩质滑坡体，通过专业黏连剂将传感器和岩层固定。
安装完成以后，利用手持机采集GPS位置(传感器可以安装GPS通信模块)，并通过无线通讯对传感器进行归零校准。
传感器无间断的采集倾角，加速度，温度等数据，并进行模式判断，滤除车辆、动物等干扰信号，将计算完成的倾角，加速度峰值，温度，振动能量数值通过无线传回服务器。
对于没有移动信号的地区，通过增加卫星转发装置传回服务器。
在服务器收到滑坡体上多处传感器数据以后，进行综合研判，最终形成对被监测体的综合判断。
传感器在工作一段时间后，根据服务器的研判，能够远程对传感器进行再校准和优化算法配置。
本实用新型所涉及到的软件部分均已申请软件著作权，软件著作权证书号为2019SR0861837《展为物联网地灾监测分析软件1.01》。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其特征在于，其包括：MCU微处理器(10)、3轴MEMS加速度芯片(20)；
所述3轴MEMS加速度芯片(20)与MCU微处理器(10)之间设置有低通数字滤波器I(30)、高通数字滤波器II(40)；
所述MCU微处理器(10)连接有温度传感器(50)、近场射频芯片(60)、窄带通信模块(70)，所述近场射频芯片(60)连接于内置近场天线(80)，所述窄带通信模块(70)连接于内置窄带天线(90)。
2.根据权利要求1所述的用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其特征在于，低功耗抗干扰倾角传感器采用电池供电。
3.根据权利要求1所述的用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其特征在于，低功耗抗干扰倾角传感器安装于岩土表面。
4.根据权利要求3所述的用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其特征在于，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部。
5.根据权利要求3所述的用于山体滑坡监测的低功耗抗干扰倾角传感器，其特征在于，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过黏连剂粘接于岩层表面。
6.一种用于山体滑坡的监测系统，其特征在于，其包括如权利要求1-5任一项所述的低功耗抗干扰倾角传感器以及手持机、服务器；
所述服务器用于接收消除干扰的传感器检测数据；
所述手持机无线连接于低功耗抗干扰倾角传感器并通过手持机定位低功耗抗干扰倾角传感器的位置。
7.根据权利要求6所述的用于山体滑坡的监测系统，其特征在于，所述低功耗抗干扰倾角传感器在一个滑坡表面上设置有10-20个。
8.根据权利要求6所述的用于山体滑坡的监测系统，其特征在于，所述低功耗抗干扰倾角传感器通过刚性连接装置安装于土内部或者通过黏连剂粘接于岩层表面。
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| CN112130175A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-25 | 中国地质环境监测院 | 一种地质监测系统及方法 |
| CN112987057A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-18 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 一种滑坡灾害监测设备 |
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