專利名稱：一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，屬于弱磁檢測和山體滑坡監(jiān)測領域。
背景技術(shù)：
目前山體滑坡監(jiān)測的主要方法有地下水位監(jiān)測法、降雨量監(jiān)測法、GPS大地形變測量法、合成孔徑雷達測量法、TDR (時間域發(fā)射測量技術(shù))滑坡體深部變形測量法等幾種方法。這些監(jiān)測方法普遍存在成本高、測量周期長、部分設備架設困難等多種缺陷，在實際應用中具有很大局限性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)通過基于弱磁檢測的磁傳感器檢測被測山體上磁場的變化，以無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通過GPRS或3G等公共網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)測山體滑坡的功能，測量結(jié)果準確可靠，且成本低、測量周期短、能夠解決有線系統(tǒng)布線困難的缺陷。
本實用新型的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器、無線路由模塊、無線接收模塊、遠程監(jiān)控中心計算機和手持終端；其中，無線路由模塊、無線接收模塊采用太陽能供電；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量根據(jù)實際需要確定，無線路由模塊的數(shù)量與無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量有關(guān)，以保證通信質(zhì)量為準；每個無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器周圍設定距離處安裝一個永磁體；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器包括X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片、第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器、單片機處理器、無線通信模塊、電池和電源轉(zhuǎn)換模塊；x軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片構(gòu)成檢測芯片部分，第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器構(gòu)成信號調(diào)理部分；X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片,X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片處于水平方向，z軸磁檢測芯片處于豎直方向，三者正交垂直；其中，X軸磁檢測芯片與第一儀表放大器連接，y軸磁檢測芯片與第二儀表放大器連接，z軸磁檢測芯片與第三儀表放大器連接,第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器分別與單片機處理器上的三路模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)端口連接，單片機處理器與無線通信模塊連接，電源轉(zhuǎn)換模塊分別與檢測芯片部分和信號調(diào)理部分連接，電池分別與電源轉(zhuǎn)換模塊、單片機處理器、無線通信模塊連接；所述無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器通過電池供電，其中，電池直接給單片機處理器、無線通信模塊提供電源；電源轉(zhuǎn)換模塊將電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成檢測芯片部分和信號調(diào)理部分所需的電壓后提供給檢測芯片部分和信號調(diào)理部分；X軸磁檢測芯片采集X水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第一儀表放大器;y軸磁檢測芯片采集與X垂直的水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第二儀表放大器；z軸磁檢測芯片米集豎直方向的磁場值,并將該磁場值以電壓信號形式送給第三儀表放大器；第一儀表放大器將來自X軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第二儀表放大器將來自y軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第三儀表放大器將來自z軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；單片機處理器將來自第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器的三路模擬信號分別轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后進行解算，得到空間磁場的變化量，并根據(jù)空間磁場的變化量判斷山體是否發(fā)生滑坡，并將判斷結(jié)果送給無線通信模塊；無線通信模塊接收單片機處理器的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線路由模塊；無線路由模塊將來自無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線接收模塊；無線接收模塊接收無線路由模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并通過GPRS或3G公共網(wǎng)絡將處理結(jié)果發(fā)送到遠程監(jiān)控中心計算機上；遠程監(jiān)控中心計算機接收無線接收模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果進行存儲，如果山體有滑坡，遠程監(jiān)控中心計算機將報警，并將報警信號發(fā)送到手持終端上；如果山體無滑坡，則結(jié)束。有益效果( I)本實用新型所述系統(tǒng)通過基于弱磁檢測的磁傳感器檢測被測山體上磁場的變化，以無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，通過GPRS或3G等公共網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)測山體滑坡的功能，為山體滑坡監(jiān)測提供了一種準確可靠的方法。(2)本實用新型所述系統(tǒng)采用無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器來監(jiān)測山體滑坡，具有極高的靈敏度。(3)本實用新型所述系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)進行無線數(shù)據(jù)傳輸，具有自組網(wǎng)、大容量、多路徑、時延短等優(yōu)點，把無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)應用到山體滑坡監(jiān)測預警中，能夠解決有線系統(tǒng)布線困難的缺陷。同時，傳感器節(jié)點成本低，可實現(xiàn)對整個滑坡監(jiān)測區(qū)域進行大范圍的節(jié)點布放，為實現(xiàn)山體滑坡監(jiān)測和預警提供海量數(shù)據(jù)支持。(4)本實用新型所述系統(tǒng)中的無線路由模塊、無線接收模塊采用太陽能供電，節(jié)約能源。

