CN218916419U - 一种地质滑坡监测设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种地质滑坡监测设备，该地质滑坡监测设备包括：微处理器、通信模块、加速度传感器、雨量传感器、深部位移传感器、GNSS定位模块、数据存储器和与所述通信模块以及所述GNSS定位模块电性连接的天线；其中，所述微处理器分别与所述通信模块、所述加速度传感器、所述雨量传感器、所述深部位移传感器、所述GNSS定位模块和所述数据存储器电性连接，所述微处理器与所述通信模块之间设置有第一开关。该设备大大降低了地质滑坡监测的成本。并且，微处理器与通信模块之间设置有第一开关，通过第一开关控制通信模块断电或者上电，在不影响数据上报的前提下大大降低了地质滑坡监测设备的功耗。

Description

一种地质滑坡监测设备

技术领域

本申请涉及监测技术领域，特别是涉及一种地质滑坡监测设备。

背景技术

滑坡是地质灾害最严重的类型之一，对居住在山区的人们的生命和财产造成严重的威胁，破坏公路造成交通瘫痪，破坏沿线的石油天然气管道造成重大的经济损失和环境破坏，库区滑坡会造成水位变化，严重影响大坝安全。滑坡的危害是巨大的，因此，地质滑坡监测具有重要的社会意义和经济意义。那么，对于本领域技术人员来说，提供一种低功耗且功能多样的地质滑坡监测设备是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

基于此，本申请提供一种低功耗的地质滑坡监测设备，能够大大降低地质滑坡监测成本。

第一方面，本申请提供一种地质滑坡监测设备，包括：微处理器、通信模块、加速度传感器、雨量传感器、深部位移传感器、GNSS定位模块、数据存储器和与所述通信模块以及所述GNSS定位模块电性连接的天线；

其中，所述微处理器分别与所述通信模块、所述加速度传感器、所述雨量传感器、所述深部位移传感器、所述GNSS定位模块和所述数据存储器电性连接，所述微处理器与所述通信模块之间设置有第一开关。

在其中一个实施例中，所述通信模块支持休眠模式和/或超低功耗模式；

所述微处理器包括：用于休眠模式控制的第一引脚和用于超低功耗模式控制的第二引脚。

在其中一个实施例中，所述微处理器与所述GNSS定位模块之间设置有第二开关。

在其中一个实施例中，还包括：加密芯片；

其中，所述微处理器通过第三开关与所述加密芯片电性连接。

在其中一个实施例中，所述通信模块包括Lora模块和/或移动通信模块。

在其中一个实施例中，还包括：与所述微处理器电性连接的外接接口。

在其中一个实施例中，所述外接接口包括RS485接口和/或RS232接口。

在其中一个实施例中，还包括：显示屏和指示灯；所述显示屏和所述指示灯均与所述微处理器电性连接，所述显示屏外壳为有机玻璃材料。

在其中一个实施例中，还包括：外壳；所述外壳包括中间部分和围绕所述中间部分的边缘部分，所述中间部分为平面状，所述边缘部分为曲面状。

在其中一个实施例中，所述通信模块为具有全网通的EC600CAT1。

本申请实施例提供的地质滑坡监测设备，包括：微处理器、通信模块、加速度传感器、雨量传感器、深部位移传感器、GNSS定位模块、数据存储器和与通信模块以及GNSS定位模块电性连接的天线，使得地质滑坡监测设备可以采集滑坡隐患点的雨量数据、加速度数据、深部位移数据以及定位数据等多维度的数据，即仅需在滑坡隐患点布设地质滑坡监测设备就可以实现多维数据的采集，大大降低了地质滑坡监测的成本。并且，微处理器与通信模块之间设置有第一开关，通过第一开关控制通信模块断电或者上电，降低了通信模块无用工作时间，在不影响数据上报的前提下大大降低了地质滑坡监测设备的功耗。

附图说明

图1为本申请实施例提供的地质滑坡监测设备的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的地质滑坡监测设备的另一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的地质滑坡监测设备的又一种结构示意图；

