一种地质灾害监测无线加速度传感器设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种地质灾害监测无线加速度传感器设备，包括供电单元1、加速度传感器单元2、无线网络传输单元3。该设备采用LPWAN的低功耗无线网络技术，结合加速度传感器和一种独特的安装辅件及安装方式的设计等技术，实现低成本稳定可靠的监测地质灾害导致的地表位移。对于广泛潜在危险地区的在线监控，具有很高的实用价值。

Geological disaster monitoring wireless acceleration sensor device

The utility model discloses a geological disaster monitoring wireless acceleration sensor device, which comprises a power supply unit 1, an acceleration sensor unit 2, a wireless network transmission unit and a wireless transmission unit. The device uses low-power wireless LPWAN network technology, combined with the acceleration sensor and a unique installation accessories and installation design technology, surface displacement to achieve low cost and stable and reliable monitoring of geological disasters caused by. It is of high practical value for online monitoring of a wide range of potential hazards.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质灾害在线监测领域，特别涉及地质灾害监测无线加速度传感器设备。
技术介绍
我国自然地理、地质构造、气候条件复杂，地质灾害分布广、发生频繁，是世界上地质灾害严重的国家之一。其中，山体滑坡、泥石流等灾害所占比例非常高，分布面非常广泛。因此在线监测地表位移显得非常必要。而现有技术中的山体滑坡等位移监测传感器都比较昂贵，而且功耗很高，在野外安装对供电要求也比较苛刻，不利于广泛使用。基于上述情况，设计一款方便施工安装，成本低廉的传感器设备显得十分必要。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术不足，本专利技术提供一种地质灾害监测无线加速度传感器设备，为提供一款方便施工安装，成本低廉可以广泛使用的地质灾害监测无线加速度传感器设备。本专利技术的一个方面，提供一种地质灾害监测无线加速度传感器设备包含供电单元、加速度传感器单元、无线网络传输单元；所述供电单元与其他各单元相连接，用于给设备供电，选用一次性电池；所述加速度传感器单元包含单轴或者多轴轴加速度传感器用于测量设备的重力方向的倾斜度；所述无线网络传输单元与加速度传感器单元连接，用于与上位机进行无线通信。在一些实施方式中，所述地质灾害监测无线加速度传感器设备，其安装附件包含辅助锚杆，安装方式为：该锚杆垂直钉入地面下可以深入地质稳定层，其顶端通过绳索连接无线加速度传感器顶端，保持绳索为拉直状态，然后用水泥或者沙石或者胶水等固定，使无线加速度传感器掩埋在地面之下。在一些实施方式中，所述地质灾害监测无线加速度传感器设备，通过加速度传感器单元周期性测量重力加速度的方向及大小，当重力方向变化超过设定阈值时，通过无线网络传输单元发射出预警信号；并且周期性发送心跳信号，心跳信号包含设备ID及测量到的加速度的方向值。在一些实施方式中，所述地质灾害监测无线加速度传感器设备，其无线网络传输单元包含BLE蓝牙MCU，其可作为MESH网络中的一个节点，能够连接MESH网络中继器或者接入点AP并进行数据传输。在一些实施方式中，所述无线网络传输单元采用扩频技术，以提高通信质量。在一些实施方式中，所述无线网络传输单元包含SubGHz无线通信模块和BLE蓝牙MCU，其中SubGHz无线通信模块与BLE蓝牙MCU连接，BLE蓝牙MCU与加速度传感器单元连接。在一些实施方式中，所述SubGHz无线通信模块内置一颗低功耗MCU，该MCU与BLE蓝牙MCU进行数据的相互备份校验，并相互监测，以提高系统可靠性。本专利技术的另一个方面，还提供一种地质灾害监测系统，其中，该地质灾害预警系统包括上述的地质灾害监测无线加速度传感器设备。与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术的系统架构决定了整个系统的功耗非常低（一定条件下，7200mAH电池可工作5-8年）；无线传输方式决定了系统安装容易；辅助锚杆及安装方式的设计极大的提高了监测相对位移的灵敏度和可靠性；该设备的低成本导致该系统可以进行广泛安装，对潜在危险地区进行大面积监测。