CN218765253U - 一种可远程操作的无线倾角检测仪装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，包括主机和接收机，主机的第一主控芯片的输入端与三维角度测量模块和音频采样模块的输出端电连接，第一主控芯片的输出端与OLED显示模块、语音播报模块和音频发射模块的输入端电连接，第一LORA控制模块与第一主控芯片电连接；接收机的第二主控芯片的输出端与显示屏的输入端电连接，第二LORA控制模块与第二主控芯片电连接。本申请提供的可远程操作的无线倾角检测仪装置，通过LORA控制模块增加了主机和接收机之间的通信距离，使用高精度三维角度测量模块和低漂移音频采样模块放大音频信号，二者相互之间不存在干扰，全方位的监测余震参数。

Description

一种可远程操作的无线倾角检测仪装置

技术领域

本申请涉及倾角监测仪技术领域，具体涉及一种可远程操作的无线倾角检测仪装置。

背景技术

倾角监测仪是用于三维空间内的全方位倾角、加速度、振动(频率、振幅)测量的装置，适用于崩塌、滑坡等地质灾害监测。

现有的倾角监测仪包括主机和接收机，但是接收机和主机之间的通信距离太短，一般不超过300米，且接收机没有使用显示屏，只能提示主机报警，不能实时显示报警参数，其只能采集音频幅值或者只能采集三维倾角值，不能全方位的反应主机所处余震环境的参数，而且功耗较大，待机时间小于12小时。

发明内容

为此，本申请提供一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，以解决现有技术存在的接收机和主机之间通信距离较短、不能全方位的反应主机所处余震环境的参数问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，包括主机和接收机，所述主机包括第一主控芯片、三维角度测量模块、OLED显示模块、第一LORA控制模块、音频采样模块、音频发射模块和语音播报模块，所述三维角度测量模块用来测量三维空间的角度值，所述第一主控芯片的输入端与所述三维角度测量模块和所述音频采样模块的输出端电连接，所述第一主控芯片的输出端与所述OLED显示模块、所述语音播报模块和所述音频发射模块的输入端电连接，所述第一LORA控制模块与所述第一主控芯片电连接；

所述接收机包括第二主控芯片、显示屏、第二LORA控制模块和音频接收模块，所述第二主控芯片的输入端与所述音频接收模块的输出端电连接，所述第二主控芯片的输出端与所述显示屏的输入端电连接，所述第二LORA控制模块与所述第二主控芯片电连接；

所述音频发射模块与所述音频接收模块通讯连接，所述第一LORA控制模块与所述第二LORA控制模块通讯连接。

作为优选，所述主机还包括第一按键阵列模块，所述第一按键阵列模块的输出端与所述第一主控芯片的输入端电连接。

作为优选，所述主机还包括第一电量采集模块，所述第一电量采集模块的输出端与所述第一主控芯片的输入端电连接。

作为优选，所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的型号均为STM32G070CBT6。

作为优选，所述接收机还包括4G传输模块，所述4G传输模块的输入端与所述第二主控芯片的输出端电连接。

作为优选，所述第一LORA控制模块和所述第二LORA控制模块均为2.4GLORA模块。

作为优选，所述显示屏为7寸显示屏。

作为优选，所述第一主控芯片通过SPI接口与所述OLED显示模块电连接。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

本申请提供了一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，包括主机和接收机，主机包括第一主控芯片、三维角度测量模块、OLED显示模块、第一LORA控制模块、音频采样模块、音频发射模块和语音播报模块，第一主控芯片的输入端与三维角度测量模块和音频采样模块的输出端电连接，第一主控芯片的输出端与OLED显示模块、语音播报模块和音频发射模块的输入端电连接，第一LORA控制模块与第一主控芯片电连接；接收机包括第二主控芯片、显示屏、第二LORA控制模块和音频接收模块，第二主控芯片的输入端与音频接收模块的输出端电连接，第二主控芯片的输出端与显示屏的输入端电连接，第二LORA控制模块与第二主控芯片电连接。本申请提供的可远程操作的无线倾角检测仪装置，通过LORA控制模块增加了主机和接收机之间的通信距离，使用高精度三维角度测量模块测量三维空间XYZ三个方向的角度值，实现了全方位的监测余震参数。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请提供的一种可远程操作的无线倾角检测仪装置的主机结构框图；

