一種太陽能供電的無線盒式測斜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，主要是依靠太陽能供電、自動采集的盒式測斜儀，無需外部直流供電，即可實現(xiàn)在線實時采集，涉及到結(jié)構(gòu)物等安全監(jiān)測行業(yè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在結(jié)構(gòu)物、建筑物位移監(jiān)測等領(lǐng)域，水平位移變化是一個重要的監(jiān)測對象，，水平位移可通過人工測量、全站儀、位移傳感器、測斜儀等方法實現(xiàn)測量。其中測斜儀的測量基本原理是:通過傾斜角度的變化，通過三角函數(shù)的關(guān)系計算水平位移W=H*Sin(a )，其中Η為盒式測斜儀安裝的高度，α為傾斜角度。
[0003]為使得監(jiān)測系統(tǒng)滿足行業(yè)需求，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物水平位移測量，主要有人工測量、全站儀進行現(xiàn)場監(jiān)測，無法實時、全天候自動測量。另外一種自動監(jiān)測方法是搭建監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，使用各類位移監(jiān)測儀。但這些測量方法屬于一種被動采集裝置，不具備自動采集功能以及數(shù)據(jù)保存功能，實際時使用時依靠工業(yè)總線的方式進行組網(wǎng)，并使用計算機系統(tǒng)進行控制實時采集、數(shù)據(jù)存儲。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當系統(tǒng)電源無法正常工作或計算機系統(tǒng)停止工作時，監(jiān)測儀便無法自主采集數(shù)據(jù)，導(dǎo)致丟失關(guān)鍵時刻的數(shù)據(jù)信息。
[0004]上述傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)存在以下的不足:
首先人工監(jiān)測水平位移的方法，無法做到實時、全天候數(shù)據(jù)采集，且所使用的設(shè)備操作復(fù)雜、維護成本高。
[0005]其次傳統(tǒng)測斜儀一般需外部直流供電，現(xiàn)場使用時需布線供電、數(shù)據(jù)傳輸，施工成本及后續(xù)維護難度較高。
[0006]綜上所述，傳統(tǒng)的位移監(jiān)測儀或人工監(jiān)測在功能單一、無法全實時自主采集，硬件系統(tǒng)靠線電纜供電、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞酱嬖诔杀靖?、后期維護的問題，難以滿足當前工況下的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于以下幾點:(1)實現(xiàn)盒式測斜儀自主定時采集，可按照設(shè)定自動采集，盒式測斜儀可自動完成數(shù)據(jù)采集。(2)實現(xiàn)太陽能充電、鋰電池供電的方式，并內(nèi)置無線傳輸模塊完成數(shù)據(jù)傳輸。(3)為滿足戶外使用的要求，新型設(shè)計還具備防水、防護性能。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的以下技術(shù)方案:
一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，它外部設(shè)置一太陽能電板，內(nèi)部帶的鋰電池及充電管理電路與太陽能電板相連接；
內(nèi)部設(shè)計有MEMS傳感器、微型控制器，鋰電池及充電管理電路與微型控制器連接；內(nèi)部設(shè)計有無線傳輸模塊，外置有天線，數(shù)據(jù)可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸，無線傳輸模塊與微型控制器連接。數(shù)據(jù)可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸。
[0009]它內(nèi)部設(shè)計有時鐘模塊、存儲電路；時鐘模塊、存儲電路與微型控制器連接?？蓪崿F(xiàn)自動定時采集，并能對自動采集的數(shù)據(jù)進行存儲。
[0010]該無線盒式測斜儀的外部為鋁制外殼，電子配件均放置在鋁制外殼內(nèi)部。
[0011]該無線盒式測斜儀的內(nèi)部有一個串口驅(qū)動電路，串口驅(qū)動電路與微型控制器連接。
[0012]本實用的盒式測斜儀設(shè)計有一個傾角傳感器，用于測量傾角的變化，其設(shè)計方案是:使用傾角傳感器作為感知元件，其輸出電壓信號隨角度變化而變化。傾角傳感器輸出信號進入微型控制器進行轉(zhuǎn)換，通過微型控制器對內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動、數(shù)據(jù)計算可實現(xiàn)傾角變化的測量。
[0013]電源設(shè)計方案是，使用可充電鋰電池作為主電源，并設(shè)計充電控制電路，充電源為5伏特、3瓦的太陽能板，當有光照時，太陽能板通過充電控制電路對鋰電池進行充電，無光照時，采集模塊通過鋰電池進行工作。
[0014]實現(xiàn)自動采集功能的電路設(shè)計方案是:程序設(shè)計時在自動采集模式狀態(tài)下，通過鬧鈴功能，達到特定時間時，產(chǎn)生中斷信號，微控制器進行數(shù)據(jù)采集、保存工作。實現(xiàn)定時功能的電路設(shè)計方案是:設(shè)計有RTC實時時鐘電路，RTC電路主要完成系統(tǒng)時鐘記錄、定時鬧鈴功能，測斜儀每次采集的數(shù)據(jù)均將采集的時間共同存儲于FLASH中，同時為實現(xiàn)定時自動采集，RTC電路還設(shè)置后鬧鈴觸發(fā)功能，當定時器時間達到后，便啟動觸發(fā)進行數(shù)據(jù)自動米集。
[0015]實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲功能的電路設(shè)計方案是:設(shè)計有FLASH存儲器電路，作為采集數(shù)據(jù)、采集時間、采集間隔的存儲介質(zhì)。當需要執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取命令時，微型控制器通過SPI總線將存儲器中的數(shù)據(jù)進行讀出并傳輸。
