一种太阳能供电的无线盒式测斜仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种太阳能供电的无线盒式测斜仪，主要是依靠太阳能供电、自动采集的盒式测斜仪，无需外部直流供电，即可实现在线实时采集，涉及到结构物等安全监测行业领域。综上所述，盒式测斜仪内部设计有倾角变化测量电路、RTC实时时钟电路、FLASH存储器电路、驱动电路、太阳能供电电路等，通过微型控制器的自动控制，可实现测斜采集、定时自动采集、数据存储功能，并通过无线、串口总线进行传输，弥补了传统监测系统中不足。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种太阳能供电的无线盒式测斜仪，主要是依靠太阳能供电、自动采集的盒式测斜仪，无需外部直流供电，即可实现在线实时采集，涉及到结构物等安全监测行业领域。
技术介绍
目前在结构物、建筑物位移监测等领域，水平位移变化是一个重要的监测对象，，水平位移可通过人工测量、全站仪、位移传感器、测斜仪等方法实现测量。其中测斜仪的测量基本原理是:通过倾斜角度的变化，通过三角函数的关系计算水平位移W=H*Sin(a)，其中H为盒式测斜仪安装的高度，α为倾斜角度。为使得监测系统满足行业需求，实现结构物水平位移测量，主要有人工测量、全站仪进行现场监测，无法实时、全天候自动测量。另外一种自动监测方法是搭建监测网络，使用各类位移监测仪。但这些测量方法属于一种被动采集装置，不具备自动采集功能以及数据保存功能，实际时使用时依靠工业总线的方式进行组网，并使用计算机系统进行控制实时采集、数据存储。这种系统结构当系统电源无法正常工作或计算机系统停止工作时，监测仪便无法自主采集数据，导致丢失关键时刻的数据信息。上述传统监测系统实现存在以下的不足:首先人工监测水平位移的方法，无法做到实时、全天候数据采集，且所使用的设备操作复杂、维护成本高。其次传统测斜仪一般需外部直流供电，现场使用时需布线供电、数据传输，施工成本及后续维护难度较高。综上所述，传统的位移监测仪或人工监测在功能单一、无法全实时自主采集，硬件系统靠线电缆供电、数据传输的方式存在成本高、后期维护的问题，难以满足当前工况下的要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于以下几点:(I)实现盒式测斜仪自主定时采集，可按照设定自动采集，盒式测斜仪可自动完成数据采集。(2)实现太阳能充电、锂电池供电的方式，并内置无线传输模块完成数据传输。(3)为满足户外使用的要求，新型设计还具备防水、防护性能。为解决上述技术问题，本技术采用的以下技术方案:—种太阳能供电的无线盒式测斜仪，它外部设置一太阳能电板，内部带的锂电池及充电管理电路与太阳能电板相连接；内部设计有MEMS传感器、微型控制器，锂电池及充电管理电路与微型控制器连接；内部设计有无线传输模块，外置有天线，数据可通过无线传输方式进行远程传输，无线传输模块与微型控制器连接。数据可通过无线传输方式进行远程传输。它内部设计有时钟模块、存储电路;时钟模块、存储电路与微型控制器连接。可实现自动定时采集，并能对自动采集的数据进行存储。该无线盒式测斜仪的外部为铝制外壳，电子配件均放置在铝制外壳内部。该无线盒式测斜仪的内部有一个串口驱动电路，串口驱动电路与微型控制器连接。本实用的盒式测斜仪设计有一个倾角传感器，用于测量倾角的变化，其设计方案是:使用倾角传感器作为感知元件，其输出电压信号随角度变化而变化。倾角传感器输出信号进入微型控制器进行转换，通过微型控制器对内部模数转换器的驱动、数据计算可实现倾角变化的测量。电源设计方案是，使用可充电锂电池作为主电源，并设计充电控制电路，充电源为5伏特、3瓦的太阳能板，当有光照时，太阳能板通过充电控制电路对锂电池进行充电，无光照时，采集模块通过锂电池进行工作。实现自动采集功能的电路设计方案是:程序设计时在自动采集模式状态下，通过闹铃功能，达到特定时间时，产生中断信号，微控制器进行数据采集、保存工作。实现定时功能的电路设计方案是:设计有RTC实时时钟电路，RTC电路主要完成系统时钟记录、定时闹铃功能，测斜仪每次采集的数据均将采集的时间共同存储于FLASH中，同时为实现定时自动采集，RTC电路还设置后闹铃触发功能，当定时器时间达到后，便启动触发进行数据自动采集。