一种地面沉降分层原位监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种地面沉降分层原位监测装置，包括下井装置、光电编码器、传感器探头、电涡流传感器、倾角传感器、编码器电路、传感器信号处理电路、微控制器部分、无线传输部分、电源部分，所述下井装置位于监测装置的一端，所述光电编码器与下井装置连接，所述传感器探头在下井装置下方，所述电涡流传感器与传感器探头连接，所述倾角传感器与传感器探头连接，所述编码器电路与下井装置连接，所述传感器信号处理电路与传感器探头连接，所述微控制器部分与编码器电路连接，所述无线传输部分与微控制器部分连接，所述电源部分连接传感器信号处理电路。本实用新型实现对地面沉降的分层、自动监测。
【专利说明】一种地面沉降分层原位监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子监测装置领域，具体为一种地面沉降分层原位监测装置。
【背景技术】
[0002]目前我国已经有50多个城市发生地面沉降灾害，占世界之最，我国地面沉降监测以长江三角洲、华北平原和汾渭盆地作为重点区域。现阶段我国区域性地面沉降监测技术主要以InSAR、GPS、大地水准测量等方式为主，InSAR可以敏感地监测出地面沉降的变化，但是由于地面沉降一般时间跨度数年，因此受到时间去相干及大气影响等因素的限制。而GPS、大地水准测量等受设备及监测受操作人员的技能素质及职业精神等因素影响，点状监测中基岩标、分层标等方式无论从占地面积，还是钻孔等方面考虑，其前期投入巨大、施工条件苛刻，同时其无法实现区域性组网监测，限制了其发展。我国现有50多个城市和地区发生地面沉降灾害，影响范围广，随着灾害的发生发展，现有监测手段越来越不能满足目前监测的需求，因此急需研究开发一种既实用又节约成本的监测方法，实现在一井中对点状地面沉降进行自动分层监测采集，实现监测网的构建，从整体上掌握地面沉降区域的发生及发展趋势。
实用新型内容
[0003]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种地面沉降分层原位监测装置，以解决上述问题。
[0004]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种地面沉降分层原位监测装置，包括下井装置、光电编码器、传感器探头、电涡流传感器、倾角传感器、编码器电路、传感器信号处理电路、微控制器部分、无线传输部分、电源部分，所述下井装置位于监测装置的一端，所述光电编码器与下井装置连接，所述传感器探头在下井装置下方，所述电涡流传感器与传感器探头连接，所述倾角传感器与传感器探头连接，所述编码器电路与下井装置连接，所述传感器信号处理电路与传感器探头连接，所述微控制器部分与编码器电路连接，所述无线传输部分与微控制器部分连接，所述电源部分连接传感器信号处理电路。
[0006]作为优选，所述编码器电路部分由逻辑转换电路和分频电路组成，逻辑转换电路主要是将光电编码器输出的正向脉冲和反向脉冲进行区分，然后经过分频电路对时序分频，最后接至STM32引脚对脉冲进行计数。
[0007]作为优选，所述传感器信号处理电路包括跟随电路和滤波电路。
[0008]作为优选，所述微控制器部分包括STM32微控制器、液晶显示电路和绞车控制电路。
[0009]作为优选，所述下井装置由电机控制接口、同步电机、绞车装置、光电编码器和电机供电电源。
[0010]作为优选，所述电涡流传感器输出电缆连接至其转换电路板上，将信号转换为4-20mA标准信号，一根4芯电缆将电涡流传感器和倾角传感器输出的电流信号，传输至监测仪器主机。
[0011]作为优选，所述传感器信号处理电路主要由两个采样电阻、电压跟随电路和滤波电路组成，两个采样电阻分别将电涡流传感器和倾角传感器输出的电流信号转换为电压信号，然后经过电压跟随、滤波电路，将电压输入至STM32的AD采样端。
[0012]作为优选，所述无线传输部分由GSM无线传输模块组成，其负责将将STM32微控制器采集到的数据通过GPRS网络发射到控制中心，同时控制中心也能发送指令控制监测主机的采样时间间隔。
[0013]作为优选，所述电源部分由蓄电池和三端稳压芯片组成，其提供监测装置工作所需要的 24V、12V、9V、5V、3.3V 电压。
[0014]本实用新型的工作原理为:首先打一钻孔，深度必须达到基岩，在孔中安装塑料套管，在不同层位的塑料套管外套上铁环，以基岩层的铁环作为参考点；然后在井口处安装下井装置，安装好后，将带电缆的探头沿套管放入底部，电缆另一端与监测仪器主机相连；开启监测仪器，系统给探头供电，传感器输出电流值，经过信号处理后，STM32计算得到当前探头所处状态，启动下井装置，开始缓慢向上提升探头，同时微控制器不断的计算探头输出信号，根据电涡流传感器的输出来判断是否在铁环位置处，如果判断到达铁环位置，记录当前倾角值以及探头从底部上升的高度，然后将记录的信息通过无线传输模块发射至控制中心，存储每条信息，实现对地面沉降的分层、自动监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构框图。