[0028]圖1為本實用新型所述的系統(tǒng)示意圖；圖2為本實用新型所述系統(tǒng)中無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖來詳述本實用新型，但不限于此。如圖1所示，一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器、無線路由模塊、無線接收模塊、遠程監(jiān)控中心計算機和手持終端;其中，無線路由模塊、無線接收模塊采用太陽能供電；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量根據(jù)實際需要確定，無線路由模塊的數(shù)量與無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量有關(guān)，以保證通信質(zhì)量為準；每個無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器周圍設定距離處安裝一個永磁體；所述無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器包括X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片、第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器、單片機處理器、無線通信模塊、電池和電源轉(zhuǎn)換模塊；x軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片構(gòu)成檢測芯片部分，第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器構(gòu)成信號調(diào)理部分，如圖2所；X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片,X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片處于水平方向，z軸磁檢測芯片處于豎直方向，三者正交垂直；其中，X軸磁檢測芯片與第一儀表放大器連接，y軸磁檢測芯片與第二儀表放大器連接，z軸磁檢測芯片與第三儀表放大器連接,第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器分別與單片機處理器上的三路模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)端口連接，單片機處理器與無線通信模塊連接，電源轉(zhuǎn)換模塊分別與檢測芯片部分和信號調(diào)理部分連接，電池分別與電源轉(zhuǎn)換模塊、單片機處理器、無線通信模塊連接；所述無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器通過電池供電，其中，電池直接給單片機處理器、無線通信模塊提供電源；電源轉(zhuǎn)換模塊將電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成檢測芯片部分和信號調(diào)理部分所需的電壓后提供給檢測芯片部分和信號調(diào)理部分；X軸磁檢測芯片采集X水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第一儀表放大器;y軸磁檢測芯片采集與X垂直的水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第二儀表放大器；z軸磁檢測芯片米集豎直方向的磁場值,并將該磁場值以電壓信號形式送給第三儀表放大器；第一儀表放大器將來自X軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第二儀表放大器將來自y軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第三儀表放大器將來自z軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；[0044]單片機處理器將來自第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器的三路模擬信號分別轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后進行解算，得到空間磁場的變化量，并根據(jù)空間磁場的變化量判斷山體是否發(fā)生滑坡，并將判斷結(jié)果送給無線通信模塊；無線通信模塊接收單片機處理器的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線路由模塊；無線路由模塊將來自無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線接收模塊；無線接收模塊接收無線路由模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并通過GPRS或3G公共網(wǎng)絡將處理結(jié)果發(fā)送到遠程監(jiān)控中心計算機上；遠程監(jiān)控中心計算機接收無線接收模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果進行存儲，如果山體有滑坡，遠程監(jiān)控中心計算機將報警，并將報警信號發(fā)送到手持終端上，如果山體無滑坡，則結(jié)束。所述單片機處理器包含至少3路12位AD轉(zhuǎn)換器。所述無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器由電池供電，可以采用微功耗技術(shù)，通過微功耗電路設計和軟件節(jié)能策略，延長磁傳感器電池壽命，并具備電源監(jiān)測報警功能；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器殼體采用抗壓ABS樹脂材料，殼體底座和蓋子之間連接部分安裝密封圈，使殼體具有防水功能，所述磁傳感器防護等級為IP67。