地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及山體或工程邊坡地表變形監(jiān)測技術領域，具體涉及一種用于地表變形的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法。
【背景技術】
[0002]山體邊坡與滑坡是一種常見和重大的地質災害，例如造成交通中斷、河道堵塞、水庫失事、建筑物坍塌、廠礦掩埋等事故，從而造成巨大的經濟損失與生命財產損失。因此，對不宜處理或危險性較大的滑坡，監(jiān)測其變形動態(tài)，及時預警，能夠預防災害的發(fā)生。并且對于加固處理中以及處理完的邊坡，監(jiān)測也能為施工提供可靠的資料，保障施工安全。
[0003]地表變形監(jiān)測是邊坡監(jiān)測的重要組成部分，目前大多采用水準儀、全站儀等設備對邊坡地表變形進行監(jiān)測，但這種監(jiān)測方法較為繁瑣，且數(shù)據(jù)處理較為復雜，不夠直觀，特別是在地勢條件較為險峻的地區(qū)，更增加了量測的難度。
[0004]在工程邊坡領域中，基坑變形監(jiān)測對建筑工程基坑的施工極為重要。實時的基坑變形監(jiān)測，可以為基坑的安全施工診斷提供必要的信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施。膨脹土或其它土體邊坡工程在施工期、運行期內在內部荷載作用下通常會發(fā)生水平松弛、沉降等變形，對邊坡工程的安全穩(wěn)定影響較大。因此，對邊坡土體變形監(jiān)測具有非常重要的意義。目前土體水平位移監(jiān)測方法主要采用測斜管深部位移、表面觀測墩位移，土體垂直位移監(jiān)測方法主要采用沉降環(huán)、表面水準點等方法。缺乏對地表上側大變形的監(jiān)測設備。已有的測量方法幾乎均為人工測量，測量工作量大，不易實現(xiàn)實時監(jiān)測，監(jiān)測效果具有滯后性。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有地質變形監(jiān)測儀器存在監(jiān)測范圍小和功能不全的問題，提供一種針對地表上側變形的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案:一種地表變形數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)，在地表分布固定有一系列支架，在各支架上至少設置有一個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，所述序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片(MEMS傳感器具有加速度檢測感應和雙向轉角度量測功能)、控制單元、GPS模塊和電源，MEMS傳感芯片、GPS模塊和電源分別與控制單元輸入端連接，控制單元輸出端通過無線傳輸模塊或通過有線方式連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接。
[0007]—種地表變形數(shù)據(jù)采集方法，在地表通過支架分布固定有一系列序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，各序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源，利用MEMS傳感芯片檢測局部地點變形時的加速度變化或雙向轉角度變化；多個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置的控制單元將對應的MEMS傳感器信號通過無線傳輸模塊或通過有線方式連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接，后臺服務器通過判斷MEMS傳感芯片初始值和變化值來判斷局部地點變化情況，后臺服務器通過判斷相鄰多個MEMS傳感芯片的變化值差異來判斷區(qū)域地形變化情況。
[0008]所述協(xié)調器采用zigbee協(xié)調器。所述無線網絡為移動wifi，或者為GPRS網絡。
[0009]本發(fā)明的有益效果:可以對不同高程地質變動進行精確監(jiān)測，通過多個不同位置的傳感器自身位置變化，以及相鄰位置傳感器之間角度變化，將其轉化成可視狀態(tài)或可監(jiān)控狀態(tài)，以便確定地址變化程度。實現(xiàn)全方位監(jiān)測地質變化的目的，能夠為地質應力分析提供依據(jù)，具有結構緊湊，檢測精度高、效果好的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置分布狀態(tài)示意圖；
圖2是序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置無線傳輸模式連接框圖；
圖3是序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置有線傳輸模式連接框圖。
[0011]圖中，標號I為支架，2為序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:一種地表變形數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)，參見圖1，在地表分布固定有一系列支架1，在各支架I上至上設置有一個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置2。并且具有防水性和密封性。
[0013]參見圖2，序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置2包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源。MEMS傳感器具有加速度檢測感應和雙向轉角度量測功能。將MEMS傳感芯片、GPS模塊和電源分別與控制單元輸入端連接，控制單元輸出端通過無線傳輸模塊連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接。
