一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，所述嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机。本实用新型专利技术利用GPS和计算机技术、数据通讯技术实现从数据采集、传输、管理的自动化，达到远程在线网络实时监控的目的，监测不受气候条件限制，测站间无需保持通视，可同时测定点的三维位移及自动化程度高等优点，大大降低了人工成本，提高了监测效率，系统功耗低，成本低廉，精度高，可靠性和稳定性好，具有良好的自适应性和可扩展性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统
本技术涉及物联网监控
，特别涉及一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统。
技术介绍
物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别等各种传感技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。目前业界普遍认可的物联网概念是通过射频(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。随着我国社会经济的发展，高达建筑物日益增多，由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生变形。这种变形在一定限度内，应认为是正常的现象，但如果超过了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和运营期间，必须对它们进行变形监测；另一方面，为了进行科学研究以及以后的地基基础设计提供一些经验数据，也需要对建筑物进行变形监测。建筑物的变形监测内容一般有沉降监测、位移监测和倾斜变形监测等等，而建筑物的倾斜、裂缝等情况往往是由建筑物不均匀沉降引起的，这就要求对建筑物尤其是对高层建筑物进行沉降监测。通过变形监测，对所得到的变形监测数据进行分析，从而对建筑物的运营状态进行判断，当发现不正常状况时，需及时对其进行分析，找出原因并采取措施，以保证建筑施工及使用的安全。在地面沉降变形监测种，使用最为普及的是传统测量方法，该方法是在需要进行监测的区域，按照一定的原则，布设一定数量的监测点，定期或不定期地进行点位三维坐标测量。其中，地面点的平面位置监测，采用测角、量距的方法进行；高程监测，采用水准测量的方法进行。这种监测，一般操作简单，精度高，但人工成本高，费时费力。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本技术提供了一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，具有观测不受气候条件限制、测站间无需保持通视、可同时测定点的三维位移及自动化程度高等优点，大大降低了人工成本，提高了监测效率。(二)技术方案一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，所述嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机；所述信息采集节点包括信息采集模块、子无线收发模块和子电源供电模块，所述信息采集模块包括水平位移采集单元、垂直位移采集单元、基准线距离测量单元和GPS定位单元，所述水平位移采集单元监测楼宇在平面位置上随时间变化的位移量，所述垂直位移采集单元监测楼宇和地基在垂直方向上的位移，所述基准线距离测量单元监测楼宇偏离基准线的距离，所述GPS定位单元接收GPS导航卫星传来的导航电文；所述嵌入式网关包括微控制器模块、LCD显示模块、按键控制模块、主无线收发模块和主电源供电模块；所述信息采集节点和所述嵌入式网关通过所述子无线收发模块和所述主无线收发模块进行无线数据传输。进一步的，所述子无线收发模块和所述主无线收发模块具有相同的电路结构，包括ZigBee无线芯片、射频天线、连接器、JTAG接头、第一和第二晶振、第一和第二电感、第一～第十三电容和第一电阻，其中所述ZigBee无线芯片为40pinCC2530。进一步的，所述水平位移采集单元为直线位移传感器。进一步的，所述垂直位移采集单元为伺服式加速度传感器。进一步的，所述基准线距离测量单元为超声波传感器。进一步的，所述GPS定位单元采用GPS传感器电路，所述GPS传感器电路包括GPS传感器芯片、第三电感、第十四电容和第二电阻，其中所述GPS传感器芯片为24pinUbloxNEO5Q。进一步的，所述微控制器模块采用CypressPSoC3可编程混合信号微控制器开发板CY8CKIT003。进一步的，所述LCD显示模块为20pinLCD12864HZ。进一步的，所述子电源供电模块和所述主电源供电模块均包含电源稳压单元、电池和电流电压保护单元。再进一步的，所述电池为锂电池或太阳能电池板。(三)有益效果本技术提供了一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，利用GPS和计算机技术、数据通讯技术实现从数据采集、传输、管理的自动化，达到远程在线网络实时监控的目的，监测不受气候条件限制，测站间无需保持通视，可同时测定点的三维位移及自动化程度高等优点，大大降低了人工成本，提高了监测效率，系统功耗低，成本低廉，精度高，可靠性和稳定性好，具有良好的自适应性和可扩展性。