专利名称：一种串联固定式无线测斜仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种串联固定式测斜仪，属于检测技术领域。
背景技术：
串联固定式测斜仪广泛用于监测大坝、岩土工程建筑物及地基的水平变形，适用于土石坝等水工建筑物，也适用于工业与民用建筑、道路、桥梁、隧道、路基、土建基坑等各类工程中，用以监测分层水平位移、深层水平位移、斜向位移和混凝土面板的挠度，也可用来监测不稳定边坡潜在滑动面的移动等。现阶段，串联固定式测斜仪主要由数据采集装置、多个测斜仪传感器、测斜井 (管)以及传感器串联连接装置组成。测斜仪传感器功能有单轴和双轴两种，类型有微电子和伺服加速度两种，测斜管内的每个测斜仪传感器采用单独的信号电缆，多个测斜仪传感器通过单独的电缆或者共用多芯电缆将信号传输至测斜井(管)口的数据采集装置，采用的交流电源供电和有线通信方式，需要铺设相应的工业电缆，安装不便，维护成本也较高。 数据采集装置一般采用220V交流电源、蓄电池或者太阳能电池组供电，功耗相对较高，须配备蓄电池或者太阳能电池，设备体积较大，成本也相对较高。现有的串联固定式测斜仪的每个测斜仪传感器间隔一定距离安装，分别采用单独的信号电缆，将信号传送至管口的数据采集装置，而管口孔径有限，容纳的电缆数量有限， 这就导致传感器安装个数受到测斜井(管)口孔径的影响，测量的单孔量程受到限制，满足不了大量程测量的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种串联固定式无线测斜仪，解决高边坡等工程安全监测应用中电源及通信电缆铺设困难、安装维护不便的问题，且功耗低，成本低，可满足单个测斜井孔大量程测量的要求。为解决上述技术问题，本发明提供一种串联固定式无线测斜仪，包含测斜管，其特征是，还包含与监测主机无线通信的无线采集器，所述无线采集器设在测斜管孔口位置，采集测量信号的多个测斜传感变送器，所述测斜传感变送器设在所述测斜管内；所述无线采集器和所述测斜传感变送器采用RS485工业总线进行通信。多个测斜传感变送器共用一根RS485工业总线。多个测斜传感变送器与RS485总线之间采用航空接插头进行连接。采用普通5号碱性干电池作所述无线采集器的电源。所述测斜传感变送器包含微控制器、测量电路、测斜传感器、测量电源电路、控制器电源电路、通信电路以及测斜传感变送器接口。所述无线采集器包含ZigBee通信电路。所述无线采集器包含微控制器、电源电路、时钟电路、存储电路、变送器通信电路、变送器电源电路、开关电路、测斜传感变送器接口。本发明所达到的有益效果本发明的一种串联固定式无线测斜仪采用了低功耗的 ZigBee通信技术及低功耗设计，采用方便更换的4节普通5号碱性干电池做供电电源，电池正常工作时间大于1年，可一年更换一次电池；无线通信距离大于500米，无需铺设电缆，有效降低了安装以及维护成本，解决了高边坡等工程安全监测应用中电源及通信电缆铺设困难，安装维护不便的问题。在高边坡等工程应用中有显著优点。装置中无线采集器和测斜传感变送器采用工业RS485总线进行信号传输，多个测斜传感变送器可以共用一根4芯RS485 总线电缆，使传感器安装数量不再受孔径的限制，扩大了单孔测量量程。解决了单个测斜井孔埋设传感器数量受孔径大小影响的问题，满足单个测斜井孔大量程测量的要求。测斜传感变送器之间以及与无线采集器的连接采用了密封性良好的航空接插件连接，现场安装方便。串联固定式无线测斜仪具备功耗低、测量精度高、单孔测量量程大、安装方便、维护成本低的特点，方便工程监测应用。
