一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，包括基准点监测设备和监测点监测设备，所述基准点监测设备与监测点监测设备之间无线连接，基准点监测设备包括气压传感器阵列一、主控电路板一、LoRa通讯模组一、供电模组一、采集电路、远程传输模组、本地存储模组、气温传感器一和预警驱动模组，本实用新型专利技术采用气压传感、LoRa通讯、远程通讯、现场预警等传感传输技术，发明专利技术一种远程交互式沉降监测预警装置，对目前地质灾害、采空区塌陷等场景下，传统作业方式进行有效补充，所采用监测装置支持数据上行及控制指令下行、支持前端‑后台声光预警。最终能客观监测散点或面域沉降变化，更加有效地保障受威胁对象的生命财产安全。

A Differential Settlement Monitoring Device Based on Array Pressure Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置
本技术涉及气象监测
，具体是一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置。
技术介绍
目前，常用的高程观测也即沉降观测方法主要有几何水准、静力水准全球导航卫星系统定位(GNSS)观测、差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)技术等，其中几何水准为较为传统的观测方法，在工程建设领域应用广泛，其观测精度高，但劳动强度大，观测作业受地形起伏影响大；静力水准观测其实质为液位测量，根据不同原理大致可分为压差式或电感式等，主要应用于建构筑物相对沉降监测；GNSS观测可测得大地高，其应用不受通视条件影响，但观测误差因素众多，精度有限；D-InSAR技术以同一地区的两张SAR图像为基本处理数据,通过求取两幅SAR图像的相位差,获取干涉图像,然后经相位解缠,从干涉条纹中获取地形高程数据的空间对地观测新技术，特别适用于大面积的沉降监测，但其数据处理难度大、作业成本高。现有技术存在以下缺陷:目前采用电子或光学水准仪进行几何水准观测作业难度大，劳动强度大，难以实现自动化观测。采用静力水准仪测量精度较高，但当观测区域坡度较大时，存在布设困难、量程范围大等缺点，不适用于地形复杂的地质灾害等监测领域。采用GNSS设备更适用于平面位移观测，由于高程观测精度较低，在工程测量或地质灾害监测中GNSS尚未用于沉降监测。D-InSAR技术受两期观测随机噪声不同或不相关、受多变的大气条件影响、图像配准困难，其数据处理难度高。所述差分沉降监测装置即利用气压传感器感应大气压力，根据气压与海拔(高程)之间的确定函数关系(拉普拉斯压高方程)间接获取高程信息，该装置不受信号干扰、植被遮挡或人为因素影响，实现沉降观测，可作为地质灾害应急监测的补充手段，也可应用于大区域(如采煤沉陷区)沉降监测等领域。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，包括基准点监测设备和监测点监测设备，所述基准点监测设备与监测点监测设备之间无线连接，基准点监测设备包括气压传感器阵列一、主控电路板一、LoRa通讯模组一、供电模组一、采集电路、远程传输模组、本地存储模组、气温传感器一和预警驱动模组，所述监测点监测设备的内部设有气压传感器阵列二、主控电路板二、LoRa通讯模组二、供电模组二和气温传感器二。作为本技术的进一步技术方案：所述基准点监测设备通过LoRa通讯模组与监测点监测设备之间内部的LoRa通讯模组二相连接。作为本技术的进一步技术方案：所述气压传感器阵列一和气压传感器阵列二均由奇数个气压传感器组成。作为本技术的进一步技术方案：所述本地存储模组采用SD或RF存储介质。作为本技术的进一步技术方案：所述供电模组包括内置磷酸铁锂电池组、预留外置充电接口以及外围光伏、风光一体或市电供应部分，其中外置供电为选配部分。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术采用气压传感、LoRa通讯、远程通讯、现场预警等传感传输技术，专利技术一种远程交互式沉降监测预警装置，对目前地质灾害、采空区塌陷等场景下，传统作业方式进行有效补充，所采用监测装置支持数据上行及控制指令下行、支持前端-后台声光预警。最终能客观监测散点或面域沉降变化，更加有效地保障受威胁对象的生命财产安全。附图说明图1为本技术的整体流程图。图2为为技术路线图；图3为本技术的工作原理图。图中：1.气压传感器阵列一；2.主控电路板一；3.LoRa通讯模组一；4.供电模组一；5.采集电路；6.远程传输模组；7.本地存储模组；8.气温传感器一、9-预警驱动模组，11.气压传感器阵列二；12.主控电路板二；13.LoRa通讯模组二；14.供电模组二，18.气温传感器二。