图2为本申请提供的一种可远程操作的无线倾角检测仪装置的接收机结构框图。

附图标记说明：

1、主机；101、第一主控芯片；102、三维角度测量模块；103、OLED显示模块；104、第一按键阵列模块；105、第一电量采集模块；106、语音播报模块；107、第一LORA控制模块；108、音频采样模块；109、音频发射模块；2、接收机；201、第二主控芯片；202、显示屏；203、第二按键阵列模块；204、第二电量采集模块；205、4G传输模块；206、第二LORA控制模块；207、音频接收模块。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

本申请提供了一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，包括主机1和接收机2。

请参阅图1，主机1包括第一主控芯片101、三维角度测量模块102、OLED显示模块103、第一按键阵列模块104、第一电量采集模块105、语音播报模块106、第一LORA控制模块107、音频采样模块108和音频发射模块109，其中，第一主控芯片101的型号优选为STM32G070CBT6，第一LORA控制模块107为2.4GLORA模块，第一LORA控制模块107的型号优选为E28-2G4T12S，三维角度测量模块102的型号优选为JY60，音频采样模块108的型号优选为SR_FRS_0W5U；第一主控芯片101的输入端与三维角度测量模块102、第一按键阵列模块104、第一电量采集模块105、音频采样模块108的输出端电连接，第一主控芯片101的输出端与OLED显示模块103、语音播报模块106和音频发射模块109的输入端电连接，第一LORA控制模块107与第一主控芯片101电连接。

具体的，第一主控芯片101通过SPI接口读取三维角度测量模块102测量的角度原始数据，经过处理后通过SPI发送显示数据至OLED显示模块103显示相关信息；通过IO口读取第一按键阵列模块104的阵列状态；通过第一电量采集模块105采集电池电量；通过单线串口发送指令控制语音播报模块106进行语音播报；通过音频采样模块108采集音频信号幅值，滤波整形后获得音频有效幅值；通过第一LORA控制模块107接收接收机2发来的控制指令，通过第一LORA控制模块107发送三维角度变化量、音频幅值、主机电量等数据至接收机2；控制音频发射模块109工作。

三维角度测量模块102用来测量三维空间XYZ三个方向的角度值，XY轴测量范围为-180°～+180°，精度为0.01°，Z轴测量范围为-90～+90°，精度为0.01°，第一主控芯片101使用卡尔曼滤波算法将三维角度测量模块102输出的原始值换算成三位角度值，显示在OLED显示模块103上，实现了全方位的监测余震参数。

2.4寸低功耗的OLED显示模块103与第一主控芯片101通过SPI接口通信，分画面显示主机1的连接状态、报警状态、电量信息、所处位置的三维角度和三维角度实时变化量等。

第一按键阵列模块104用来设置倾角报警阈值，当主机1三维角度中的任何一维角度变化量大于设置阈值，主机1循环发出语音播报和警笛声，静音按键可打开和关闭报警。

主机1由电池供电，第一主控芯片101通过第一电量采集模块105实时采集电池剩余电量，并将电池电量显示在OLED显示模块103上，第一电量采集模块105为ADC电路。

语音播报模块106用来播报语音信息和警笛声；第一LORA控制模块107用来无线接收接收机2发送的指令并通过UART串口发送至第一主控芯片101，UART串口接收第一主控芯片101发送的数据信息无线发送至接收机2。

音频采样模块108用来对采样的音频原始数据整形滤波；音频发射模块109用来发射采样的音频信号至接收机2。

请参阅图2，接收机2包括第二主控芯片201、显示屏202、第二按键阵列模块203、第二电量采集模块204、4G传输模块205、第二LORA控制模块206和音频接收模块207，其中，第二主控芯片201的型号优选为STM32G070CBT6，显示屏202为7寸显示屏，第二LORA控制模块206为2.4GLORA模块，型号优选为E28-2G4T12S；第二主控芯片201的输入端与第二按键阵列模块203、第二电量采集模块204和音频接收模块207的输出端电连接，第二主控芯片201的输出端与显示屏202和4G传输模块205的输入端电连接，第二LORA控制模块206与第二主控芯片201电连接。

具体的，第二主控芯片201通过UART串口发送显示数据至7寸显示屏202中进行显示；通过IO口读取第二按键阵列模块203的按键阵列状态；通过第二电量采集模块204采样电池电量；通过串口将三维角度变化量、主机电量、接收机电量、主机音频幅值等数据发送至4G传输模块205；通过第二LORA控制模块206接收主机1发来的三维角度变化量、音频幅值、主机1的电量等数据，通过第二LORA控制模块206发送控制指令至主机1；控制音频接收模块207工作。