附图标记说明：

101：微处理器；         102：通信模块；         103：加速度传感器；

104：雨量传感器；       105：深部位移传感器；   106：GNSS定位模块；

107：数据存储器；       108：天线；             109：第一开关；

110：第二开关；         111：加密芯片；         112：第三开关；

113：外接接口；         114：显示屏；           115：指示灯。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

目前，用于滑坡地质灾害监测的设备通常由太阳能电池板和蓄电池提供供电，设备功耗会直接影响所需配置的太阳能电池板的功率和蓄电池的容量。在设备功耗较高时，为了提高设备的续航时间，往往会使用大功率的太阳能电池板以及大容量蓄电池，这样，不仅导致太阳能电池板和蓄电池成本增加，还会导致运输与安装成本增加。为此，本申请实施例提供的地质滑坡监测设备，不仅具有采集滑坡隐患点多维度数据的功能，还能够降低相关模块的无用工作时间，从而极大地降低设备的功耗，进而降低了滑坡监测的成本。接下来，对地质滑坡监测设备进行具体介绍：

图1为本申请实施例提供的地质滑坡监测设备的一种结构示意图。如图1所示，该地质滑坡监测设备可以包括：微处理器101、通信模块102、加速度传感器103、雨量传感器104、深部位移传感器105、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)定位模块106、数据存储器107和与通信模块102以及GNSS定位模块106电性连接的天线108。

其中，微处理器101分别与通信模块102、加速度传感器103、雨量传感器104、深部位移传感器105、GNSS定位模块106和数据存储器107电性连接，微处理器101与通信模块102之间设置有第一开关108。

微处理器101为低功耗微处理器，功能完善，接口充足，功耗低，具有良好的业务运行能力。例如，采用STM32L4R5ZIT6作为微处理器，其具有高性能、低功耗的特性，适合低功耗的设计需求。

通信模块102用于将地质滑坡监测设备采集的相关监测数据上传至后台服务器。可选地，通信模块102可以包括Lora模块和/或移动通信模块，即在一些偏远地区无移动通信网络的情况下，地质滑坡监测设备可以通过Lora模块上传监测数据，在具有移动通信网络的情况下，可以通过移动通信模块上传监测数据，上述移动通信模块支持3G、4G或者5G等通信制式。可选地，通信模块102支持多种功耗不同的休眠模式，例如普通休眠模式和/或超低功耗模式，相比普通休眠模式，超低功耗模式可以获得更低的功耗。例如，普通休眠模式进入休眠状态需要10s，超低功耗模式进入休眠状态仅需2s，超低功耗模式的功耗仅为普通休眠模式的1/5。可选地，通信模块102为具有全网通的EC600CAT1，其可以实现更低的功耗。对应地，微处理器101可以包括用于第一休眠模式控制的第一引脚和用于第二休眠模式控制的第二引脚，第二休眠模式小于第一休眠模式的功耗，微处理器101可以通过第一引脚或者第二引脚控制通信模块102进入对应的模式。示例性地，微处理器101通过第一引脚控制通信模块102在普通休眠模式和唤醒模式之间切换，通过第二引脚控制通信模块102在超低功耗模式和唤醒模式之间切换。

加速度传感器103用于采集自身倾斜角度的变化以及所在地层的加速度数据。雨量传感器104用于采集滑坡隐患点附近的雨量数据，例如，该雨量传感器104可以为翻斗式雨量计。深部位移传感器105用于采集滑坡隐患点地表以下地层的位移变化数据。也就是说，地质滑坡监测设备可以通过上述多种传感器设备采集滑坡隐患点的多维数据，实现了多功能集于一体的效果。

GNSS定位模块106用于采集位置数据，其支持北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统以及伽利略卫星导航系统的一种或多种。GNSS定位模块106可以包括GNSS信号捕获解析装置和GNSS解算定位装置，通过GNSS信号捕获解析装置完成各种卫星信号的接收和解析，并通过GNSS解算定位装置对解析结果进行相应地计算，从而得到位置数据。

