专利名称：一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，属于弱磁检测和山体滑坡监测领域。
背景技术：
目前山体滑坡监测的主要方法有地下水位监测法、降雨量监测法、GPS大地形变测量法、合成孔径雷达测量法、TDR (时间域发射测量技术)滑坡体深部变形测量法等几种方法。这些监测方法普遍存在成本高、测量周期长、部分设备架设困难等多种缺陷，在实际应用中具有很大局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，所述系统通过基于弱磁检测的磁传感器检测被测山体上磁场的变化，以无线传感网络技术实现数据传输，通过GPRS或3G等公共网络实现远程监测山体滑坡的功能，测量结果准确可靠，且成本低、测量周期短、能够解决有线系统布线困难的缺陷。本发明的目的由以下技术方案实现一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，所述系统包括无线山体滑坡监测磁传感器、无线路由模块、无线接收模块、远程监控中心计算机和手持终端；其中，无线路由模块、无线接收模块采用太阳能供电；无线山体滑坡监测磁传感器的数量根据实际需要确定 ，无线路由模块的数量与无线山体滑坡监测磁传感器的数量有关，以保证通信质量为准；每个无线山体滑坡监测磁传感器周围设定距离处安装一个永磁体；无线山体滑坡监测磁传感器包括X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器、单片机处理器、无线通信模块、电池和电源转换模块；x轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片构成检测芯片部分，第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器构成信号调理部分；X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片,X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片处于水平方向，z轴磁检测芯片处于竖直方向，三者正交垂直；其中，X轴磁检测芯片与第一仪表放大器连接，y轴磁检测芯片与第二仪表放大器连接，z轴磁检测芯片与第三仪表放大器连接,第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器分别与单片机处理器上的三路模数转换(A/D)端口连接，单片机处理器与无线通信模块连接，电源转换模块分别与检测芯片部分和信号调理部分连接，电池分别与电源转换模块、单片机处理器、无线通信模块连接；所述无线山体滑坡监测磁传感器通过电池供电，其中，电池直接给单片机处理器、无线通信模块提供电源；电源转换模块将电池提供的电压转换成检测芯片部分和信号调理部分所需的电压后提供给检测芯片部分和信号调理部分；X轴磁检测芯片采集X水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第一仪表放大器;y轴磁检测芯片采集与X垂直的水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第二仪表放大器；z轴磁检测芯片米集竖直方向的磁场值,并将该磁场值以电压信号形式送给第三仪表放大器；第一仪表放大器将来自X轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第二仪表放大器将来自y轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第三仪表放大器将来自z轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；单片机处理器将来自第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器的三路模拟信号分别转化为数字信号，然后进行解算，得到空间磁场的变化量，并根据空间磁场的变化量判断山体是否发生滑坡，并将判断结果送给无线通信模块；无线通信模块接收单片机处理器的处理结果，并将处理结果通过无线的方式发送给无线路由模块；无线路由模块将来自无线山体滑坡监测磁传感器的处理结果通过无线的方式发送给无线接收模块；无线接收模块接收无线路由模块发送的处理结果，并通过GPRS或3G公共网络将处理结果发送到远程监控中心计算机上；远程监控中心计算机接收无线接收模块发送的处理结果，并将处理结果进行存储，如果山体有滑坡，远程监控中心计算机将报警，并将报警信号发送到手持终端上；如果山体无滑坡，则结束。有益效果(I)本发明所述系统通过基于弱磁检测的磁传感器检测被测山体上磁场的变化，以无线传感网络技术实现数据传输，通过GPRS或3G等公共网络实现远程监测山体滑坡的功能，为山体滑坡监测提供了一种准确可靠的方法。(2)本发明所述系统采用无线山体滑坡监测磁传感器来监测山体滑坡，具有极高的灵敏度。(3)本发明所述系统采用无线传感器网络(WSN)进行无线数据传输，具有自组网、大容量、多路径、时延短等优点，把无线传感网络技术应用到山体滑坡监测预警中，能够解决有线系统布线困难的缺陷。同时，传感器节点成本低，可实现对整个滑坡监测区域进行大范围的节点布放，为实现山体滑坡监测和预警提供海量数据支持。(4)本发明所述系统中的无线路由模块、无线接收模块采用太阳能供电，节约能源。
图1为本发明所述的系统示意图；图2为本发明所述系统中无线山体滑坡监测磁传感器的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图来详述本发明，但不限于此。如图1所示，一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，所述系统包括无线山体滑坡监测磁传感器、无线路由模块、无线接收模块、远程监控中心计算机和手持终端;其中，无线路由模块、无线接收模块采用太阳能供电；无线山体滑坡监测磁传感器的数量根据实际需要确定，无线路由模块的数量与无线山体滑坡监测磁传感器的数量有关，以保证通信质量为准；每个无线山体滑坡监测磁传感器周围设定距离处安装一个永磁体；所述无线山体滑坡监测磁传感器包括X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器、单片机处理器、无线通信模块、电池和电源转换模块；χ轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片构成检测芯片部分，第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器构成信号调理部分，如图2所；X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片,X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片处于水平方向，z轴磁检测芯片处于竖直方向，三者正交垂直；其中，X轴磁检测芯片与第一仪表放大器连接，y轴磁检测芯片与第二仪表放大器连接，z轴磁检测芯片与第三仪表放大器连接,第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器分别与单片机处理器上的三路模数转换(A/D)端口