一种崩塌监测设备及其组网系统的制作方法

本实用新型涉及地质灾害自动化监测技术领域，更具体地说，涉及一种崩塌监测设备及其组网系统。

背景技术：

崩塌和滑坡是一种常见的地质灾害，具有很强的突发性和破坏性，通过对崩塌体和滑坡体的实时在线监测可以减少它们带来的生命财产损失。传统方法是通过拉线式位移计监测其裂缝的发育情况，进一步判断崩塌或滑坡的发育情况，但上述方法存在一些缺点：

(1)采用拉线式位移计监测的方法，只能判断崩塌的发生情况。在崩塌监测工作中，这些数据有很大的局限性，还需要获得崩塌瞬间移动加速度，倾斜变形角度；

(2)在监测过程中每台拉线式位移计连接一个rtu系统，数据的采集和传输过程中，若一台rtu系统出现故障时，拉线的数据无法及时的上传，导致局部区域的监测不能实现实时预警；

(3)传统的监测设备方法，rtu系统采用外接的方式，在工作的安装过程中，安装过程复杂，进而增加工作人员的压力，也加大了工期风险。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种崩塌监测设备及其组网系统，在对崩塌体和滑坡体进行监测的过程中，可以实时监测采集监测崩塌体或滑坡体的倾斜变形角度、瞬间移动加速度和变形方向，解决数据单一的缺陷；崩塌加速度计内置智能通讯模块，即使某台监测设备的通讯模块出现故障，也能保证该设备数据的正常传输；采用内置的方式，安装简单。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供一种崩塌监测设备及其组网系统，包括主控单元、供电模块、通讯模块、加速度计、陀螺仪和磁力计，所述主控单元通过所述通讯模块将所述加速度计、陀螺仪和磁力计采集到的数据上传服务器；

所述主控单元用于收集和预处理所述加速度计、陀螺仪和磁力计采集的数据，并控制所述供电模块和通讯模块；

所述供电模块采用太阳能片和蓄电池；

所述通讯模块用于将所述主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器；

所述加速度计用于监测崩塌体或滑坡体的瞬间移动加速度；

所述陀螺仪用于监测角速度数据，判断崩塌监测设备的运动轨迹及加速度；

所述磁力计用于对崩塌监测设备的方位进行定位。

进一步的，所述通讯模块包括lora通信模块、2g/3g/4g通讯模块和北斗短报文通讯模块，所述lora通信模块用于各个崩塌监测设备之间的近程无线通讯，所述2g/3g/4g通讯模块用于将所述主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器，所述北斗短报文通讯模块用于所述2g/3g/4g通讯模块无法使用时各个崩塌监测设备通过lora通讯模块将各个数据上传至北斗短报文通讯模块，再由北斗短报文通讯模块将所述主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器。

进一步的，所述主控单元为具有独立的处理和控制能力的单片机。

本实用新型还进一步提供一种崩塌监测设备组网系统，包括多个上述的崩塌监测设备，多个崩塌监测设备之间通过lora通信模块形成无线自组网。

实施本实用新型的崩塌监测设备及其组网系统，具有以下有益效果：1、可以实时监测采集监测崩塌体或滑坡体的倾斜变形角度、瞬间移动加速度和变形方向；

2、崩塌加速度计内置智能通讯模块，即使某台监测设备的通讯模块出现故障，也能保证数据正常的传输，即当2g/3g/4g不能正常上传数据时，通过各个设备的lora通讯连接，通过lora将各个监测数据上传至北斗短报文，再由北斗短报文将数据上传至服务器；

3、采用内置的方式，安装简单，减轻工作人压力，避免因安装难度带来的工期风险。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型崩塌监测设备的结构原理示意图；

图2为本实用新型崩塌监测设备组网系统通过2g/3g/4g通讯方式传输数据的示意图；

图3为本实用新型崩塌监测设备组网系统通过lora通讯方式传输数据的示意图；

图4为本实用新型崩塌监测设备组网系统通过北斗短报文通讯方式传输数据的示意图。

具体实施方式

图1示出本实用新型崩塌监测设备的一个优选实施例，其包括主控单元、供电模块、通讯模块、加速度计、陀螺仪和磁力计，主控单元通过通讯模块将加速度计、陀螺仪和磁力计采集到的数据上传服务器；

