CN216012329U - 一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，涉及地质灾害监测技术领域。其技术要点是：监测系统包括信息采集模块、主控制器模块、通讯模块、显示模块和供电模块，信息采集模块与主控制器模块连接，主控制器模块与通讯模块连接，通讯模块与显示模块连接，信息采集模块用于采集倾斜方向、倾角变化、受力变化，主控制器模块用于数据分析处理，通讯模块用于数据中转传输，显示模块用于数据统一集中显示。该监测系统在通信不发达的地区也可使用，有效解决公网网络无法覆盖的偏远地区数据通讯无法传输的问题。

Description

一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统

技术领域

本实用新型涉及地质灾害监测技术领域，具体为一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统。

背景技术

山体、护坡或高大物体容易受风化、降雨、雷电、地震等因素的影响，导致塌方、滑坡、倾倒等情况的发生。事故一旦出现，会对形成严重的安全隐患，也会对国家财产损失造成严重威胁。因此需要对山体、护坡等高大物体进行监测，以实现损害最小化。

目前的监测手段，大多采用功能单一的传感器，如震动传感器、伸缩传感器、角度传感器等对被测点状态进行监测取样。如需多项目监测，就要增加传感器的种类，同时也增加了施工任务量和难度。另外，现有的监测系统大多依靠通讯电缆、光纤或手机网络实现监测数据的相互通讯，在公网网络无法覆盖的偏远地区，数据通讯就成为无法解决的难题。

因此提出一种基于三轴加速度传感器与应变式传感器实现的现场组网式综合监测系统来解决以上问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于三轴加速度传感器与应变式传感器实现的现场组网式综合监测系统，有效解决公网网络无法覆盖的偏远地区数据通讯无法传输的问题。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，所述监测系统包括信息采集模块、主控制器模块、通讯模块、显示模块和供电模块，所述信息采集模块与所述主控制器模块连接，所述主控制模块与所述通讯模块连接，所述通讯模块与所述显示模块连接，所述信息采集模块用于采集倾斜方向、倾角变化、受力变化，所述主控制模块用于数据分析处理，所述通讯模块用于数据中转传输，所述显示模块用于数据统一集中显示，所述通讯模块采用LoRa通讯技术，所述通讯模块包括LoRaWAN终端，所述信息采集模块与所述LoRaWAN终端连接，所述LoRaWAN与以太网连接，所述通讯模块将主控器模块传递的信号进行中转，并传递至显示模块。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述信息采集模块包括三轴加速度传感器与应变式传感器，所述三轴加速度传感器与所述主控制模块连接，所述应变式传感器与所述主控制器模块连接，所述三轴加速度传感器用于测量被测量物体的倾斜方向、倾角的变化，所述应变式传感器用于检测被测物体支撑物与支撑面之间的力变化，并传递应力变化信号，所述信息采集模块还包括用于转换信号的模数转换器，所述模数转换器将应力信号转化为数字的应力信号。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主控制器模块采用单片机控制，所述单片机有效解决复杂算法，所述主控制器模块接受所述信息采集模块的应力变化信号，所述主控制器模块对应力变化信号进行分析处理并发出报警信号。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述显示模块采用监测分站与监测中心的分布结构，所述监测分站与所述监测中心用于将数据集中显示，所述显示模块包括监测结果报警模块，所述监测结果报警模块接收所述通讯模块中转的报警信号，能够在被测物倾倒、折断之前发出预警信号。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述供电模块采用太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池为各部件进行供电。

整个系统用于监测被测物个部分结构的应力变化，通过模数转换器将应变式传感器输出的应力信号转化为数字信号，主控制器模块监测到应力信号的变化后，输出一个报警信号，通讯模块通过LoRaWAN终端实现信号的中转传送，最后通过显示模块中的监测结构报警模块实现报警功能，可将LoRaWAN终端设置在附近电信通讯条件好的位置，实现监测数据中转功能，由于LoRa具有功耗低、传输距离远、自组网、网路信号强、具有唯一的识别码、无需考虑架设线路的特点，在通信不发达的地区也可使用，有效解决公网网络无法覆盖的偏远地区数据通讯无法传输的问题。

监测分站与监测中心的分布结构可以将数据统一集中显示，有利于减少监测分站的设备，极大地降低了系统成本，有利于系统的规模化、模块化。可以有效解决组织机构分散而数据需要相互联系的问题，监测中心与监测分站处于不同的区域，在业务上它们处理各自的数据，也需要彼此之间相互交换和处理。

附图说明

图1是本实用新型系统构成示意图；

图2是本实用新型监控单元构成示意图；

图3是本实用新型应变式传感器使用示意图；

图4是本实用新型山体作用力监测示意图；

图5是电力系统应用示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，监测系统包括信息采集模块、主控制器模块、通讯模块、显示模块和供电模块，信息采集模块与主控制器模块连接，主控制模块与通讯模块连接，通讯模块与显示模块连接，信息采集模块用于采集倾斜方向、倾角变化、受力变化，主控制模块用于数据分析处理，通讯模块用于数据中转传输，显示模块用于数据统一集中显示，通讯模块采用LoRa通讯技术，通讯模块包括LoRaWAN终端，信息采集模块与LoRaWAN终端连接，LoRaWAN与以太网连接，通讯模块将主控器模块传递的信号进行中转，并传递至显示模块。

