本实用新型专利技术公开了一种具有自组网功能的地表裂缝传感器，包括伸缩套筒式的防水保护外壳和防水保护内壳、超声波测距模块和天线；其超声波测距模块具有ZigBee通信模块，结合ZigBee通信技术可实现无线通信和自组网功能，能实现监测区域的监测点自组网并能远距离传输。且由伸缩套筒式的防水保护外壳和防水保护内壳构成地表裂缝传感器的壳体，壳体很容易分拆，易于维护，而且整体结构简单，成本较低。另外，防水保护外壳和防水保护内壳相对运动的行程可以通过调整二者的长度来实现，只需增加防水保护外壳和防水保护内壳能相对运动的行程而无需作其他任何改变，就可以加大地表裂缝传感器的测量范围，根据需要可以实现3mm-3000mm的测量范围。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于防灾减灾
，具体是一种地表裂缝传感器。产品适用于桥梁裂缝监测、水库大坝裂缝监测以及边坡的地表裂缝监测等。
技术介绍
近年来，由于对大型工程的监测预防不到位，自然灾害(滑坡、泥石流类灾害)的频繁发生，我国每年都要遭受大量的经济损失和人员伤亡，因而对灾害监测、预防工作及其相关传感器的研宄格外重视。而对边坡体环境量监测的一个重点是山体土壤裂缝的宽度，对桥梁与水库大坝的维护研宄也是研宄的重点，因此对地表裂缝传感器的研宄具有重要的意义。现有使用的地表裂缝传感器一般由裂缝传感器本体、柔性芯钢丝、锚固头等组成。传感器原理为电感调频类，裂缝传感器本体内有一个圆柱形金属螺旋线圈，线圈内有一个可以移动的磁芯(即测杆)，在实际应用中通过线圈的电感变化实现非电量电测。这种地表裂缝传感器存在如下缺点和不足:测距范围小(一般测距范围在O?200mm)、成本高昂(一般价格在千元以上)、难以维护(因为传感器为固封状态，无法打开)等。而且，现有的地表裂缝传感器一般通过有线方式进行组网，在山体滑坡监测区域，地理条件一般比较复杂，线路架设困难、电源供给不便，使得有线系统部署起来非常困难且监测网络结构的可靠性不高。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，利用超声波进行检测往往比较迅速、方便且计算简单。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物时返回来，超声波接收器收到反射波停止计时(超声波在空气中的传播速度为340m/s)，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，8卩:s = 340t/2o专利技术人通过对本领域的深入研宄，力求利用超声波发射器这一工作原理并结合专业知识，设计出更优化的超声波测距传感器，遂有本案产生。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种测距范围大、成本更低、易维护、功耗更小的具有自组网功能的地表裂缝传感器。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种具有自组网功能的地表裂缝传感器，包括防水保护外壳、防水保护内壳、超声波测距模块和天线；所述超声波测距模块包括电源部分、超声波换能器、单片机、数字温度传感器和ZigBee通信模块，由电源部分为整个超声波测距模块提供工作电源，数字温度传感器连接在单片机的采集输入端，超声波换能器和ZigBee通信模块分别与单片机进行双向连接；所述防水保护外壳和所述防水保护内壳均为一端封闭、另一封开口的筒状结构，且所述防水保护内壳的外径略小于或等于所述防水保护外壳的内径，所述防水保护内壳和所述防水保护外壳以开口对开口的方式相互插接在一起形成伸缩式套筒，所述防水保护内壳的开口与所述防水保护外壳的封闭端之间填充有防水柔性填充物，所述防水保护内壳的封闭端露出在所述防水保护外壳的开口外；所述天线安装在所述防水保护内壳露出所述防水保护外壳的开口外的部分上，所述超声波测距模块安装在所述防水保护内壳中；所述防水保护内壳的封闭端和所述防水保护外壳的封闭端分别通过固定支座安装在裂缝的两侧。所述超声波测距模块安装在所述防水保护内壳的内腔中接近所述防水保护内壳的开口的位置上。所述单片机采用PIC16F684芯片及其外围电路。所述温度传感器的型号为DS18B20。采用上述方案后，本技术的一种具有自组网功能的地表裂缝传感器，其超声波测距模块具有ZigBee通信模块，结合ZigBee通信技术可实现无线通信和自组网功能，能实现监测区域的监测点自组网并能远距离传输。且由伸缩套筒式的防水保护外壳和防水保护内壳构成地表裂缝传感器的壳体，壳体很容易分拆，易于维护，而且整体结构简单，成本较低(一般价格500元以下)。另外，防水保护外壳和防水保护内壳相对运动的行程可以通过调整二者的长度来实现，只需增加防水保护外壳和防水保护内壳能相对运动的行程而无需作其他任何改变，就可以加大地表裂缝传感器的测量范围，根据需要可以实现3mm-3000mm的测量范围。【附图说明】图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中超声波测距模块的外形结构图；图3为本技术中超声波测距模块的电路原理框图；图4为本技术中单片机的电路原理图；图5为本技术地表裂缝传感器的自组网原理示意图。【具体实施方式】本技术一种具有自组网功能的地表裂缝传感器，如图1-4所示，包括防水保护外壳10、防水保护内壳20、超声波测距模块30和天线40。如图1所不，防水保护外壳10和防水保护内壳20均为一端封闭、另一封开口的筒状结构，且防水保护内壳20的外径略小于或等于防水保护外壳10的内径，防水保护内壳20和防水保护外壳10以开口对开口的方式相互插接在一起形成伸缩式套筒。防水保护内壳20的开口与防水保护外壳10的封闭端11之间填充有防水柔性填充物50。防水保护内壳20的封闭端21露出在防水保护外壳10的开口外，天线40安装在防水保护内壳20露出防水保护外壳10的开口外的部分上。超声波测距模块30安装在防水保护内壳中接近防水保护内壳20的开口的位置上。工作时，天线40和超声波测距模块30与防水保护内壳20 —起随裂缝的伸缩移动。防水保护内壳20的封闭端21开设有供电源线通过的小孔22。防水保护内壳20的当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有自组网功能的地表裂缝传感器，其特征在于：包括防水保护外壳、防水保护内壳、超声波测距模块和天线；所述超声波测距模块包括电源部分、超声波换能器、单片机、数字温度传感器和ZigBee通信模块，由电源部分为整个超声波测距模块提供工作电源，数字温度传感器连接在单片机的采集输入端，超声波换能器和ZigBee通信模块分别与单片机进行双向连接；所述防水保护外壳和所述防水保护内壳均为一端封闭、另一封开口的筒状结构，且所述防水保护内壳的外径略小于或等于所述防水保护外壳的内径，所述防水保护内壳和所述防水保护外壳以开口对开口的方式相互插接在一起形成伸缩式套筒，所述防水保护内壳的开口与所述防水保护外壳的封闭端之间填充有防水柔性填充物，所述防水保护内壳的封闭端露出在所述防水保护外壳的开口外；所述天线安装在所述防水保护内壳露出所述防水保护外壳的开口外的部分上，所述超声波测距模块安装在所述防水保护内壳中；所述防水保护内壳的封闭端和所述防水保护外壳的封闭端分别通过固定支座安装在裂缝的两侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡植善，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：新型
国别省市：福建;35
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