主控单元用于收集和预处理加速度计、陀螺仪和磁力计采集的数据，并控制供电模块和通讯模块；主控单元为具有独立的处理和控制能力的单片机，负责控制外围电路，对各个模块发出指令，将采集的数据进行预处理，作为传感器和通讯模块的传输中介和控制中心。加速度计、陀螺仪和磁力计共用一个主控单元进行数据采集与传输，与通常的一个传感器设备对应一个采集单元相比，安装和后期运维工作压力减小，同时减少了因工作量带来的工期风险。

供电模块采用太阳能片和蓄电池进行供电，保证崩塌监测设备正常工作；

通讯模块用于将主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器；

加速度计用于监测崩塌体或滑坡体的瞬间移动加速度，陀螺仪用于监测角速度数据，判断崩塌监测设备的运动轨迹及加速度，磁力计用于对崩塌监测设备的方位进行定位，在崩塌体或滑坡体发生位移变化的时候，可以监测到其倾斜变相角度、瞬间移动加速度和方向，监测到的数据通过主控单元和通讯模块实现数据的实时上传，从而更精准的判断崩塌的发生情况，作出更优的应对措施。

本实施例中通讯模块包括lora通信模块、2g/3g/4g通讯模块和北斗短报文通讯模块，lora通信模块用于各个崩塌监测设备之间的近程无线通讯，2g/3g/4g通讯模块用于将主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器，北斗短报文通讯模块用于2g/3g/4g通讯模块无法使用时各个崩塌监测设备通过lora通讯模块将各个数据上传至北斗短报文通讯模块，再由北斗短报文通讯模块将主控单元收集和处理完毕的数据上传服务器。为避免出现传统的物联网地质灾害监测数据缺失和数据上传不及时的问题，本实用新型的崩塌监测设备设置了三种通讯模块，在正常情况下，使用2g/3g/4g通讯模块将传感器采集到的数据上传服务器，在监测场地移动通讯信号较弱，或2g/3g/4g通讯模块功能异常的情况下，通过各个设备的lora通讯模块将数据上传至北斗短报文模块，再使用北斗短报文的通讯方式将数据上传服务器，短报文是指卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，在普通移动通讯信号不能覆盖的情况下(例如地震灾害过后通讯基站遭到破坏，2g/3g/4g通讯模块不能使用)，北斗终端就可以通过短报文进行紧急通讯，该技术被用于紧急救援、野外作业、海上作业系统等，弥补了2g/3g/4g通讯模块受限时监测数据缺失和数据上传不及时的缺陷，是2g/3g/4g通讯方式的备用通讯方式。同时本实用新型崩塌监测设备的通讯模块还包括lora通信模块，lora通信模块为远距离无线电(longrangeradio)模块，在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，在本实用新型中用于为各个崩塌监测设备进行近程无线通讯，通讯范围约3km，负责在各个终端间进行信号传输，使3km内各个终端设备无线自动组网，增加数据传输上报和指令下达的途径。通过设置三种通讯方式，可以保证崩塌监测设备在任何情况下监测数据都能成功采集并及时上传，保障了地质灾害监测工作的顺利进行。

为解决技术问题，本实用新型还进一步提供了一种崩塌监测设备组网系统，包括多个上述的崩塌监测设备，多个崩塌监测设备之间通过lora通信模块形成无线自组网，这样各个终端间均可以进行信号传输，增加数据传输上报和指令下达的途径，保证数据的正常传输，不会丢失数据。

自组网工作方式：在3km范围内，所有崩塌监测设备间可通过lora形成无线自组网。如图2所示，正常情况下，每个崩塌监测设备均可通过2g/3g/4g通讯方式进行数据上报；如图3所示，如果自身移动通讯故障或没有信号，3公里内通过lora自动寻找附近有移动通讯的崩塌监测设备完成数据传输与上报；如图4所示，如果整个场地没有移动通讯，lora会自动寻找场地内北斗短报文设备，通过短报文上传成果数据。

使用本实用新型的崩塌监测设备及其组网系统，具有以下优点：1、可以实时监测采集监测崩塌体或滑坡体的倾斜变形角度、瞬间移动加速度和变形方向；

2、崩塌加速度计内置智能通讯模块，即使某台监测设备的通讯模块出现故障，也能保证数据正常的传输；

3、采用内置的方式，安装简单，减轻工作人压力，避免因安装难度带来的工期风险。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。