一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，包括單片機控制芯片和三軸加速度芯片；所述的三軸加速度芯片實時監(jiān)測傳感器的加速度數(shù)據(jù)。本發(fā)明的傳感器通過設(shè)置的三軸加速度芯片能夠?qū)崿F(xiàn)定時被動采集或超閾值主動采集數(shù)據(jù)，從而降低的靜止?fàn)顟B(tài)下的功率消耗，能夠?qū)υO(shè)置于巖土體內(nèi)傳感器的加速度數(shù)據(jù)、空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)等多個參數(shù)同時監(jiān)測，采集、分析得到的數(shù)據(jù)高精度、高靈敏度；并能夠利用多個參數(shù)進(jìn)行自動安全診斷、自動預(yù)警、以及通過無線傳輸實現(xiàn)監(jiān)測信息共享的功能，同時三軸加速度芯片具有自動休眠和喚醒功能，功耗低。
【專利說明】
一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土體監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域，監(jiān)測設(shè)備的造價一直居高不下，且一套設(shè)備只能監(jiān)測單個指標(biāo)，導(dǎo)致多處巖土體處于無監(jiān)測狀態(tài)，危害人民群眾的財產(chǎn)和人身安全。一般的監(jiān)測設(shè)備對巖土體的監(jiān)測屬于定期被動采集，在所測指標(biāo)超出閾值時，無有效應(yīng)對方法；另外，由于監(jiān)測設(shè)備的功耗高，導(dǎo)致其無法在惡劣條件下對巖土體持續(xù)監(jiān)測。如何有效降低監(jiān)測設(shè)備造價、應(yīng)對超閾值狀況、主動多指標(biāo)監(jiān)測，都是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，為克服現(xiàn)有的巖土體監(jiān)測設(shè)備無法實現(xiàn)主動多指標(biāo)監(jiān)測的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于運動態(tài)勢監(jiān)測的傳感器，該傳感器實現(xiàn)了對多種數(shù)據(jù)的采集、分析、判斷和預(yù)警的功能，通過定期采集數(shù)據(jù)進(jìn)行多個參數(shù)同時監(jiān)測，如果超閾值還能夠主動采集數(shù)據(jù)，從而降低了功耗。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，包括:三軸加速度芯片和單片機控制芯片。所述的三軸加速度芯片實時監(jiān)測傳感器的加速度數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)未超出設(shè)定的閾值，則定時采集該加速度數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析獲得傳感器的空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)、空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則通過傳感器內(nèi)置的數(shù)據(jù)傳輸端口發(fā)送無線預(yù)警信號；如果所述的加速度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則激活三軸加速度芯片瞬時采集當(dāng)前加速度數(shù)據(jù)后輸入至單片機控制芯片；所述的單片機控制芯片用于將接收到的加速度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送。
[0005]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括GPS定位芯片，所述GPS定位芯片用于定位設(shè)置于巖土體內(nèi)的傳感器的位置。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括水位感知芯片，所述的水位感知芯片通過設(shè)置的水位探針實時監(jiān)測巖土體的水位是否超過設(shè)定的閾值，并將超出設(shè)定的閾值時的水位數(shù)據(jù)輸入至單片機控制芯片，所述的單片機控制芯片用于將接收到的水位數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括外殼和霍爾開關(guān)；所述的外殼為傳感器提供密封的存儲空間，所述的霍爾開關(guān)通過滑動外殼外部設(shè)置的磁鐵，繼而改變磁場后控制傳感器的開啟和關(guān)閉。
[0008]所述的傳感器在電源端接入電池的狀況下，將傳感器打入要待監(jiān)測的巖土體內(nèi)，通過GPS定位芯片確定傳感器所處位置，并通過水位感知端監(jiān)測巖體的滲流突變和關(guān)鍵水位，通過加速度感知端監(jiān)測巖土體的震動、空間形變以及相對形變的數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明的一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器優(yōu)點在于:
[0010]本發(fā)明的傳感器通過設(shè)置的三軸加速度芯片能夠?qū)崿F(xiàn)定時被動采集或超閾值主動采集相對數(shù)據(jù)，從而降低的靜止?fàn)顟B(tài)下的功率消耗，能夠?qū)υO(shè)置于巖土體內(nèi)傳感器的加速度數(shù)據(jù)、空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)等多個參數(shù)同時監(jiān)測，采集、分析得到的數(shù)據(jù)高精度、高靈敏度；并能夠利用多個參數(shù)進(jìn)行自動安全診斷、自動預(yù)警、以及通過無線傳輸實現(xiàn)監(jiān)測信息共享的功能；同時三軸加速度芯片具有自動休眠和喚醒功能，功耗低。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例中的一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所述的一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，包括單片機控制芯片和三軸加速度芯片；所述的三軸加速度芯片實時監(jiān)測傳感器的加速度數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)未超出設(shè)定的閾值，則定時采集該加速度數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析獲得傳感器的空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)、空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則通過傳感器內(nèi)置的數(shù)據(jù)傳輸端口發(fā)送無線預(yù)警信號；如果所述的加速度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則激活三軸加速度芯片瞬時采集當(dāng)前加速度數(shù)據(jù)后輸入至單片機控制芯片；所述的單片機控制芯片用于將接收到的加速度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送。
