一种基于51单片机的智能滑坡监测系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，包括多个智能传感器阵列、微处理器单元、网络通讯单元、显示单元、报警单元以及数据存储单元，微处理器单元与其他所有单元相连接。由传感器单元组成的传感器阵列将采集到的信号经过信号放大滤波后发送给微处理器。微处理器通过优化算法一方面可以比较分析传感器传回的数据，判断是否有发生滑坡的危险；另一方面，可以通过判断滑坡的威胁等级，来改变微处理器与对应区域传感器阵列的数据交互速率，既可以节省微处理器的运算资源，也可以提高对威胁等级高的区域的监测力度。若发现异常情况便发出报警信号。异常情况便发出报警信号。异常情况便发出报警信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于51单片机的智能滑坡监测系统


[0001]本技术属于滑坡监测领域，涉及一种基于51单片机的智能滑坡监测系统。

技术介绍

[0002]我国疆域辽阔，西部山区地形地貌多样，地质结构环境复杂，西部山区地质灾害频发，尤其是山体滑坡灾害。山体滑坡灾害具有破坏力大、波及范围广和发生频率高等特点，山体滑坡灾害造成大面积房屋破坏，大量人员伤亡，交通道路被破坏，给人民群众的生产生活带来严重影响，经济损失无法估量。因此，对山体滑坡灾害进行全天时全天候的监测并实现预警具有切实重要的研究意义。
[0003]山体滑坡灾害多发于山体边缘，影响山体滑坡灾害发生的因素有很多，设计一种能够收集山体地下水动态、山体地表位移形变量和山体坡度倾角的系统，通过数据传输、数据计算处理，实现对山体的智能监测，将能够有效地预警山体滑坡地质灾害。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种预警可靠的基于51单片机的智能滑坡监测系统，能够在滑坡未发生时，通过分析、处理智能传感器阵列采集到的数据预测山体滑坡是否发生。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，包括多个智能传感器阵列、微处理器单元、网络通讯单元、显示单元、报警单元以及数据存储单元，通过微处理器连接上述所有单元；网络通讯单元用于与外部设备连接进行数据的交互传输。
[0007]作为改进，所述每个智能传感器阵列还包括五个智能传感器单元；五个智能传感器单元的相对位置采取五点取样法分布，即位于正方形的四个顶点和对角线的交点；所述智能传感器单元包括智能压电传感器模块、雨量监测传感器模块、地下水位传感器模块、倾角传感器、信号滤波放大模块、模数转换模块。
[0008]作为改进，所述微处理器单元是STC89C51单片机、STC89C52单片机、STM32f103单片机中的一种；所述微处理器单元与智能传感器阵列实时交互数据，分析处理数据后，自行改变与对应传感器阵列的数据交互速率，即提高对这片区域的检测等级；若某块区域降雨量充沛、地下水位抬升，则提高微处理器单元与对应区域传感器阵列的数据交互速率，提高其检测等级；反之则减少。
[0009]作为改进，所述网络通讯单元为4G通讯模块、WIFI通讯模块中的一种或多种；所述4G通讯模块选用SIM800a,SIM800b,SIM800c。
[0010]作为改进，所述报警单元为声报警模块、光报警模块或通过网络通讯单元发送信号远距离报警模块。
[0011]作为改进，所述光报警模块选用RGB三色发光二极管或者大功率发光二极管。
[0012]作为改进，所述显示单元选用1602LCD、12864LCD、OLED液晶或ILI3941电容触摸
屏。
[0013]作为改进，所述系统还包括电源电路模块，所述电源电路模块与系统的所有模块相连，并提供3.3V、5V、12V、24V等不同电压等级的工作电压。
[0014]作为改进，所述信号滤波放大模块内集成了改进的卡尔曼滤波算法；所述地下水位传感器模块选用PY201硅压阻式液位传感器；所述智能压电传感器模块内的压电体为石英晶体、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷、钛酸钡压电陶瓷中的一种。
[0015]本技术具有以下有益效果：
[0016]在实际使用中，只需本技术提供的传感器单元按五点取样法布置在易发生滑坡的区域，构成智能传感器阵列，并且通过通讯单元连入网络，便可以实时观察到不同区域的形变程度；传感器采集的数据通过信号放大模块中改进的卡尔曼滤波算法处理后，可以有效过滤干扰信号，可提供精度更高的信号给微处理器单元；微处理器单元可以实时与传感器阵列交互数据，分析处理后可以改变对某块区域传感器阵列的数据交换速率，可重点突出对滑坡易发区域的监测。与现有滑坡监测方法比较，该系统具有成本低，技术要求低，推广性强等优势。
附图说明
[0017]为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作优选的详细描述，其中：
[0018]图1为本技术一种基于51单片机的智能滑坡监测系统的构造框图；
[0019]图2为本技术一种基于51单片机的智能滑坡监测系统增加电源管理模块的构造框图；
[0020]图3为本技术一种基于51单片机的智能滑坡监测系统中五个传感器单元构成的传感器阵列图；
[0021]图4为本技术一种基于51单片机的智能滑坡监测系统增加传感器单元数量构成传感器阵列的构造框图；
[0022]图5为本技术一种基于51单片机的智能滑坡监测系统增加传感器阵列个数的构造框图。
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本技术的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0025]本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利技术的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0026]具体实施例1
[0027]本实施例提供了一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，如图1所示。包括传感器单元、数据存储单元、通讯单元、显示单元、报警单元、微处理器单元组成。其中传感器单元由倾角传感器、压电传感器、地下水液位传感器组成。微处理器单元与所有模块单元连接，实现对其控制作用。
[0028]具体实施例2
[0029]如图2所示，与实施例1不同的是，本实施例中增加了电源管理模块。电源管理模块由锂电池和控制芯片组成。控制芯片中集成了检测锂电池荷电状态(State of Charge)的优化算法，可以实时判断锂电池的核电状态，从而推算出其续航时间，并且当续航时间不足时，控制芯片可以向微处理器发送信号，告知其续航时间不足。
[0030]具体实施例3
[0031]如图3、图4所示，与实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，其特征在于：包括多个智能传感器阵列、微处理器单元、网络通讯单元、显示单元、报警单元以及数据存储单元，通过微处理器连接上述所有单元；网络通讯单元用于与外部设备连接进行数据的交互传输，所述每个智能传感器阵列还包括五个智能传感器单元；五个智能传感器单元的相对位置采取五点取样法分布，即位于正方形的四个顶点和对角线的交点；所述智能传感器单元包括智能压电传感器模块、雨量监测传感器模块、地下水位传感器模块、倾角传感器、信号滤波放大模块、模数转换模块。2.根据权利要求1所述的一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，其特征在于：所述微处理器单元是STC89C51单片机、STC89C52单片机、STM32f103单片机中的一种；所述微处理器单元与智能传感器阵列实时交互数据，分析处理数据后，自行改变与对应传感器阵列的数据交互速率，即提高对这片区域的检测等级；若某块区域降雨量充沛、地下水位抬升，则提高微处理器单元与对应区域传感器阵列的数据交互速率，提高其检测等级；反之则减少。3.根据权利要求1所述的一种基于51单片机的智能滑坡监测系统，其特征在于：所述网络通讯单元为4G通讯模块、WIFI通讯模块中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏斌，王仕发，高华静，唐盛楠，潘旭东，陈翔宇，余川，赵欣欣，孙光壮，陈鑫柠，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：新型
国别省市：