图1为测斜传感变送器工作原理图；图2为本发明的装置系统组成框图；图3为图2中测斜传感变送器组成框图；图4为图2中无线采集器组成框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明提供一种集数据采集、无线数据传输功能一体化的测斜传感仪器。本发明的串联固定式无线测斜仪包含无线采集器2以及一个或多个测斜传感变送器1。测斜传感变送器1安装在测斜管内，随监测对象产生水平方向上的相对位移。由测斜传感变送器内的测斜传感器感应测斜变化，输出与测斜变化相对应的电压信号，然后由测斜传感变送器1内的高精度模数转换芯片测量得到电压数值。多个测斜传感变送器1 共用一根4芯RS485工业总线电缆，与无线采集器2进行通信。无线采集器2安装在测斜管孔口位置，通过无线ZigBee通信技术，接收来自远端监测主机的命令，可根据命令设定的时间和测量周期对多个测斜传感变送器进行测量操作，然后将获取的电压测量值发送至监测主机进行相应的数据处理。图1所示为测斜传感变送器工作原理图，测斜传感变送器的测斜传感器采用伺服加速度计，测量重力矢量g在传感器轴线垂直面上分量大小。当加速度计敏感轴与水平面存在一个θ角时，将引起输出电压的改变。被测对象的测斜变形量与测斜传感器输出的电压呈对应关系，同时该电压测量值的正负可显示出以零点为基准值的测斜角度变化方向。带有导向轮的串联固定式测斜仪在测斜管中能够沿X、Y两个方向分别逐段测出产生位移后的测斜管轴线与铅垂线的夹角，再分段求出水平位移，累加得出总的位移量及沿测斜管轴线整个孔位的变化情况。可以在总体上监测测斜管埋设处的监测对象的二维位移情况。
(1)当被测对象发生测斜变形时，置入测斜管内的测斜传感变送器将感受其变形， 其第i只仪器的第j次测量测斜角度变化量△ θ ,j与输出的电压读数具有如下计算公式
权利要求
1.一种串联固定式无线测斜仪，包含测斜管，其特征是，还包含与监测主机无线通信的无线采集器，所述无线采集器设在测斜管孔口位置，采集测量信号的多个测斜传感变送器，所述测斜传感变送器设在所述测斜管内；所述无线采集器和所述测斜传感变送器采用RS485工业总线进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，多个测斜传感变送器共用一根RS485工业总线。
3.根据权利要求2所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，多个测斜传感变送器与RS485总线之间采用航空接插头进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，采用普通5号碱性干电池作所述无线采集器的电源。
5.根据权利要求1所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，所述测斜传感变送器包含微控制器、测量电路、测斜传感器、测量电源电路、控制器电源电路、通信电路以及测斜传感变送器接口。
6.根据权利要求1所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，所述无线采集器包含ZigBee通信电路。
7.根据权利要求1或6所述的一种串联固定式无线测斜仪，其特征是，所述无线采集器包含微控制器、电源电路、时钟电路、存储电路、变送器通信电路、变送器电源电路、开关电路、测斜传感变送器接口。
全文摘要
本发明公开了一种串联固定式无线测斜仪，包含测斜管，其特征是，还包含与监测主机无线通信的无线采集器，所述无线采集器设在测斜管孔口位置，采集测量信号的多个测斜传感变送器，所述测斜传感变送器设在所述测斜管内；所述无线采集器和所述测斜传感变送器采用RS485工业总线进行通信。本发明的串联固定式无线测斜仪具有功耗低、测量精度高、单孔测量量程大、安装方便、维护成本低的特点，方便工程监测应用。解决了高边坡等工程安全监测应用中电源及通信电缆铺设困难、安装维护不便和单个测斜井孔埋设传感器数量受孔径大小限制的问题，在高边坡等工程应用中有显著优点。
文档编号G01C9/00GK102305618SQ201110133738
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者刘果, 刘炜铭, 华涛, 廖占勇, 蓝彦, 郭宝玉 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院