连接，单片机处理器与无线通信模块连接，电源转换模块分别与检测芯片部分和信号调理部分连接，电池分别与电源转换模块、单片机处理器、无线通信模块连接；所述无线山体滑坡监测磁传感器通过电池供电，其中，电池直接给单片机处理器、无线通信模块提供电源；电源转换模块将电池提供的电压转换成检测芯片部分和信号调理部分所需的电压后提供给检测芯片部分和信号调理部分；X轴磁检测芯片采集X水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第一仪表放大器;y轴磁检测芯片采集与X垂直的水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第二仪表放大器；z轴磁检测芯片米集竖直方向的磁场值,并将该磁场值以电压信号形式送给第三仪表放大器；第一仪表放大器将来自X轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第二仪表放大器将来自y轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第三仪表放大器将来自z轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；
单片机处理器将来自第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器的三路模拟信号分别转化为数字信号，然后进行解算，得到空间磁场的变化量，并根据空间磁场的变化量判断山体是否发生滑坡，并将判断结果送给无线通信模块；无线通信模块接收单片机处理器的处理结果，并将处理结果通过无线的方式发送给无线路由模块；无线路由模块将来自无线山体滑坡监测磁传感器的处理结果通过无线的方式发送给无线接收模块；无线接收模块接收无线路由模块发送的处理结果，并通过GPRS或3G公共网络将处理结果发送到远程监控中心计算机上；远程监控中心计算机接收无线接收模块发送的处理结果，并将处理结果进行存储，如果山体有滑坡，远程监控中心计算机将报警，并将报警信号发送到手持终端上，如果山体无滑坡，则结束。所述单片机处理器包含至少3路12位AD转换器。所述无线山体滑坡监测磁传感器由电池供电，可以采用微功耗技术，通过微功耗电路设计和软件节能策略，延长磁传感器电池寿命，并具备电源监测报警功能；无线山体滑坡监测磁传感器壳体采用抗压ABS树脂材料，壳体底座和盖子之间连接部分安装密封圈，使壳体具有防水功能，所述磁传感器防护等级为IP67。无线山体滑坡监测磁传感器、无线路由模块、无线接收模块组成无线传感网络，所述无线传感网络基于2. 4GHz的ZigBee网络，其大容量、自组织、自修复功能保证数据的可靠传输。本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，其特征在于所述系统包括无线山体滑坡监测磁传感器、无线路由模块、无线接收模块、远程监控中心计算机和手持终端; 其中，无线路由模块、无线接收模块采用太阳能供电；无线山体滑坡监测磁传感器的数量根据实际需要确定，无线路由模块的数量与无线山体滑坡监测磁传感器的数量有关；每个无线山体滑坡监测磁传感器周围设定距离处安装一个永磁体； 无线山体滑坡监测磁传感器包括X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、Z轴磁检测芯片、第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器、单片机处理器、无线通信模块、电池和电源转换模块轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片构成检测芯片部分，第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器构成信号调理部分； X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片、z轴磁检测芯片,X轴磁检测芯片、y轴磁检测芯片处于水平方向，z轴磁检测芯片处于竖直方向,三者正交垂直； 其中，X轴磁检测芯片与第一仪表放大器连接，y轴磁检测芯片与第二仪表放大器连接，Z轴磁检测芯片与第三仪表放大器连接,第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器分别与单片机处理器上的三路模数转换端口连接，单片机处理器与无线通信模块连接，电源转换模块分别与检测芯片部分和信号调理部分连接，电池分别与电源转换模块、单片机处理器、无线通信模块连接； 所述无线山体滑坡监测磁传感器通过电池供电，其中，电池直接给单片机处理器、无线通信模块提供电源； 电源转换模块将电池提供的电压转换成检测芯片部分和信号调理部分所需的电压后提供给检测芯片部分和信号调理部分； X轴磁检测芯片采集X水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第一仪表放大器； y轴磁检测芯片采集与X垂直的水平方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第二仪表放大器； Z轴磁检测芯片采集竖直方向的磁场值，并将该磁场值以电压信号形式送给第三仪表放大器； 第一仪表放大器将来自X轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第二仪表放大器将来自y轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；第三仪表放大器将来自z轴磁检测芯片的电压信号进行放大后，送给单片机处理器；单片机处理器将来自第一仪表放大器、第二仪表放大器、第三仪表放大器的三路模拟信号分别转化为数字信号，然后进行解算，得到空间磁场的变化量，并根据空间磁场的变化量判断山体是否发生滑坡，并将判断结果送给无线通信模块； 无线通信模块接收单片机处理器的处理结果，并将处理结果通过无线的方式发送给无线路由模块； 无线路由模块将来自无线山体滑坡监测磁传感器的处理结果通过无线的方式发送给无线接收模块； 无线接收模块接收无线路由模块发送的处理结果，并通过GPRS或3G公共网络将处理结果发送到远程监控中心计算机上；远程监控中心计算机接收无线接收模块发送的处理结果，并将处理结果进行存储，如果山体有滑坡，远程监控中心计算机将报警，并将报警信号发送到手持终端上，如果山体无滑坡，则结束。
全文摘要
本发明公开了一种基于弱磁传感器的山体滑坡无线网络监测系统，属于弱磁检测和山体滑坡监测领域。所述系统包括无线山体滑坡监测磁传感器、无线路由模块、无线接收模块、远程监控中心计算机和手持终端；其中，无线路由模块、无线接收模块采用太阳能供电；无线山体滑坡监测磁传感器的数量根据实际需要确定，无线路由模块的数量与无线山体滑坡监测磁传感器的数量有关；每个无线山体滑坡监测磁传感器周围设定距离处安装一个永磁体。所述装测量结果准确可靠，且成本低、测量周期短、能够解决有线系统布线困难的缺陷。
文档编号G01V3/00GK103035100SQ201210592359
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月29日 优先权日2012年12月29日
发明者刘洁, 裴华刚, 李华文, 郑凤武, 邱黄林, 杨春龙, 钟自鸣 申请人:中国船舶重工集团公司第七一○研究所