附图说明图1为本技术所涉及的一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统的结构框图。图2为本技术所涉及的一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统的无线收发模块电路原理图。图3为本技术所涉及的一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统的GPS定位单元电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示，一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机；信息采集节点包括信息采集模块、子无线收发模块和子电源供电模块，信息采集模块包括水平位移采集单元、垂直位移采集单元、基准线距离测量单元和GPS定位单元，水平位移采集单元监测楼宇在平面位置上随时间变化的位移量，垂直位移采集单元监测楼宇和地基在垂直方向上的位移，基准线距离测量单元监测楼宇偏离基准线的距离，GPS定位单元接收GPS导航卫星传来的导航电文；嵌入式网关包括微控制器模块、LCD显示模块、按键控制模块、主无线收发模块和主电源供电模块；信息采集节点和嵌入式网关通过子无线收发模块和主无线收发模块进行无线数据传输。子无线收发模块和主无线收发模块具有相同的电路结构，包括ZigBee无线芯片U1、射频天线E1、连接器J1、JTAG接头J2、晶振X1和X2、电感L1和L2、电容C1～C13和电阻R1，其中ZigBee无线芯片U1为40pinCC2530。CC2530是一种兼容IEEE802.15.4的真正的片上系统，支持专有的802.15.4市场以及ZigBee、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准。CC2530提供了101dB的链路质量，优秀的接收器灵敏度和健壮的抗干扰性，以及一套广泛的外设集，包括2个USART、12位ADC和21个通用GPIO，以及更多可扩展功能口。除了通过优秀的RF性能、选择性和业界标准增强8051MCU内核，支持一般的低功耗无线通信，32/64/128KB的系统内可编程内存，8KBRAM，较宽的供电范围2.0～3.6V，具有捕获功能的32KHz睡眠定时器，在供电模式1时仅24mA的流耗，4us就能唤醒系统，在睡眠定时器运行时仅1uA的流耗，在供电模式3时仅0.4uA的流耗，外部中断能唤醒系统。水平位移监测的任务是测定建筑物在平面位置上随时间变化的移动量，当要测定某大型建筑物的水平位移时，可以根据建筑物的形状和大小，布设各种形式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，其特征在于：包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，所述嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机；所述信息采集节点包括信息采集模块、子无线收发模块和子电源供电模块，所述信息采集模块包括水平位移采集单元、垂直位移采集单元、基准线距离测量单元和GPS定位单元，所述水平位移采集单元监测楼宇在平面位置上随时间变化的位移量，所述垂直位移采集单元监测楼宇和地基在垂直方向上的位移，所述基准线距离测量单元监测楼宇偏离基准线的距离，所述GPS定位单元接收GPS导航卫星传来的导航电文；所述嵌入式网关包括微控制器模块、LCD显示模块、按键控制模块、主无线收发模块和主电源供电模块；所述信息采集节点和所述嵌入式网关通过所述子无线收发模块和所述主无线收发模块进行无线数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，其特征在于：包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，所述嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机；所述信息采集节点包括信息采集模块、子无线收发模块和子电源供电模块，所述信息采集模块包括水平位移采集单元、垂直位移采集单元、基准线距离测量单元和GPS定位单元，所述水平位移采集单元监测楼宇在平面位置上随时间变化的位移量，所述垂直位移采集单元监测楼宇和地基在垂直方向上的位移，所述基准线距离测量单元监测楼宇偏离基准线的距离，所述GPS定位单元接收GPS导航卫星传来的导航电文；所述嵌入式网关包括微控制器模块、LCD显示模块、按键控制模块、主无线收发模块和主电源供电模块；所述信息采集节点和所述嵌入式网关通过所述子无线收发模块和所述主无线收发模块进行无线数据传输。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，其特征在于：所述子无线收发模块和所述主无线收发模块具有相同的电路结构，包括ZigBee无线芯片、射频天线、连接器、JTAG接头、第一和第二晶振、第一和第二电感、第一～第十三电容和第一电阻，其中所述ZigBee无线芯片为40pinCC2530。3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美金，
申请(专利权)人：湖州慧能机电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33