[0014]基于上述結(jié)構(gòu)的傳感器，所述的數(shù)據(jù)分析過程可包括:對每次采集的加速度值與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的加速度值進(jìn)行空間夾角計算，獲得空間角度改變量，即傳感器的空間形變數(shù)據(jù)，而利用每個傳感器的空間角度改變量減去規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)傳感器的空間角度改變量，能夠獲得相對空間角度改變量，即傳感器的相對形變數(shù)據(jù)。
[0015]另外，根據(jù)加速度值、空間形變值和相對形變值的大小位于設(shè)定的不同區(qū)間，可以分成不同的預(yù)警等級，并根據(jù)不同的預(yù)警等級發(fā)出不同的無線預(yù)警信號。加速度值可設(shè)有3g和8g兩個分界值，分為Og?3g、3g?8g、和大于8g三個等級，空間形變可設(shè)有2°和5°兩個分界值，分為0°?2°、2°?5°、和大于5°三個等級。相對形變可設(shè)有1°和3°兩個分界值，分為0°?1°、1°?3°、和大于3°三個等級。上述六個分界值在傳感器開機時，均可由接收端進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置。
[0016]所述的三軸加速度芯片具有自動休眠模式，在該模式下芯片能夠被動的定時采集處于靜止?fàn)顟B(tài)下的加速度值，所以平時在未發(fā)生震動的情況下其自動切換到休眠模式；如果傳感器發(fā)生震動且加速度值超過設(shè)定的閾值，此時觸發(fā)自動休眠模式中斷，三軸加速度芯片被自動喚醒，實現(xiàn)對加速度值的主動采集。加速度的閾值由三軸加速度芯片內(nèi)置的寄存器定位。在芯片的寄存器里提前設(shè)置好震動的加速度閥值。當(dāng)瞬間加速度的改變量超過閥值的時候，對應(yīng)的管腳會給單片機控制芯片一個高低信號，此時單片機控制芯片被激活，然后通過與三軸加速度芯片的數(shù)據(jù)通信串口獲取當(dāng)前的加速度值。
[0017]如圖1所示，基于上述結(jié)構(gòu)的傳感器，其還可包括GPS定位芯片和水位感知芯片，所述GPS定位芯片用于定位設(shè)置于巖土體內(nèi)的傳感器的位置。所述的水位感知芯片通過設(shè)置的水位探針實時監(jiān)測巖土體的水位是否超過設(shè)定的閾值，并將超出設(shè)定的閾值時的水位數(shù)據(jù)輸入至單片機控制芯片，所述的單片機控制芯片用于將接收到的水位數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送，然后可通過無線模塊傳輸?shù)讲杉嘶蚴殖謾C上。所述的水位感知芯片內(nèi)上可連接兩個金屬探針，當(dāng)水位沒過探針時電源接通，并發(fā)射高低電平信號至單片機控制芯片，此時表明水位到達(dá)了設(shè)定的閾值，當(dāng)單片機控制芯片接收到低電平信號時，表明水位處于正常狀態(tài)。
[0018]所述的傳感器還可包括外殼和霍爾開關(guān)；所述的外殼為傳感器提供密封的存儲空間，所述的霍爾開關(guān)通過滑動外殼外部設(shè)置的磁鐵，繼而改變磁場后控制傳感器的開啟和關(guān)閉，使得傳感器在保持密封的同時能夠控制其開閉。
[0019]實施例一
[0020]在本實施例中，利用上述結(jié)構(gòu)的傳感器實現(xiàn)對巖土體或土石壩進(jìn)行監(jiān)測。首先，將傳感器置于巖土體或土石壩上，在接通電源后，通過GPS定位芯片連接衛(wèi)星定位系統(tǒng)，以確定傳感器位于巖土體或土石壩中的經(jīng)瑋度；在有水流經(jīng)過時，通過水位感知芯片感知關(guān)鍵水位；同時通過三軸加速度芯片可以監(jiān)測巖土體或土石壩的加速度和震動情況，進(jìn)而確定巖土體或土石壩的空間形變和相對形變，所有監(jiān)測的數(shù)據(jù)，如果在一定閾值內(nèi)，則能夠保持定期監(jiān)測，如果在超閾值狀況下，則進(jìn)行主動監(jiān)測。所有監(jiān)測的數(shù)據(jù)都可以通過數(shù)據(jù)傳輸端口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器。
[0021]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，其特征在于，包括單片機控制芯片和三軸加速度芯片；所述的三軸加速度芯片實時監(jiān)測傳感器的加速度數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)未超出設(shè)定的閾值，則定時采集該加速度數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析獲得傳感器的空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)，如果所述的加速度數(shù)據(jù)、空間形變數(shù)據(jù)和相對形變數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則通過傳感器內(nèi)置的數(shù)據(jù)傳輸端口發(fā)送無線預(yù)警信號；如果所述的加速度數(shù)據(jù)超出設(shè)定的閾值，則激活三軸加速度芯片瞬時采集當(dāng)前加速度數(shù)據(jù)后輸入至單片機控制芯片；所述的單片機控制芯片用于將接收到的加速度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，其特征在于，還包括GPS定位芯片，所述GPS定位芯片用于定位設(shè)置于巖土體內(nèi)的傳感器的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，其特征在于，還包括水位感知芯片，所述的水位感知芯片通過設(shè)置的水位探針實時監(jiān)測巖土體的水位是否超過設(shè)定的閾值，并將超出設(shè)定的閾值時的水位數(shù)據(jù)輸入至單片機控制芯片，所述的單片機控制芯片用于將接收到的水位數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸端口進(jìn)行無線發(fā)送。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測巖土體運動態(tài)勢的傳感器，其特征在于，還包括外殼和霍爾開關(guān)；所述的外殼為傳感器提供密封的存儲空間，所述的霍爾開關(guān)通過滑動外殼外部設(shè)置的磁鐵，繼而改變磁場后控制傳感器的開啟和關(guān)閉。
【文檔編號】G08C17/02GK105842480SQ201510897771
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月8日
【發(fā)明人】謝謨文, 楊裕亮, 王志強, 賈艷昌
【申請人】謝謨文