信息采集模块包括三轴加速度传感器与应变式传感器，三轴加速度传感器与主控制模块连接，应变式传感器与主控制器模块连接，三轴加速度传感器用于测量被测量物体的倾斜方向、倾角的变化，应变式传感器用于检测被测物体支撑物与支撑面之间的力变化，并传递应力变化信号，信息采集模块还包括用于转换信号的模数转换器，模数转换器将应力信号转化为数字的应力信号。

如图3所示，对于无防护网的物体进行监测，在被测物首尾段预设钢索将拉力传感器串接于钢索之间，使用挂篮调整初装值，当被测物内部结构发生变化，产生向外的作用力时，会将力传至预设的钢索及其上面的传感器上，这一变化量传至主控单元进一步进行处理。

如图4所示，对于有防护网的物体监测，将压力传感器置于被测物与防护网之间，将防护网交叉点与传感器受力点相接，一方面，当被测物内部结构发生变化，势必产生向外的作用力生成一个在初始值基础上的一个增量变化，另一方面，如果防护网脱落、松弛时，也会将力的变化传至相关传感器上。位移信息采集模块内的三轴加速度传感器，会感知当前位移、角度等变化数据，这些变化量传至主控单元进一步处理。

主控制器模块采用单片机控制，单片机有效解决复杂算法，主控制器模块接受信息采集模块的应力变化信号，主控制器模块对应力变化信号进行分析处理并发出报警信号。

显示模块采用监测分站与监测中心的分布结构，监测分站与监测中心用于将数据集中显示，显示模块包括监测结果报警模块，监测结果报警模块接收通讯模块中转的报警信号，能够在被测物倾倒、折断之前发出预警信号。

供电模块采用太阳能蓄电池，太阳能蓄电池为各部件进行供电。

整个系统用于监测被测物个部分结构的应力变化，通过模数转换器将应变式传感器输出的应力信号转化为数字信号，主控制器模块监测到应力信号的变化后，输出一个报警信号，通讯模块通过LoRaWAN终端实现信号的中转传送，最后通过显示模块中的监测结果报警模块实现报警功能，可将LoRaWAN终端设置在附近电信通讯条件好的位置，实现监测数据中转功能，由于LoRa具有功耗低、传输距离远、自组网、网路信号强、具有唯一的识别码、无需考虑架设线路的特点，在通信不发达的地区也可使用，有效解决公网网络无法覆盖的偏远地区数据通讯无法传输的问题。

监测分站与监测中心的分布结构可以将数据统一集中显示，有利于减少监测分站的设备，极大地降低了系统成本，有利于系统的规模化、模块化。可以有效解决组织机构分散而数据需要相互联系的问题，监测中心与监测分站处于不同的区域，在业务上它们处理各自的数据，也需要彼此之间相互交换和处理。

本监测系统还可应用在铁路供电系统中，使用旁压是压力传感器置于电力传输线、铁路接触网承力索或电信通讯线上，可对线缆张力变化情况进行监测，同时加速度传感器可以对被测物体上的震动、倾角和位移情况进行监测。

本监测系统可以用在桅杆、广播电视发射天线、电力传输、铁路行业的护坡、山体、塔身、高层建筑等倾角、应力监测。尤其对偏远地区人力难于初级，通信不发达地区的物联网监测有着重要意义。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，其特征在于：所述监测系统包括信息采集模块、主控制器模块、通讯模块、显示模块和供电模块，所述信息采集模块与所述主控制器模块连接，所述主控制器模块与所述通讯模块连接，所述通讯模块与所述显示模块连接，所述信息采集模块用于采集倾斜方向、倾角变化、受力变化，所述主控制器模块用于数据分析处理，所述通讯模块用于数据中转传输，所述显示模块用于数据统一集中显示，所述通讯模块采用LoRa通讯技术，所述通讯模块包括LoRaWAN终端，所述信息采集模块与所述LoRaWAN终端连接，所述LoRaWAN与以太网连接，所述通讯模块将主控器模块传递的信号进行中转，并传递至显示模块。

2.根据权利要求1所述的一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，其特征在于：所述信息采集模块包括三轴加速度传感器与应变式传感器，所述三轴加速度传感器与所述主控制器模块连接，所述应变式传感器与所述主控制器模块连接，所述三轴加速度传感器用于测量被测量物体的倾斜方向、倾角的变化，所述应变式传感器用于检测被测物体支撑物与支撑面之间的力变化，并传递应力变化信号，所述信息采集模块还包括用于转换信号的模数转换器，所述模数转换器将应力信号转化为数字的应力信号。

3.根据权利要求1所述的一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，其特征在于：所述主控制器模块采用单片机控制，所述单片机有效解决复杂算法，所述主控制器模块接受所述信息采集模块的应力变化信号，所述主控制器模块对应力变化信号进行分析处理并发出报警信号。

4.根据权利要求1所述的一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，其特征在于：所述显示模块采用监测分站与监测中心的分布结构，所述监测分站与所述监测中心用于将数据集中显示，所述显示模块包括监测结果报警模块，所述监测结果报警模块接收所述通讯模块中转的报警信号，能够在被测物倾倒、折断之前发出预警信号。

5.根据权利要求1所述的一种三轴加速度传感器与应变式传感器的组网式监测系统，其特征在于：所述供电模块采用太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池为各部件进行供电。

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