上述数据存储器107用于监测数据的存储。上述天线108可以包括与移动通信模块电性连接的第一天线，与Lora模块电性连接的第二天线以及与GNSS定位模块106电性连接的第三天线。其中，第一天线和第二天线可以为阵列天线，用于无线通信的信号搜索工作；第三天线主要可以保证接收北斗等其它卫星信号。

在实际应用中，考虑到滑坡是一个持续变化的过程，因此，在通信模块102的使用过程中，可以通过减少其无用的工作时间来降低功耗，即在发生滑坡灾害需要上传数据时，让通信模块102处于工作状态，以便及时上传隐患点的监测数据，在长时间没有发生滑坡灾害无需上传数据时，可以将通信模块102做断电处理，以节省功耗。基于此原理，上述微处理器101与通信模块102之间设置有第一开关109，微处理器101通过控制第一开关109的状态，实现在不需要上传数据时控制通信模块102断电，以及在需要上传数据时控制通信模块102上电。在通信模块102上电之后，还可以结合实际情况，控制通信模块102进入超低功耗模式、休眠模式或者唤醒模式。

在本实施例中，地质滑坡监测设备可以采集滑坡隐患点的雨量数据、加速度数据、深部位移数据以及定位数据等多维度的数据，即仅需在滑坡隐患点布设地质滑坡监测设备就可以实现多维数据的采集，大大降低了地质滑坡监测的成本。并且，微处理器与通信模块之间设置有第一开关，通过第一开关控制通信模块断电或者工作，降低了通信模块无用工作时间，在不影响数据上报的前提下大大降低了地质滑坡监测设备的功耗。

在一个实施例中，可选地，如图2所示，上述微处理器101与GNSS定位模块106之间也可以设置有第二开关110，微处理器101通过控制第二开关110的状态，实现在不需要采集位置数据时控制GNSS定位模块106断电，以及在需要采集位置数据时控制GNSS定位模块106上电，降低了GNSS定位模块106的无用工作时间，从而降低了地质滑坡监测设备的功耗。

继续参见图2，上述地质滑坡监测设备还可以包括：加密芯片111，微处理器101通过第三开关112与加密芯片111电性连接。加密芯片111用于对监测数据进行加密处理，防止监测数据的泄露，提高了数据的安全性。上述微处理器101与加密芯片111之间也可以设置有第三开关112，微处理器101通过控制第三开关112的状态，实现在不需要上传数据时控制加密芯片111断电，以及在需要上传数据时控制加密芯片111上电，降低了加密芯片111的无用工作时间，从而降低了地质滑坡监测设备的功耗。其中，上述第一开关109、第二开关110和第三开关112可以采用TMI6263BH，其响应速度快，性能稳定，性价比高。

具体的控制过程如下：

加速度传感器103实时采集自身的加速度数据，雨量传感器104实时采集隐患点附近的雨量数据，微处理器101将加速度数据与第一预设阈值进行对比，并根据对比结果确定地质滑坡监测设备是否处于静态，以及根据雨量数据确定隐患点是否下雨，若确定地质滑坡监测设备处于非静态且隐患点下雨，表明有可能会发生滑坡灾害，具有监测数据上传需求，此时可以控制第一开关109、第二开关110和第三开关112闭合，以使通信模块102、GNSS定位模块106以及加密芯片111上电，便于后续监测数据的上传；若确定地质滑坡监测设备处于静态或者隐患点没有下雨，表明在未来一段时间内发生滑坡灾害的概率较低，在此时间段内没有监测数据上传需求，则可以控制第一开关109、第二开关110和第三开关112断开，以使通信模块102、GNSS定位模块106以及加密芯片111断电，从而降低地质滑坡监测设备的功耗。