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1：请参阅图1-3，一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，包括基准点监测设备和监测点监测设备，其中，基准点监测设备包括气压传感器阵列一1、主控电路板一2、LoRa通讯模组一3、供电模组一4、采集电路5、远程传输模组6、本地存储模组7、气温传感器一8和预警驱动模组9，所述监测点监测设备的内部设有气压传感器阵列二11、主控电路板二12、LoRa通讯模组二13、供电模组二14和气温传感器二18。基准点监测设备通过LoRa通讯模组3与监测点监测设备之间内部的LoRa通讯模组二13相连接；气压传感阵列一1和气压传感器阵列二11结构相同，均由奇数个高精度气压传感器组成，其中气压传感器精度不低于±1.5mba，基准点监测装置传感器不少于5个，监测点传感器不少于3个，采集电路5、远程传输模组6、本地存储模组7和气温传感器一8集成在主控电路板一2的内部。具体工作原理如下:差分沉降监测装置其技术路线如图2所示,通过对高程基准网实时观测，得到能反映当前气象条件的基准网高差改正数，进而反向确定监测区域内每米高差改正权重，最后对各监测点进行当前期高差改正，得到当前观测高程。核心功能设计与实现：1.2.1阵列传感；所述气压传感阵列由奇数个高精度气压传感器组成，设计基于气压传感器原理以及测量误差数据处理理论，通过对观测环境气压、气温元素进行采集，每个气压传感器单次观测3·i(i＝1,2···n)次，形成3·i×3·i的观测阵列(依据观测实际需要设定合理的i值)，装置内由数据处理芯片进行数据处理，实现粗差剔除及平差处理，得到可靠的气压平差值。装置选用成熟可靠远程传输模组6，采用GSM和GPRS双向通讯方式，实现观测数据远程传输，同时接收远程控制指令，执行相应的远程控制操作。该装置有别于目前常见的气压传感观测装置，具有观测样本大，观测数据稳定，精度高，自动化程度高、互动性强等特性，为地质灾害、工民建、市政、水利等领域沉降监测提供新的手段。本装置数据处理芯片采用格拉布斯准则对原始观测量进行粗差剔除，剔除粗差后的数据序列取其平均值，返回一个平差后观测量。某测量值xi对应的残差Vi满足下式|Vi|＝|xi-x|>＝g(n，a)×σ(X)时应将该数据舍去。式中，为n次采集到的AD值的平均值＝(∑xi)/n；σ(X)为测量数据组的标准差，由贝塞尔函数可得：σ(X)＝[(∑Vi2)/(n-1)]1/2；g(n，a)是取决于测量次数n和显著性水平a，a通常取0.01或0.05。1.2.2监测数据处理与成果输出；本监测装置数据采集处理及成果输出流程如图3所示。1.2.3现场声光预警；所述声光预警功能由预警驱动模组、外接预警设备组成；所述预警驱动模组支持现场数据、后台指令、远程喊话三类驱动模式，由功放、TTS模块、开关电路等组成；所述外接预警设备由高音号角喇叭、LED警灯等声光预警装置组成。1.2.4装置设计原则；本装置设计遵循模拟电路低功耗设计“三相宜”原则，即电源宜低不宜高，时钟宜慢不宜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，包括基准点监测设备和监测点监测设备，其特征在于，所述基准点监测设备与监测点监测设备之间无线连接，基准点监测设备包括气压传感器阵列一(1)、主控电路板一(2)、LoRa通讯模组一(3)、供电模组一(4)、采集电路(5)、远程传输模组(6)、本地存储模组(7)、气温传感器一(8)和预警驱动模组(9)，所述监测点监测设备的内部设有气压传感器阵列二(11)、主控电路板二(12)、LoRa通讯模组二(13)、供电模组二(14)和气温传感器二(18)。

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，包括基准点监测设备和监测点监测设备，其特征在于，所述基准点监测设备与监测点监测设备之间无线连接，基准点监测设备包括气压传感器阵列一(1)、主控电路板一(2)、LoRa通讯模组一(3)、供电模组一(4)、采集电路(5)、远程传输模组(6)、本地存储模组(7)、气温传感器一(8)和预警驱动模组(9)，所述监测点监测设备的内部设有气压传感器阵列二(11)、主控电路板二(12)、LoRa通讯模组二(13)、供电模组二(14)和气温传感器二(18)。2.根据权利要求1所述的一种基于阵列式气压传感的差分沉降监测装置，其特征在于，所述基准...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦代伦，魏世玉，陈柏林，傅饶，李川，胡祝敏，王玥，郑华敬，王剑峰，王伟，余杰，黄勤，李凯，向学坤，何涛，
申请(专利权)人：重庆地质矿产研究院，巫山县地质灾害整治中心，
类型：新型
国别省市：重庆,50