实现数据存储功能的电路设计方案是:设计有FLASH存储器电路，作为采集数据、采集时间、采集间隔的存储介质。当需要执行数据读取命令时，微型控制器通过SPI总线将存储器中的数据进行读出并传输。实现串口总线通信、数据传输功能的设计方案是:设计一个RS485驱动电路，用于串口命令的收发及数据的传输功能。无线传输采用的方案是:使用ZIGBEE无线模块，微控制器通过控制ZIGBEE模块，将采集到的数据进行上报。微控制器与无线模块之间的接口采用异步通信的方式，当不要数据通信时，微控制器可自动关闭无线模块的电源，以降低系统的整体功耗。本技术的有益效果:综上所述，盒式测斜仪内部设计有倾角变化测量电路、RTC实时时钟电路、FLASH存储器电路、驱动电路、太阳能供电电路等，通过微型控制器的自动控制，可实现测斜采集、定时自动采集、数据存储功能，并通过无线、串口总线进行传输，弥补了传统监测系统中不足。【附图说明】图1是盒式测斜仪的结构框图；图2是盒式测斜仪实际安装示意图。图2中:11-盒式测斜仪主体；12-安装面；13-航空插头；14-机械安装孔；15-天线；8-太阳能电板。【具体实施方式】下面结合附图1、2对本技术进行详细描述:一种太阳能供电的无线盒式测斜仪，它外部设置一太阳能电板8，内部带的锂电池及充电管理电路I与太阳能电板8相连接；内部设计有MEMS传感器7、微型控制器5，锂电池及充电管理电路I与微型控制器5连接；内部设计有无线传输模块10，外置有天线9，数据可通过无线传输方式进行远程传输，无线传输模块10与微型控制器5连接。它内部设计有时钟模块3、存储电路4;时钟模块3、存储电路4与微型控制器5连接。该无线盒式测斜仪的外部为铝制外壳6，电子配件均放置在铝制外壳6内部。该无线盒式测斜仪的内部有一个串口驱动电路2，串口驱动电路2与微型控制器5连接。将盒式测斜仪，安装固定于离地面有一定高度的平台上，安装完毕后调整天线、太阳能电池板额定角度和位置。天线应尽量远离大面积的金属平面及地面，安装设备时，要使天线距离金属管或者金属平面至少10cm，安装位置至少离地面I米以上。并尽量减少天线之间的障碍物。现场安装时，应将太阳能板朝向正南方向(夏季稍偏西，冬季稍偏东)，一般倾斜角为45度角(现场依据实际情况，可稍微调整)，因为45度角不仅可以有效的吸收光能还可以最大限度的减少风阻和增加支架的支撑力，以保证锂电池一天内的有效充电时间。盒式测斜仪安装固定在被测物体表面，注意调整其水平方向，尽量保持水平安装，确定好位置后，通过膨胀螺丝将测斜仪固定在被测物表面。安装时避免遮挡航空插头，以免影响使用。将盒式测斜仪通过RS485转USB转换器与控制计算机相连，打开设置软件，设置定时采集时间，点击确认后，即可断开控制计算机，之后测斜仪可完成自动采集、数据存储。当需要读取内部存储器中的数据时，可连接控制计算机，点击关闭自动采集，点击读取存储数据，即可将存储器中的数据、采集时间读取到计算机当中。【主权项】1.一种太阳能供电的无线盒式测斜仪，其特征在于:它外部设置一太阳能电板(8)，内部带的锂电池及充电管理电路(I)与太阳能电板(8)相连接； 内部设计有MEMS传感器(7)、微型控制器(5)，锂电池及充电管理电路(I)与微型控制器(5)连接； 内部设计有无线传输模块(10)，外置有天线(9)，数据可通过无线传输方式进行远程传输，无线传输模块(10)与微型控制器(5)连接。2.根据权利要求1所述的太阳能供电的无线盒式测斜仪，其特征在于:它内部设计有时钟模块(3)、存储电路(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能供电的无线盒式测斜仪，其特征在于：它外部设置一太阳能电板（8），内部带的锂电池及充电管理电路（1）与太阳能电板（8）相连接；内部设计有MEMS传感器（7）、微型控制器（5），锂电池及充电管理电路（1）与微型控制器（5）连接；内部设计有无线传输模块（10），外置有天线（9），数据可通过无线传输方式进行远程传输，无线传输模块（10）与微型控制器（5）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘付鹏，王辅宋，刘文峰，谢镇，刘国勇，李松，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36