在通信模块102上电之后，微处理器101可以通过第二引脚向通信模块102发送相应的电平信号，控制通信模块102进入超低功耗模式或者普通休眠模式。接着，继续监测各传感器采集的数据，若实时采集的加速度数据大于第二预设阈值且深部位移传感器105采集的位移变化数据也大于预设位移阈值，则唤醒通信模块102，以将实时采集的监测数据通过通信模块102上传至后台服务器。其中，第二预设阈值大于第一预设阈值。

在本实施例中，微处理器可以通过第二开关控制GNSS定位模块的断电，以及通过第三开关控制加密芯片的断电，还可以结合实际情况控制通信模块进入普通休眠模式或者超低功耗模式，减少了通信模块、GNSS定位模块和加密芯片的无用工作时间，进一步降低了地质滑坡监测设备的功耗。

在一个实施例中，可选地，如图3所示，地质滑坡监测设备还可以包括与微处理器101电性连接的外接接口113，以通过外接接口113扩展设备的功能。例如，可以通过外接接口113连接摄像模块，通过摄像模块实现对隐患点周围环境图像的采集，可进一步获得滑坡点更详实的数据，提高了后续数据分析结果的准确性。这样，仅需在滑坡隐患点布设地质滑坡监测设备即可实现多维数据的采集，大大降低了地质滑坡监测的成本。可选地，上述外接接口113可以包括RS485接口和/或RS232接口。

继续参见图3，在一个实施例中，可选地，地质滑坡监测设备还可以包括显示屏114和指示灯115；显示屏114和指示灯115均与微处理器101电性连接，显示屏114外壳为有机玻璃材料。

具体的，显示屏114可以显示电池组的剩余电量，也可以显示当前时间。指示灯115用于指示地质滑坡监测设备的工作状态，其工作状态包括正常工作状态以及异常工作状态，不同的工作状态通过指示灯114发出的不同颜色光进行区分。可选地，指示灯115可以为发光二极管(Light-Emitting Diode Light，LED)。

可选地，地质滑坡监测设备还设置有外壳，作为整机的保护外壳，主要保障内部各种电路的正常运行，防水防尘防电，同时，防止外界的信号干扰和外力的破坏。可选地，上述外壳为聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的合成材料，上述外壳包括中间部分和围绕中间部分的边缘部分，中间部分为平面状，边缘部分为曲面状。通过这样的结构设置，便于雨水的快速流走，不会积聚在设备的外壳内，实现了对设备的保护。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，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，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地质滑坡监测设备，其特征在于，包括：微处理器、通信模块、加速度传感器、雨量传感器、深部位移传感器、全球导航卫星系统GNSS定位模块、数据存储器和与所述通信模块以及所述GNSS定位模块电性连接的天线；

其中，所述微处理器分别与所述通信模块、所述加速度传感器、所述雨量传感器、所述深部位移传感器、所述GNSS定位模块和所述数据存储器电性连接，所述微处理器与所述通信模块之间设置有第一开关。

2.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，所述通信模块支持多种功耗不同的休眠模式；

所述微处理器包括：用于第一休眠模式控制的第一引脚和用于第二休眠模式控制的第二引脚，其中，所述第二休眠模式小于所述第一休眠模式的功耗。

3.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，所述微处理器与所述GNSS定位模块之间设置有第二开关。

4.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，还包括：加密芯片；

其中，所述微处理器通过第三开关与所述加密芯片电性连接。

5.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，所述通信模块包括Lora模块和/或移动通信模块。

6.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，还包括：与所述微处理器电性连接的外接接口。

7.根据权利要求6所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，所述外接接口包括RS485接口和/或RS232接口。

8.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，还包括：显示屏和指示灯；所述显示屏和所述指示灯均与所述微处理器电性连接，所述显示屏外壳为有机玻璃材料。

9.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，还包括：外壳；所述外壳包括中间部分和围绕所述中间部分的边缘部分，所述中间部分为平面状，所述边缘部分为曲面状。

10.根据权利要求1所述的地质滑坡监测设备，其特征在于，所述通信模块为具有全网通的EC600CAT1。

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