一種地質災害監測無線加速度傳感器設備的制作方法

本發明涉及地質災害在線監測領域，特別涉及地質災害監測無線加速度傳感器設備。

背景技術：

我國自然地理、地質構造、氣候條件復雜，地質災害分布廣、發生頻繁，是世界上地質災害嚴重的國家之一。其中，山體滑坡、泥石流等災害所占比例非常高，分布面非常廣泛。 因此在線監測地表位移顯得非常必要。而現有技術中的山體滑坡等位移監測傳感器都比較昂貴，而且功耗很高，在野外安裝對供電要求也比較苛刻，不利于廣泛使用。

基于上述情況，設計一款方便施工安裝，成本低廉的傳感器設備顯得十分必要。

技術實現要素：

有鑒于此，為了克服現有技術不足，本發明提供一種地質災害監測無線加速度傳感器設備，為提供一款方便施工安裝，成本低廉可以廣泛使用的地質災害監測無線加速度傳感器設備。

本發明的一個方面，提供一種地質災害監測無線加速度傳感器設備包含供電單元、加速度傳感器單元、無線網絡傳輸單元；

所述供電單元與其他各單元相連接，用于給設備供電，選用一次性電池；

所述加速度傳感器單元包含單軸或者多軸軸加速度傳感器用于測量設備的重力方向的傾斜度；

所述無線網絡傳輸單元與加速度傳感器單元連接，用于與上位機進行無線通信。

在一些實施方式中，所述地質災害監測無線加速度傳感器設備，其安裝附件包含輔助錨桿，安裝方式為：該錨桿垂直釘入地面下可以深入地質穩定層，其頂端通過繩索連接無線加速度傳感器頂端，保持繩索為拉直狀態，然后用水泥或者沙石或者膠水等固定，使無線加速度傳感器掩埋在地面之下。

在一些實施方式中，所述地質災害監測無線加速度傳感器設備，通過加速度傳感器單元周期性測量重力加速度的方向及大小，當重力方向變化超過設定閾值時，通過無線網絡傳輸單元發射出預警信號；并且周期性發送心跳信號，心跳信號包含設備ID及測量到的加速度的方向值。

在一些實施方式中，所述地質災害監測無線加速度傳感器設備，其無線網絡傳輸單元包含BLE藍牙MCU，其可作為MESH網絡中的一個節點，能夠連接MESH網絡中繼器或者接入點AP并進行數據傳輸。

在一些實施方式中，所述無線網絡傳輸單元采用擴頻技術，以提高通信質量。

在一些實施方式中，所述無線網絡傳輸單元包含SubGHz無線通信模塊和BLE藍牙MCU，其中SubGHz無線通信模塊與BLE藍牙MCU連接，BLE藍牙MCU與加速度傳感器單元連接。

在一些實施方式中，所述SubGHz無線通信模塊內置一顆低功耗MCU，該MCU與BLE藍牙MCU進行數據的相互備份校驗，并相互監測，以提高系統可靠性。

本發明的另一個方面，還提供一種地質災害監測系統，其中，該地質災害預警系統包括上述的地質災害監測無線加速度傳感器設備。

與現有技術相比，其有益效果在于：本發明的系統架構決定了整個系統的功耗非常低（一定條件下，7200mAH電池可工作5-8年）；無線傳輸方式決定了系統安裝容易；輔助錨桿及安裝方式的設計極大的提高了監測相對位移的靈敏度和可靠性；該設備的低成本導致該系統可以進行廣泛安裝，對潛在危險地區進行大面積監測。

附圖說明

圖1本發明的系統構成框圖

圖2本發明實施實例安裝示意圖

圖3本發明實施實例結構圖

在圖1中：供電單元 1、電池11、加速度傳感器單元 2、無線網絡傳輸單元 3、BLE藍牙MCU 31、SubGHz無線通信模塊32、低功耗MCU 321。

在圖3中：供電單元 1、電池11、加速度傳感器單元 2、無線網絡傳輸單元 3、BLE藍牙MCU 31、SubGHz無線通信模塊32、低功耗MCU 321、ADXL362三軸MEMS加速度傳感器 21、CC2540低功耗藍牙MCU芯片 31、STM8系列低功耗MCU芯片321。

具體實施方式

為了更好的闡述本發明，以下將結合附圖和一個具體實例對本發明進行詳細說明。

實施實例，如圖3所示，該設備，包含供電單元 1、加速度傳感器單元 2、無線網絡傳輸單元3。供電電源1包含電池11構成，給整個設備供電。電池11選用7200mAH一次性電池。加速度傳感器單元 2中的加速度傳感器可以選用ADXL362三軸MEMS加速度傳感器21。無線網絡傳輸單元3包含SubGHz無線通信模塊 32和BLE藍牙MCU 31。藍牙MCU單元可以選用CC2540低功耗藍牙MCU芯片。SubGHz無線通信模塊，可以選擇LORA系列無線擴頻芯片加上一顆STM8系列低功耗MCU芯片321完成和BLE藍牙MCU芯片 31之間的通信及相互備份檢測的功能。

系統連接方式：供電單元1與其他各單元相連接，為各單元供電。藍牙MCU單元31通過IIC接口和ADXL362三軸MEMS加速度傳感器21連接。藍牙MCU單元31通過串口及GPIO和SubGHz無線通信模塊32的內置STM8系列低功耗MCU芯片321連接，其中藍牙MCU芯片 CC2540的一GPIO控制STM8的RESET管腳，同時SubGHz無線通信單元32的內置STM8系列低功耗MCU芯片321 的一個GPIO控制了藍牙MCU芯片 CC2540的RESET管腳。實現方式：雙MCU定時進行數據交換，當任一MCU死機，不能夠進行正常的數據交換時，正常MCU可以通過GPIO對死機MCU進行復位。這樣極大的提高系統可靠性。

如圖2所示，該設備的安裝附件包含輔助錨桿。該錨桿直徑1cm，底部為圓錐狀。將錨桿垂直打入地面，埋入地質穩定層，將地質災害監測無線加速度傳感器設備放置在其上，用繩索將錨桿頂部和傳感器頂部固定，保持繩索拉直，然后用沙石、水泥固定掩埋，使其上覆蓋1-2cm水泥。施工完成，標定此時設備的重力加速度方向。因為，錨桿埋入穩定層不會移動，傳感器在地表，當地表層有少量位移時，由于繩索的作用，傳感器設備將發生傾斜，因此，傳感器監測的重力加速度方向會發生變化，根據該變化，可以判斷位移的發生。

該實施實例的功耗非常低，使用7200mAH的一次性電池可以使用5年以上，

而且安裝非常方便，埋入地表非常隱蔽，不易被破壞，有很高的實用價值。

本領域技術人員應能理解上述芯片或者器件選型及應用場景僅為舉例，其他現有的或今后可能出現的芯片或者器件如可適用于本發明，也應包含在本發明保護范圍以內，并在此以引用方式包含于此，其他應用場景下，應用了本發明，也應該在本發明的保護范圍內。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化涵括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除復數。權利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。