[發明專利]一種太陽能供電的無線盒式測斜儀

在審

• 申請號: 201510878019.0
• 申請日: 2015-12-04
• 公開（公告）號: CN105300355A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 劉付鵬;王輔宋;劉文峰;謝鎮;劉國勇;李松
• 申請（專利權）人: 江西飛尚科技有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G08C17/02
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 戴繼翔

技術領域

本發明涉及一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，主要是依靠太陽能供電、自動采集的盒式測斜儀，無需外部直流供電，即可實現在線實時采集，涉及到結構物等安全監測行業領域。

背景技術

目前在結構物、建筑物位移監測等領域，水平位移變化是一個重要的監測對象，，水平位移可通過人工測量、全站儀、位移傳感器、測斜儀等方法實現測量。其中測斜儀的測量基本原理是：通過傾斜角度的變化，通過三角函數的關系計算水平位移W=H*Sin(α)，其中H為盒式測斜儀安裝的高度，α為傾斜角度。

為使得監測系統滿足行業需求，實現結構物水平位移測量，主要有人工測量、全站儀進行現場監測，無法實時、全天候自動測量。另外一種自動監測方法是搭建監測網絡，使用各類位移監測儀。但這些測量方法屬于一種被動采集裝置，不具備自動采集功能以及數據保存功能，實際時使用時依靠工業總線的方式進行組網，并使用計算機系統進行控制實時采集、數據存儲。這種系統結構當系統電源無法正常工作或計算機系統停止工作時，監測儀便無法自主采集數據，導致丟失關鍵時刻的數據信息。

上述傳統監測系統實現存在以下的不足：

首先人工監測水平位移的方法，無法做到實時、全天候數據采集，且所使用的設備操作復雜、維護成本高。

其次傳統測斜儀一般需外部直流供電，現場使用時需布線供電、數據傳輸，施工成本及后續維護難度較高。

綜上所述，傳統的位移監測儀或人工監測在功能單一、無法全實時自主采集，硬件系統靠線電纜供電、數據傳輸的方式存在成本高、后期維護的問題，難以滿足當前工況下的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于以下幾點：（1）實現盒式測斜儀自主定時采集，可按照設定自動采集，盒式測斜儀可自動完成數據采集。（2）實現太陽能充電、鋰電池供電的方式，并內置無線傳輸模塊完成數據傳輸。（3）為滿足戶外使用的要求，新型設計還具備防水、防護性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的以下技術方案：

一種太陽能供電的無線盒式測斜儀，它外部設置一太陽能電板，內部帶的鋰電池及充電管理電路與太陽能電板相連接；

內部設計有MEMS傳感器、微型控制器，鋰電池及充電管理電路與微型控制器連接；

內部設計有無線傳輸模塊，外置有天線，數據可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸，無線傳輸模塊與微型控制器連接。數據可通過無線傳輸方式進行遠程傳輸。

它內部設計有時鐘模塊、存儲電路；時鐘模塊、存儲電路與微型控制器連接。可實現自動定時采集，并能對自動采集的數據進行存儲。

該無線盒式測斜儀的外部為鋁制外殼，電子配件均放置在鋁制外殼內部。

該無線盒式測斜儀的內部有一個串口驅動電路，串口驅動電路與微型控制器連接。

本實用的盒式測斜儀設計有一個傾角傳感器，用于測量傾角的變化，其設計方案是：使用傾角傳感器作為感知元件，其輸出電壓信號隨角度變化而變化。傾角傳感器輸出信號進入微型控制器進行轉換，通過微型控制器對內部模數轉換器的驅動、數據計算可實現傾角變化的測量。

電源設計方案是，使用可充電鋰電池作為主電源，并設計充電控制電路，充電源為5伏特、3瓦的太陽能板，當有光照時，太陽能板通過充電控制電路對鋰電池進行充電，無光照時，采集模塊通過鋰電池進行工作。

實現自動采集功能的電路設計方案是：程序設計時在自動采集模式狀態下，通過鬧鈴功能，達到特定時間時，產生中斷信號，微控制器進行數據采集、保存工作。實現定時功能的電路設計方案是：設計有RTC實時時鐘電路，RTC電路主要完成系統時鐘記錄、定時鬧鈴功能，測斜儀每次采集的數據均將采集的時間共同存儲于FLASH中，同時為實現定時自動采集，RTC電路還設置后鬧鈴觸發功能，當定時器時間達到后，便啟動觸發進行數據自動采集。

實現數據存儲功能的電路設計方案是：設計有FLASH存儲器電路，作為采集數據、采集時間、采集間隔的存儲介質。當需要執行數據讀取命令時，微型控制器通過SPI總線將存儲器中的數據進行讀出并傳輸。

實現串口總線通信、數據傳輸功能的設計方案是：設計一個RS485驅動電路，用于串口命令的收發及數據的傳輸功能。無線傳輸采用的方案是：使用ZIGBEE無線模塊，微控制器通過控制ZIGBEE模塊，將采集到的數據進行上報。微控制器與無線模塊之間的接口采用異步通信的方式，當不要數據通信時，微控制器可自動關閉無線模塊的電源，以降低系統的整體功耗。

本發明的有益效果：