基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及山體監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，我國(guó)的一些地方或者區(qū)域受天災(zāi)或者人為的影響，頻頻對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅和損害，例如地處我國(guó)西南部的四川、廣西、貴州、云南等地受地貌條件影響而頻繁發(fā)生的山體滑坡和泥石流災(zāi)害，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。另外，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，我國(guó)高鐵通車(chē)?yán)锍桃呀?jīng)成為世界第一，但是我國(guó)的地貌條件決定了許多高鐵包括一些普通鐵路需要建在茫茫山區(qū)，而在這些山區(qū)穿行的高鐵和普通鐵路上的列車(chē)所面臨的主要威脅就是前方山體突然發(fā)生滑坡產(chǎn)生的墜落物將前方鐵路阻斷，特別是高鐵，因?yàn)樗俣瓤焓沟锰幘磻?yīng)時(shí)間極短，極易因此而發(fā)生事故。目前我國(guó)高鐵包括普通鐵路平時(shí)對(duì)于類(lèi)似滑坡這類(lèi)隱患的檢測(cè)仍然依靠巡道工的巡檢，漏檢的概率非常大，效率極低。而在高速運(yùn)行的列車(chē)上利用駕車(chē)司機(jī)對(duì)前方的目視來(lái)檢測(cè)此類(lèi)滑坡并采取制動(dòng)措施則因?yàn)橐蟮姆磻?yīng)速度大大超過(guò)人的生理極限而變得極度困難。
[0003]目前雖有部分技術(shù)提出了針對(duì)山體滑城、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警設(shè)備，都存在以下冋題和不足:
[0004]1、預(yù)警設(shè)備采用傳統(tǒng)的GPRS、衛(wèi)星通訊等傳輸技術(shù)，導(dǎo)致設(shè)備本身耗電量極大，無(wú)法滿(mǎn)足預(yù)警設(shè)備長(zhǎng)年待機(jī)的需要，即使有技術(shù)提出可以進(jìn)行太陽(yáng)能充電，但若在某些山區(qū)的特殊區(qū)域，長(zhǎng)年照曬不到太陽(yáng)則無(wú)法使用；并且太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化率太低，應(yīng)用到相關(guān)設(shè)備中數(shù)量要求較多，無(wú)形中增加了使用成本；
[0005]2、預(yù)警設(shè)備的預(yù)警監(jiān)測(cè)多采用設(shè)備位移方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而此時(shí)山體滑坡已經(jīng)發(fā)生，山體滑坡前期的傾斜征兆無(wú)法監(jiān)測(cè)，預(yù)警效果差；
[0006]3、預(yù)警設(shè)備采用傳統(tǒng)的控制中心集中管理模式，控制中心長(zhǎng)年需安排人員值守，人工成本較大，實(shí)時(shí)交互性差；
[0007]4、預(yù)警設(shè)備結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，導(dǎo)致預(yù)警設(shè)備的成形產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)以整套預(yù)警工作站的形式存在，成本過(guò)高，無(wú)法進(jìn)行大范圍推廣。
[0008]如何開(kāi)發(fā)出一種能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要的山體滑坡監(jiān)測(cè)設(shè)備已經(jīng)成為急需解決的技術(shù)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中山體滑坡預(yù)警設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需要的缺陷，提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置來(lái)解決上述問(wèn)題。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0011]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，包括通信芯片、物聯(lián)網(wǎng)基站和移動(dòng)終端，通信芯片上接有發(fā)射天線，通信芯片通過(guò)發(fā)射天線與物聯(lián)網(wǎng)基站進(jìn)行無(wú)線通信，物聯(lián)網(wǎng)基站通過(guò)移動(dòng)通信基站與移動(dòng)終端進(jìn)行無(wú)線通信，還包括MCU和三軸加速度傾角傳感器，所述的三軸加速度傾角傳感器的數(shù)據(jù)輸出端與MCU的數(shù)據(jù)輸入端相連，所述的通信芯片接在MCU的串口上。
[0012]所述的MCU的型號(hào)為STM32L，三軸加速度傾角傳感器的型號(hào)為ADIS16209，通信芯片的型號(hào)為SCNPC0003010。
[0013]所述的三軸加速度傾角傳感器的D1l端和D102端與MCU的D1l端和D102端相連，通信芯片的PA9端和PAlO端與MCU的PA9端和PAlO端相連，通信芯片的TX端接有發(fā)射天線。
[0014]所述的MCU的PC7端通過(guò)電阻R3和PNP三級(jí)管Ql接入通信芯片的VBAT端和VMCU端。
[0015]還包括電源，電源的型號(hào)為AME8855，所述的通信芯片、三軸加速度傾角傳感器和MCU均與電源相連。
[0016]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，所述通信芯片的Β00Τ0端通過(guò)電阻Rl2接地。
[0017]有益效果