無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器、無線路由模塊、無線接收模塊組成無線傳感網(wǎng)絡，所述無線傳感網(wǎng)絡基于2.4GHz的ZigBee網(wǎng)絡，其大容量、自組織、自修復功能保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。本實用新型包括但不限于以上實施例，凡是在本實用新型精神的原則之下進行的任何等同替換或局部改進，都將視為在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括:無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器、無線路由模塊、無線接收模塊、遠程監(jiān)控中心計算機和手持終端; 其中，無線路由模塊、無線接收模塊采用太陽能供電；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量根據(jù)實際需要確定，無線路由模塊的數(shù)量與無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量有關(guān)；每個無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器周圍設定距離處安裝一個永磁體； 無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器包括X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片、第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器、單片機處理器、無線通信模塊、電池和電源轉(zhuǎn)換模塊軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片構(gòu)成檢測芯片部分，第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器構(gòu)成信號調(diào)理部分； X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片、z軸磁檢測芯片,X軸磁檢測芯片、y軸磁檢測芯片處于水平方向，z軸磁檢測芯片處于豎直方向,三者正交垂直； 其中，X軸磁檢測芯片與第一儀表放大器連接，y軸磁檢測芯片與第二儀表放大器連接，z軸磁檢測芯片與第三儀表放大器連接,第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器分別與單片機處理器上的三路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接，單片機處理器與無線通信模塊連接，電源轉(zhuǎn)換模塊分別與檢測芯片部分和信號調(diào)理部分連接，電池分別與電源轉(zhuǎn)換模塊、單片機處理器、無線通信模塊連接； 所述無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器通過電池供電，其中，電池直接給單片機處理器、無線通信模塊提供電源； 電源轉(zhuǎn)換模塊將電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成檢測芯片部分和信號調(diào)理部分所需的電壓后提供給檢測芯片部分和信號調(diào)理部分； X軸磁檢測芯片采集X水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第一儀表放大器； y軸磁檢測芯片采集與X垂直的水平方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第二儀表放大器； Z軸磁檢測芯片采集豎直方向的磁場值，并將該磁場值以電壓信號形式送給第三儀表放大器； 第一儀表放大器將來自X軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第二儀表放大器將來自y軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；第三儀表放大器將來自z軸磁檢測芯片的電壓信號進行放大后，送給單片機處理器；單片機處理器將來自第一儀表放大器、第二儀表放大器、第三儀表放大器的三路模擬信號分別轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后進行解算，得到空間磁場的變化量，并根據(jù)空間磁場的變化量判斷山體是否發(fā)生滑坡，并將判斷結(jié)果送給無線通信模塊； 無線通信模塊接收單片機處理器的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線路由模塊； 無線路由模塊將來自無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的處理結(jié)果通過無線的方式發(fā)送給無線接收模塊； 無線接收模塊接收無線路由模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并通過GPRS或3G公共網(wǎng)絡將處理結(jié)果發(fā)送到遠程監(jiān)控中心計算機上；遠程監(jiān)控中心計算機接收無線接收模塊發(fā)送的處理結(jié)果，并將處理結(jié)果進行存儲，如果山體有滑坡， 遠程監(jiān)控中心計算機將報警，并將報警信號發(fā)送到手持終端上，如果山體無滑坡，則結(jié)束。
專利摘要本實用新型公開了一種基于弱磁傳感器的山體滑坡無線網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)，屬于弱磁檢測和山體滑坡監(jiān)測領域。所述系統(tǒng)包括無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器、無線路由模塊、無線接收模塊、遠程監(jiān)控中心計算機和手持終端；其中，無線路由模塊、無線接收模塊采用太陽能供電；無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量根據(jù)實際需要確定，無線路由模塊的數(shù)量與無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器的數(shù)量有關(guān)；每個無線山體滑坡監(jiān)測磁傳感器周圍設定距離處安裝一個永磁體。所述裝測量結(jié)果準確可靠，且成本低、測量周期短、能夠解決有線系統(tǒng)布線困難的缺陷。
文檔編號G08B21/10GK203025913SQ20122075042
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者劉潔, 裴華剛, 李華文, 鄭鳳武, 邱黃林, 楊春龍, 鐘自鳴 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所