显示屏202用来显示第二主控芯片201通过UART串口发送的三维倾角变化量、主机电量值、主机音频幅值等信息。

第二按键阵列模块203用来选择与接收机2通信的主机，设置三维角度报警阈值、打开主机报警功能、关闭主机报警功能、搜寻主机、打开主机语音功能以及关闭主机语音功能。

接收机2由电池供电，第二主控芯片201通过第二电量采集模块204实时采集电池剩余电量，并将剩余电量显示在显示屏202上。

4G传输模块205用来将三维角度变化量、主机电量、接收机电量、主机音频幅值等数据发送至云平台，通过网页和手机APP都可查看。

第二LORA控制模块206用来无线接收主机1发送的数据信息并通过UART串口发送至第二主控芯片201，UART串口接收第二主控芯片201发送的指令无线发送至主机1。

音频接收模块207用来接收主机1发送过来的音频信号。

本申请提供的可远程操作的无线倾角检测仪装置，接收机2可以采用轮询方式和四个主机定点通信，采用信道冲突算法，避免同一信道多个设备同是处于发送状态信号之间相互干扰。接收机2查询接收机2的地址并保存，主机1查询主机1的地址并保存，接收机2保存主机1的地址和发送消息序列号，接收机2将采集数据指令发送至主机1，主机1接收数据采集命令，判断命令中包含的主机地址、消息序列号是否和本机一致、一致则返回角度数据、倾角状态和音频幅值等信息；判断不一致则不作回应。

本申请提供的可远程操作的无线倾角检测仪装置使用卡尔曼滤波算法对采集的数据进行处理与分析，但是需要说明的是，本申请并未对算法本身进行改进，卡尔曼滤波算法本身属于现有技术。

本申请提供的可远程操作的无线倾角检测仪装置具有以下优势：

(1)采用新一代2.4GLORA模块，使用扩频技术，可使无线信号绕过障碍物，使得接收机和主机的有效通信距离增加至850米；

(2)使用高精度三维角度测量模块和低漂移音频采样模块放大音频信号，二者相互之间不存在干扰，全方位监测余震参数；

(3)接收机2使用7寸显示屏，实时显示4个主机通过LORA模块发送过来的数据；

(4)除保证LORA控制模块正常供电外，其余模块均断开供电，工作模式下通过LORA控制模块发送指令唤醒其他模块，使系统正常工作，整个系统待机时间大于20小时。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种可远程操作的无线倾角检测仪装置，包括主机和接收机，其特征在于，所述主机包括第一主控芯片、三维角度测量模块、OLED显示模块、第一LORA控制模块、音频采样模块、音频发射模块和语音播报模块，所述三维角度测量模块用来测量三维空间的角度值，所述第一主控芯片的输入端与所述三维角度测量模块和所述音频采样模块的输出端电连接，所述第一主控芯片的输出端与所述OLED显示模块、所述语音播报模块和所述音频发射模块的输入端电连接，所述第一LORA控制模块与所述第一主控芯片电连接；

所述接收机包括第二主控芯片、显示屏、第二LORA控制模块和音频接收模块，所述第二主控芯片的输入端与所述音频接收模块的输出端电连接，所述第二主控芯片的输出端与所述显示屏的输入端电连接，所述第二LORA控制模块与所述第二主控芯片电连接；

所述音频发射模块与所述音频接收模块通讯连接，所述第一LORA控制模块与所述第二LORA控制模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述主机还包括第一按键阵列模块，所述第一按键阵列模块的输出端与所述第一主控芯片的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述主机还包括第一电量采集模块，所述第一电量采集模块的输出端与所述第一主控芯片的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述第一主控芯片和所述第二主控芯片的型号均为STM32G070CBT6。

5.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述接收机还包括4G传输模块，所述4G传输模块的输入端与所述第二主控芯片的输出端电连接。

6.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述第一LORA控制模块和所述第二LORA控制模块均为2.4GLORA模块。

7.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述显示屏为7寸显示屏。

8.根据权利要求1所述的可远程操作的无线倾角检测仪装置，其特征在于，所述第一主控芯片通过SPI接口与所述OLED显示模块电连接。

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