附图说明图1本专利技术的系统构成框图图2本专利技术实施实例安装示意图图3本专利技术实施实例结构图在图1中：供电单元1、电池11、加速度传感器单元2、无线网络传输单元3、BLE蓝牙MCU31、SubGHz无线通信模块32、低功耗MCU321。在图3中：供电单元1、电池11、加速度传感器单元2、无线网络传输单元3、BLE蓝牙MCU31、SubGHz无线通信模块32、低功耗MCU321、ADXL362三轴MEMS加速度传感器21、CC2540低功耗蓝牙MCU芯片31、STM8系列低功耗MCU芯片321。具体实施方式为了更好的阐述本专利技术，以下将结合附图和一个具体实例对本专利技术进行详细说明。实施实例，如图3所示，该设备，包含供电单元1、加速度传感器单元2、无线网络传输单元3。供电电源1包含电池11构成，给整个设备供电。电池11选用7200mAH一次性电池。加速度传感器单元2中的加速度传感器可以选用ADXL362三轴MEMS加速度传感器21。无线网络传输单元3包含SubGHz无线通信模块32和BLE蓝牙MCU31。蓝牙MCU单元可以选用CC2540低功耗蓝牙MCU芯片。SubGHz无线通信模块，可以选择LORA系列无线扩频芯片加上一颗STM8系列低功耗MCU芯片321完成和BLE蓝牙MCU芯片31之间的通信及相互备份检测的功能。系统连接方式：供电单元1与其他各单元相连接，为各单元供电。蓝牙MCU单元31通过IIC接口和ADXL362三轴MEMS加速度传感器21连接。蓝牙MCU单元31通过串口及GPIO和SubGHz无线通信模块32的内置STM8系列低功耗MCU芯片321连接，其中蓝牙MCU芯片CC2540的一GPIO控制STM8的RESET管脚，同时SubGHz无线通信单元32的内置STM8系列低功耗MCU芯片321的一个GPIO控制了蓝牙MCU芯片CC2540的RESET管脚。实现方式：双MCU定时进行数据交换，当任一MCU死机，不能够进行正常的数据交换时，正常MCU可以通过GPIO对死机MCU进行复位。这样极大的提高系统可靠性。如图2所示，该设备的安装附件包含辅助锚杆。该锚杆直径1cm，底部为圆锥状。将锚杆垂直打入地面，埋入地质稳定层，将地质灾害监测无线加速度传感器设备放置在其上，用绳索将锚杆顶部和传感器顶部固定，保持绳索拉直，然后用沙石、水泥固定掩埋，使其上覆盖1-2cm水泥。施工完成，标定此时设备的重力加速度方向。因为，锚杆埋入稳定层不会移动，传感器在地表，当地表层有少量位移时，由于绳索的作用，传感器设备将发生倾斜，因此，传感器监测的重力加速度方向会发生变化，根据该变化，可以判断位移的发生。该实施实例的功耗非常低，使用7200mAH的一次性电池可以使用5年以上，而且安装非常方便，埋入地表非常隐蔽，不易被破坏，有很高的实用价值。本领域技术人员应能理解上述芯片或者器件选型及应用场景仅为举例，其他现有的或今后可能出现的芯片或者器件如可适用于本专利技术，也应包含在本专利技术保护范围以内，并在此以引用方式包含于此，其他应用场景下，应用了本专利技术，也应该在本专利技术的保护范围内。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质灾害监测无线加速度传感器设备，其特征在于，包含供电单元(1)、加速度传感器单元(2)、无线网络传输单元(3)；所述供电单元(1)与其他各单元相连接，用于给设备供电，选用一次性电池(11)；所述加速度传感器单元(2)包含单轴或者多轴加速度传感器(21)用于测量设备的重力方向的倾斜度；所述无线网络传输单元(3)与加速度传感器单元(2)连接，用于与上位机进行无线通信。

【技术特征摘要】
1.一种地质灾害监测无线加速度传感器设备，其特征在于，包含供电单元(1)、加速度传感器单元(2)、无线网络传输单元(3)；所述供电单元(1)与其他各单元相连接，用于给设备供电，选用一次性电池(11)；所述加速度传感器单元(2)包含单轴或者多轴加速度传感器(21)用于测量设备的重力方向的倾斜度；所述无线网络传输单元(3)与加速度传感器单元(2)连接，用于与上位机进行无线通信。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其安装附件包含辅助锚杆，安装方式为：该锚杆垂直钉入地面下可以深入地质稳定层，其顶端通过绳索连接无线加速度传感器顶端，保持绳索为拉直状态，然后加固，使无线加速度传感器掩埋在地面之下。3.如权利要求1至2中任何一项所述的设备，其特征在于，通过加速度传感器单元(2)周期性测量重力加速度的方向及大小，当重力方向变化超过设定阈值时，通过无线网络传输单元(3)发射出预警信号；并且周期性...

【专利技术属性】
技术研发人员：余文君，
申请(专利权)人：武汉安图联新科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42