[0018]本實(shí)用新型的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠在山體滑坡災(zāi)害發(fā)生的瞬間，迅速將報(bào)警信息發(fā)送給指定的物聯(lián)網(wǎng)基站，從而將報(bào)警信息發(fā)送給指定的移動(dòng)終端，便于相關(guān)人員及時(shí)撤離、避讓?zhuān)蚪o高速行駛的火車(chē)提供寶貴的緊急制動(dòng)時(shí)間以避免事故發(fā)生。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守監(jiān)測(cè)預(yù)警；高危山坡現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需安排電力供應(yīng)；整個(gè)裝置耗電量極低，6年一個(gè)周期內(nèi)無(wú)需更換電池；整個(gè)裝置全部實(shí)現(xiàn)無(wú)線互聯(lián)，無(wú)需在荒山野嶺架設(shè)埋線，施工方便快捷，成本低廉。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型中三軸加速度傾角傳感器的線路原理圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型中MCU的的線路原理圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型中通信芯片的線路原理圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型中發(fā)射天線的線路原理圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型中電源芯片的線路原理圖；
[0025]圖7為裝置控制方法的方法流程圖；
[0026]其中，1-三軸加速度傾角傳感器、2-MCU、3_通信芯片、4_發(fā)射天線、5_物聯(lián)網(wǎng)基站、6-移動(dòng)終端、7-電源、8-移動(dòng)通信基站。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，用以較佳的實(shí)施例及附圖配合詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明如下:
[0028]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，包括通信芯片3、物聯(lián)網(wǎng)基站5和移動(dòng)終端6。移動(dòng)終端6為現(xiàn)在廣泛使用的移動(dòng)通信設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦等。物聯(lián)網(wǎng)基站5為應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中繼站，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)基站5可以實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)通信基站8的連接。通信芯片3上接有發(fā)射天線4，通信芯片3通過(guò)發(fā)射天線4與物聯(lián)網(wǎng)基站5進(jìn)行無(wú)線通信，通信芯片3通過(guò)發(fā)射天線4將信號(hào)發(fā)出至物聯(lián)網(wǎng)基站5。物聯(lián)網(wǎng)基站5按物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)再通過(guò)移動(dòng)通信基站8進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)基站5與移動(dòng)終端6進(jìn)行無(wú)線通信。還包括MCU2和三軸加速度傾角傳感器1，三軸加速度傾角傳感器I用于測(cè)量?jī)A斜角度和加速度力，MCU2用于裝置的整體控制和判斷。三軸加速度傾角傳感器I的數(shù)據(jù)輸出端與MCU2的數(shù)據(jù)輸入端相連，三軸加速度傾角傳感器I將采集到的傾斜角度和加速度力傳送給MCU2。通信芯片3接在MCU2的串口上，MCU2再根據(jù)傾斜角度和加速度力的閾值對(duì)比判斷當(dāng)前是否需要進(jìn)行報(bào)警，從而選擇是否觸發(fā)通信芯片3發(fā)送報(bào)警信息給移動(dòng)終端6。
[0029]在實(shí)際應(yīng)用中，通信芯片3、MCU2、三軸加速度傾角傳感器I和發(fā)射天線4全部被集中安裝于一個(gè)機(jī)盒內(nèi)。機(jī)盒的三分之二部分被掩埋在需要監(jiān)測(cè)的山體石土內(nèi)，機(jī)盒的三分之一部分即發(fā)射天線4露出山體石土外，保證發(fā)射天線的增益。當(dāng)山體滑坡發(fā)生時(shí)，機(jī)盒將會(huì)因土石流動(dòng)而發(fā)生傾斜或者被異物撞擊而受加速度力，此時(shí)三軸加速度傾角傳感器I立即將傾斜角度數(shù)據(jù)或者相關(guān)加速度力數(shù)據(jù)傳送給MCU2，MCU2在接收到這些數(shù)據(jù)后進(jìn)行判斷，如果傾斜角度或者加速度力大于預(yù)先設(shè)置的閾值，MCU2進(jìn)入報(bào)警模式。在這個(gè)報(bào)警模式下，通信芯片3進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，MCU2將內(nèi)存的報(bào)警信息送入通信芯片3通過(guò)發(fā)射天線4將報(bào)警信息發(fā)送給指定的物聯(lián)網(wǎng)基站5，并通過(guò)這個(gè)基站和其接入的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，將報(bào)警信息發(fā)送給指定的移動(dòng)終端6，從而完成了預(yù)警功能。
[0030]如圖2所示，三軸加速度傾角傳感器I可以選用ADIS16209，其為ADI公司的低功耗三軸微機(jī)電系統(tǒng)傳感器，它所監(jiān)測(cè)的最小傾斜角度可以達(dá)到0.025°，監(jiān)測(cè)的最小加速度力可以達(dá)到0.244mg。為了避免過(guò)于靈敏而造成虛警，設(shè)置的最小監(jiān)測(cè)角度閾值可以為3°，監(jiān)測(cè)的最小加速度力閾值可以為500g。如圖3所示，MCU2的型號(hào)可以選用STM32L，即ST公司的32位低功耗MCU芯片STM32L。如圖4所示，通信芯片3的型號(hào)可以為無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研宄院的通訊模塊SCNPC0003010，其本身自帶DAC數(shù)/模輸出、ADC模/數(shù)輸入、UART串口、SPI四線串行總線、I2C接口、USB接口、FLASH存儲(chǔ)、RAM內(nèi)存和一個(gè)FSK調(diào)頻發(fā)射機(jī)。調(diào)頻發(fā)射機(jī)的頻率為142MHz?1050MHz之間可以定制。如圖5所示，在發(fā)射天線4中，天線座SMA采用的是內(nèi)螺紋+孔座的RP-SMA，天線ANT采用的是鞭狀天