[0014]支架I內嵌入的雙向MEMS傳感芯片，即微機電系統(tǒng)(Microelectro MechanicalSystems )，是采用微電子和微機械加工技術制造出來的新型傳感器。與傳統(tǒng)的傳感器相比，它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化生產、易于集成和實現(xiàn)智能化的特點。MEMS傳感器具有加速度檢測感應和雙向轉角度量測功能。同時，在微米量級的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功能。
[0015]實施例2:另一種地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，參見圖1和圖3，內容與實施例1基本相同，相同之處不重述，不同的是:控制單元輸出端通過有線方式連接協(xié)調器。
[0016]實施例3:—種地表變形數(shù)據(jù)米集方法，在地表通過支架分布固定有一系列序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，各序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源，利用MEMS傳感芯片檢測局部地點變形時的加速度變化或雙向轉角度變化；多個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置的控制單元將對應的MEMS傳感器信號通過無線傳輸模塊或通過有線方式連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接，后臺服務器通過判斷MEMS傳感芯片初始值和變化值來判斷局部地點變化情況，后臺服務器通過判斷相鄰多個MEMS傳感芯片的變化值差異來判斷區(qū)域地形變化情況。并繪制出變形量數(shù)據(jù)圖形。
[0017]從而，可以對不同高程地質變動進行精確監(jiān)測，通過多個不同位置的傳感器自身位置變化，以及相鄰位置傳感器之間角度變化，將其轉化成可視狀態(tài)或可監(jiān)控狀態(tài)，以便確定地址變化程度。實現(xiàn)全方位監(jiān)測地質變化的目的，能夠為地質應力分析提供依據(jù)，檢測精度高、效果好。
【主權項】
1.一種地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:在地表分布固定有一系列支架，在各支架上至少設置有一個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，所述序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源，MEMS傳感芯片、GPS模塊和電源分別與控制單元輸入端連接，控制單元輸出端通過無線傳輸模塊或通過有線方式連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接。2.根據(jù)權利要求1所述的地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述協(xié)調器采用zigbee協(xié)調器。3.根據(jù)權利要求1所述的地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述無線網絡為移動wifi，或者為GPRS網絡。4.一種地表變形數(shù)據(jù)采集方法，其特征是:在地表通過支架分布固定有一系列序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，各序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源，利用MEMS傳感芯片檢測局部地點變形時的加速度變化或雙向轉角度變化；多個序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置的控制單元將對應的MEMS傳感器信號通過無線傳輸模塊或通過有線方式連接協(xié)調器，協(xié)調器通過無線網絡與后臺服務器連接，后臺服務器通過判斷MEMS傳感芯片初始值和變化值來判斷局部地點變化情況，后臺服務器通過判斷相鄰多個MEMS傳感芯片的變化值差異來判斷區(qū)域地形變化情況。5.根據(jù)權利要求4所述的地表變形數(shù)據(jù)采集方法，其特征是:所述協(xié)調器采用zigbee協(xié)調器。6.根據(jù)權利要求4所述的地表變形數(shù)據(jù)采集方法，其特征是:所述無線網絡為移動wifi，或者為GPRS網絡。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地表變形數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法，在地表通過支架分布固定有一系列序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置，各序列化變形數(shù)據(jù)采集裝置包括MEMS傳感芯片、控制單元、GPS模塊和電源，后臺服務器通過判斷MEMS傳感芯片初始值和變化值來判斷局部地點變化情況，后臺服務器通過判斷相鄰多個MEMS傳感芯片的變化值差異來判斷區(qū)域地形變化情況。本發(fā)明可以對不同高程地質變動進行精確監(jiān)測，通過多個不同位置的傳感器自身位置變化，以及相鄰位置傳感器之間角度變化，將其轉化成可視狀態(tài)或可監(jiān)控狀態(tài)，以便確定地址變化程度。實現(xiàn)全方位監(jiān)測地質變化的目的，能夠為地質應力分析提供依據(jù)，檢測精度高、效果好。
【IPC分類】G08C19/00, G08C17/02
【公開號】CN105006133
【申請?zhí)枴緾N201510472494
【發(fā)明人】魏魯雙
【申請人】鄭州雙杰科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年8月5日