[0016]實現(xiàn)串口總線通信、數(shù)據(jù)傳輸功能的設(shè)計方案是:設(shè)計一個RS485驅(qū)動電路，用于串口命令的收發(fā)及數(shù)據(jù)的傳輸功能。無線傳輸采用的方案是:使用ZIGBEE無線模塊，微控制器通過控制ZIGBEE模塊，將采集到的數(shù)據(jù)進行上報。微控制器與無線模塊之間的接口采用異步通信的方式，當不要數(shù)據(jù)通信時，微控制器可自動關(guān)閉無線模塊的電源，以降低系統(tǒng)的整體功耗。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
綜上所述，盒式測斜儀內(nèi)部設(shè)計有傾角變化測量電路、RTC實時時鐘電路、FLASH存儲器電路、驅(qū)動電路、太陽能供電電路等，通過微型控制器的自動控制，可實現(xiàn)測斜采集、定時自動采集、數(shù)據(jù)存儲功能，并通過無線、串口總線進行傳輸，彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)中不足。
【附圖說明】
[0018]圖1是盒式測斜儀的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是盒式測斜儀實際安裝示意圖。
[0019]圖2中:11_盒式測斜儀主體；12-安裝面；13-航空插頭；14-機械安裝孔；15 -天線；8_太陽能電板。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖1、2對本發(fā)明進行詳細描述: 一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，它外部設(shè)置一太陽能電板8，內(nèi)部帶的鋰電池及充電管理電路1與太陽能電板8相連接；
內(nèi)部設(shè)計有MEMS傳感器7、微型控制器5，鋰電池及充電管理電路1與微型控制器5連接;
內(nèi)部設(shè)計有無線傳輸模塊10，外置有天線9，數(shù)據(jù)可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸，無線傳輸模塊10與微型控制器5連接。
[0021]它內(nèi)部設(shè)計有時鐘模塊3、存儲電路4 ;時鐘模塊3、存儲電路4與微型控制器5連接。
[0022]該無線盒式測斜儀的外部為鋁制外殼6，電子配件均放置在鋁制外殼6內(nèi)部。
[0023]該無線盒式測斜儀的內(nèi)部有一個串口驅(qū)動電路2，串口驅(qū)動電路2與微型控制器5連接。
[0024]將盒式測斜儀，安裝固定于離地面有一定高度的平臺上，安裝完畢后調(diào)整天線、太陽能電池板額定角度和位置。
[0025]天線應(yīng)盡量遠離大面積的金屬平面及地面，安裝設(shè)備時，要使天線距離金屬管或者金屬平面至少10cm，安裝位置至少離地面1米以上。并盡量減少天線之間的障礙物。
[0026]現(xiàn)場安裝時，應(yīng)將太陽能板朝向正南方向(夏季稍偏西，冬季稍偏東)，一般傾斜角為45度角(現(xiàn)場依據(jù)實際情況，可稍微調(diào)整)，因為45度角不僅可以有效的吸收光能還可以最大限度的減少風阻和增加支架的支撐力，以保證鋰電池一天內(nèi)的有效充電時間。
[0027]盒式測斜儀安裝固定在被測物體表面，注意調(diào)整其水平方向，盡量保持水平安裝，確定好位置后，通過膨脹螺絲將測斜儀固定在被測物表面。安裝時避免遮擋航空插頭，以免影響使用。
[0028]將盒式測斜儀通過RS485轉(zhuǎn)USB轉(zhuǎn)換器與控制計算機相連，打開設(shè)置軟件，設(shè)置定時采集時間，點擊確認后，即可斷開控制計算機，之后測斜儀可完成自動采集、數(shù)據(jù)存儲。
[0029]當需要讀取內(nèi)部存儲器中的數(shù)據(jù)時，可連接控制計算機，點擊關(guān)閉自動采集，點擊讀取存儲數(shù)據(jù)，即可將存儲器中的數(shù)據(jù)、采集時間讀取到計算機當中。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，其特征在于:它外部設(shè)置一太陽能電板(8)，內(nèi)部帶的鋰電池及充電管理電路(1)與太陽能電板(8)相連接； 內(nèi)部設(shè)計有MEMS傳感器(7)、微型控制器(5)，鋰電池及充電管理電路(1)與微型控制器(5)連接； 內(nèi)部設(shè)計有無線傳輸模塊(10)，外置有天線(9)，數(shù)據(jù)可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸，無線傳輸模塊(10)與微型控制器(5)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電的無線盒式測斜儀，其特征在于:它內(nèi)部設(shè)計有時鐘模塊(3)、存儲電路(4);時鐘模塊(3)、存儲電路(4)與微型控制器(5)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電的無線盒式測斜儀，其特征在于:該無線盒式測斜儀的外部為鋁制外殼(6)，電子配件均放置在鋁制外殼(6)內(nèi)部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電的無線盒式測斜儀，其特征在于:該無線盒式測斜儀的內(nèi)部有一個串口驅(qū)動電路(2 )，串口驅(qū)動電路(2 )與微型控制器(5 )連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，主要是依靠太陽能供電、自動采集的盒式測斜儀，無需外部直流供電，即可實現(xiàn)在線實時采集，涉及到結(jié)構(gòu)物等安全監(jiān)測行業(yè)領(lǐng)域。綜上所述，盒式測斜儀內(nèi)部設(shè)計有傾角變化測量電路、RTC實時時鐘電路、FLASH存儲器電路、驅(qū)動電路、太陽能供電電路等，通過微型控制器的自動控制，可實現(xiàn)測斜采集、定時自動采集、數(shù)據(jù)存儲功能，并通過無線、串口總線進行傳輸，彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)中不足。
【IPC分類】G08C17/02, G01C9/00
【公開號】CN105300355
【申請?zhí)枴緾N201510878019
【發(fā)明人】劉付鵬, 王輔宋, 劉文峰, 謝鎮(zhèn), 劉國勇, 李松
【申請人】江西飛尚科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年12月4日