磁传感阵列中各套完全相同的S轴磁传感 器测得的磁场大小和方向都不一样。总处理器模块5采集磁场数据后通过串口（或无线传 输模块）送到PC上位机3上。PC上位机3从磁场大小计算出永磁体6的位置，同时实时显 示永磁体6的运动轨迹。
[0024] 传感器阵列1使用美国PNI公司的SEN-R65磁传感器，其最大测量范围为 ±200uT，最高灵敏度为15nT，使用一个专用的驱动ICPNI12927和S个磁传感器 SEN-R65即构成一个PNI磁传感器模块。理论上增加测点数目能够提高定位的精度和抗干 扰能力，但同时也会增加系统复杂度，硬件开销W及定位运算的时间，综合考虑精度及成本 W及被测目标的运动范围选择如图1的9测点的排列方式，图中黑色圆点代表PNI磁传感 器模块的位置，9组PNI磁传感器模块位于同一个平面上。其中9组PNI磁传感器模块之间 的位置相对固定。
[0025] 信号处理与通讯装置2由：单片机①、单片机②、单片机⑨（ARM或FPGA等微处 理器）分别读取相应的PNI磁传感器模块数据，后在多机通信协议下把数据传给总单片机 (ARM或FPGA等微处理器）。总单片机处理后通过串口（或无线传输模块）把测得的磁场 数据传给PC上位机3。
[0026] 实施步骤如下；
[0027] 将永磁体6固定于山体滑坡层B，传感器阵列1固定于一个和永磁体6相隔一定距 离的稳定区域。选择永磁体6为坐标原点，因此可W准确计算出传感器阵列1各个PNI磁传 感器模块的位置，永磁体6可W作为磁偶极子模型处理，因此可W准确的写出其磁场分布。 系统上电后，传感器阵列1初始化。单片机读取相应的磁传感器磁场数据，通过串口可靠的 传给PC上位机3,PC上位机3中基于Ubview的串口子函数读取磁场数据，各个磁传感器 的各轴磁场大小两两差分消除地磁场干扰，处理后的磁场大小数据通过反演算法推出永磁 体6的位置，实时的显示出来。
[002引图2为本实用新型的山体滑坡监测装置的原理示意图。A为山体的稳定层，B为山 体滑坡层，把永磁体6放在山体滑坡层，当发生滑坡时，永磁体6从C滑到D处，E为9套完 全一样的PNI磁传感阵列。其中，9套PNI磁传感器两两之间的距离一样，尽量的保持垂直、 正交。当山体发生滑坡时，永磁体6从C滑到D处，PNI磁传感阵列各套磁传感器测得的磁 场大小就会发生变化，磁传感阵列把该个变化实时的送给单片机。
[0029]图3为本实用新型的山体滑坡监测装置的电路结构框图。其中PNIUPNI2. . .PNI9 分别代表九套完全一样的PNI磁传感器，每套磁传感器由一个专用的驱动巧片连接=个单 轴的磁传感器构成。每个单轴的磁传感器的精度高达15nT，同时S个单轴也尽量的正交、垂 直，和驱动巧片形成一种轴对称的关系。每个STC12LE2052AD单片机通过片选信号控制S 套PNI磁传感器采集数据，同时通过SPI总线接收磁传感器采集到的数据。在多机通信机 理下通过串口连到STCl化2K61S2单片机的串口 1上，STCl化2K61S2单片机把接收到的数 据在串口 2下通过RS485总线远距离、大容量的发送到PC上位机3。
【主权项】
1. 一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，包括传感器阵列（I)、信号处理与通 讯装置（2)、PC上位机（3)，以及位于山体滑坡层（B)的永磁体（6)，其特征在于， 传感器阵列（1)连接信号处理与通讯装置（2)，信号处理与通讯装置（2)连接PC上位 机⑶； 所述传感器阵列（1)包括多套完全一样的PNI磁传感器模块、每套PNI磁传感器模块 的各轴完全正交、位置固定，所述传感器阵列（1)用于信号的获取； 所述信号处理与通讯装置（2)包括多个微处理器模块（4)，每一个微处理器模块（4)连 接对应的一套PNI磁传感器模块，信号处理与通讯装置（2)用于采集所述PNI磁传感器模 块测得的磁场数据，并上传至PC上位机（3); 所述PC上位机（3)用于磁场数据接收、处理、保存、实时显示。2. 根据权利要求1所述一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，其特征在于， 所述微处理器模块（4)分别读取相应的PNI磁传感器模块数据，在多机通信协议下将 数据传给总处理器模块（5)，总处理器模块（5)进行数据处理后，通过串口、或者无线传输 模块将测得的磁场数据上传给PC上位机（3)。3. 根据权利要求2所述一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，其特征在于， 所述微处理器模块（4)为ARM单片机或者FPGA微处理器。4. 根据权利要求2所述一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，其特征在于， 所述总处理器模块（5)为ARM单片机或者FPGA微处理器。5. 根据权利要求1所述一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，其特征在于， 所述PNI磁传感器模块由驱动IC芯片连接三个单轴的磁传感器构成。
【专利摘要】一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，包括传感器阵列、信号处理与通讯装置、PC上位机，以及位于山体滑坡层的永磁体，传感器阵列连接信号处理与通讯装置，信号处理与通讯装置连接PC上位机。所述传感器阵列包括多套完全一样的PNI磁传感器模块、每套PNI磁传感器模块的各轴完全正交、位置固定。所述信号处理与通讯装置包括多个微处理器模块，每一个微处理器模块连接对应的一套PNI磁传感器模块，信号处理与通讯装置用于采集所述PNI磁传感器模块测得的磁场数据，并上传至PC上位机。本实用新型一种基于PNI磁传感阵列的山体滑坡监测装置，不仅可明显的监测到山体滑坡的存在，同时比传统的基于位移传感器等具有更加方便的安装。该装置具备良好的可操作性，降低误测的概率。
【IPC分类】G08B21/10
【公开号】CN204680160
【申请号】CN201520436134
【发明人】徐校明, 罗志会, 杨璐, 徐高贵, 陈廷, 郑胜, 潘礼庆
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月24日