[0016]图2为下井装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0018]如图1?2所示，一种地面沉降分层原位监测装置，包括下井装置1、光电编码器
2、传感器探头3、电涡流传感器4、倾角传感器5、编码器电路6、传感器信号处理电路7、微控制器部分8、无线传输部分9、电源部分10，所述下井装置I位于监测装置的一端，所述光电编码器2与下井装置I连接，所述传感器探头3在下井装置I下方，所述电涡流传感器4与传感器探头3连接，所述倾角传感器5与传感器探头3连接，所述编码器电路6与下井装置I连接，所述传感器信号处理电路7与传感器探头3连接，所述微控制器部分8与编码器电路6连接，所述无线传输部分9与微控制器部分8连接，所述电源部分10连接传感器信号处理电路7。
[0019]作为优选，所述编码器电路6部分由逻辑转换电路61和分频电路62组成，逻辑转换电路61主要是将光电编码器输出的正向脉冲和反向脉冲进行区分，然后经过分频电路62对时序分频，最后接至STM32引脚对脉冲进行计数。
[0020]作为优选，所述传感器信号处理电路7包括跟随电路71和滤波电路72。
[0021]作为优选，所述微控制器部分8包括STM32微控制器81、液晶显示电路82和绞车控制电路83。
[0022]作为优选，所述下井装置I由电机控制接口 11、同步电机12、绞车装置13、光电编码器2和电机供电电源14。
[0023]作为优选，所述电涡流传感器4输出电缆连接至其转换电路板上，将信号转换为4-20mA标准信号,一根4芯电缆将电润流传感器4和倾角传感器3输出的电流信号,传输至监测仪器主机。
[0024]作为优选，所述传感器信号处理电路7主要由两个采样电阻、电压跟随电路和滤波电路组成，两个采样电阻分别将电涡流传感器4和倾角传感器3输出的电流信号转换为电压信号，然后经过电压跟随71、滤波电路72，将电压输入至STM32的AD采样端。
[0025]作为优选，所述无线传输部分9由GSM无线传输模块组成，其负责将将STM32微控制器采集到的数据通过GPRS网络发射到控制中心，同时控制中心也能发送指令控制监测主机的采样时间间隔。
[0026]作为优选，所述电源部分10由蓄电池和三端稳压芯片组成，其提供监测装置工作所需要的 24V、12V、9V、5V、3.3V 电压。
[0027]本实用新型的工作原理为:首先打一钻孔，深度必须达到基岩，在孔中安装塑料套管，在不同层位的塑料套管外套上铁环，以基岩层的铁环作为参考点；然后在井口处安装下井装置，安装好后，将带电缆的探头沿套管放入底部，电缆另一端与监测仪器主机相连；开启监测仪器，系统给探头供电，传感器输出电流值，经过信号处理后，STM32计算得到当前探头所处状态，启动下井装置，开始缓慢向上提升探头，同时微控制器不断的计算探头输出信号，根据电涡流传感器的输出来判断是否在铁环位置处，如果判断到达铁环位置，记录当前倾角值以及探头从底部上升的高度，然后将记录的信息通过无线传输模块发射至控制中心，存储每条信息，实现对地面沉降的分层、自动监测。
[0028]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:包括下井装置、光电编码器、传感器探头、电涡流传感器、倾角传感器、编码器电路、传感器信号处理电路、微控制器部分、无线传输部分、电源部分，所述下井装置位于监测装置的一端，所述光电编码器与下井装置连接，所述传感器探头在下井装置下方，所述电涡流传感器与传感器探头连接，所述倾角传感器与传感器探头连接，所述编码器电路与下井装置连接，所述传感器信号处理电路与传感器探头连接，所述微控制器部分与编码器电路连接，所述无线传输部分与微控制器部分连接，所述电源部分连接传感器信号处理电路。
2.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述编码器电路部分由逻辑转换电路和分频电路组成。
3.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述传感器信号处理电路包括跟随电路和滤波电路。
4.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述微控制器部分包括STM32微控制器、液晶显示电路和绞车控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述下井装置由电机控制接口、同步电机、绞车装置、光电编码器和电机供电电源。
6.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述传感器信号处理电路主要由两个采样电阻、电压跟随电路和滤波电路组成。
7.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述无线传输部分由GSM无线传输模块组成。
8.根据权利要求1所述的一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于:所述电源部分由蓄电池和三端稳压芯片组成。
【文档编号】G01C5/00GK204007592SQ201420406826
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】田银东 申请人:苏州创维晟自动化科技有限公司