用于地质灾害预警的倾角监测装置的制作方法

1.本实用新型属于监测设备技术领域，尤其涉及一种用于地质灾害预警的倾角监测装置。


背景技术：

2.崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害给人们的生命财产安全带来极大的危害；为减轻地质灾害给人们生活造成的威胁和破坏，需要地质灾害监测设备进行监测，地质灾害监测方法可用简易监测和仪器监测，简易监测方法多采用变形位移监测法、裂缝相对位移监测法、目视检查监测法，地质灾害监测设备上多集成有微处理器、倾角传感器、温度湿度传感器等。
3.现有技术中公开了一种节能环保的地质灾害监测设备(cn217634773u)，包括支撑底座以及设置在支撑底座上方的监测仪器，支撑底座的顶部固定连接有支撑杆，支撑杆的顶部固定安装有倾斜设置的太阳能板，支撑杆的右侧顶部固定连接有与太阳能板电性连接的蓄电池。支撑杆的两侧均活动接触有防护盒，两个防护盒相互远离的一侧均设为开口，监测仪器磁吸固定在左侧的防护盒的右侧内壁上，左侧的防护盒的底部内壁上固定连接有与监测仪器电性连接的信号传输模块，右侧的防护盒的左侧内壁上磁吸固定有与信号传输模块电性连接的声光报警器。在使用时对监测仪器、信号传输模块和声光报警器进行遮挡防护，可有效的降低高处掉落物体砸坏损坏的风险，通过太阳能板对太阳能进行吸收供电，实现节能环保的目的。
4.上述技术方案中太阳能板、蓄电池、两个防护盒均单独与支撑杆连接，导致安装和拆卸较为复杂，并且蓄电池安装在支撑杆上，不能进行有效的防护，导致蓄电池可能存在毁损。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于地质灾害预警的倾角监测装置，以解决现有技术中太阳能板、蓄电池、两个防护盒均单独与支撑杆连接，导致安装和拆卸较为复杂，并且蓄电池安装在支撑杆上，不能进行有效的防护，导致蓄电池可能存在毁损的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：用于地质灾害预警的倾角监测装置，包括外壳体、电源组件、通信组件和监测组件，所述监测组件对环境进行监测并将监测数据发送给所述通信组件，所述通信组件用于将监测数据发送给监测平台，所述外壳体用于安装所述电源组件、通信组件和监测组件，所述外壳体上设有固定组件，所述固定组件用于将外壳体固定在岩壁上；所述电源组件用于给倾角监测装置供电，所述电源组件包括安装在所述外壳体内部的锂电池，所述监测组件包括安装在所述外壳体内的单片机和倾角传感器，所述单片机分别与所述倾角传感器和锂电池连接。
7.进一步，所述外壳体的一侧设为倾斜向上的斜面，所述电源组件还包括太阳能板，所述太阳能板与所述锂电池连接，所述太阳能板固定在所述斜面上。
8.进一步，所述监测组件还包括与单片机连接的电池电压监测模块和充电电压监测模块，所述电池电压监测模块与锂电池之间通过电池接口连接，所述充电电压监测模块与充电模块连接，所述充电模块与内置太阳能板接口和外部充电接口连接，所述内置太阳能板接口与所述太阳能板连接，所述外部充电接口与外部充电器连接，所述外部充电接口设于所述外壳体的底部，所述内置太阳能板接口位于所述外壳体内部。
9.进一步，所述监测组件还包括看门狗模块、数据存储器和参数存储器，所述参数存储器用于存储单片机的设置信息，所述数据存储器用于存储监测数据。
10.进一步，所述监测组件还包括与单片机连接的温湿度传感器，所述温湿度传感器用于监测所述外壳体内的温湿度。
11.进一步，所述通信组件包括4g通信模块和防水4g天线，所述4g通信模块上设有4g天线接口，所述防水4g天线与4g天线接口连接，所述防水4g天线设于所述外壳体的顶部。
12.进一步，所述外壳体的顶部还设有指示灯，所述单片机上还连接有指示灯驱动模块，所述指示灯驱动模块上设有指示灯接口，所述指示灯与所述指示灯接口连接；所述指示灯用于发出告警提示。
13.进一步，所述外壳体的顶部还设有开关，所述开关与所述电源组件、通信组件和监测组件连接并用于启闭所述电源组件、通信组件和监测组件。
14.进一步，所述固定组件包括若干固定块和若干固定件，所述固定块固定在所述外壳体的一侧，所述固定块上设有连接孔，所述固定块通过所述固定件和连接孔固定在所述岩壁上。
15.本技术方案的工作原理在于：使用本装置时，将其通过外壳体的固定块和固定件固定在危岩的岩壁上，当危岩发生倾斜变化时，单片机通过4g通信模块将从倾角传感器上读取的倾角数据上传到监测平台，监测平台的ip(或域名)和端口也可由用户自行配置，当4g信号不好未连接到服务器上时，采集的倾角数据可缓存到数据存储器中，当网络恢复后，再将数据存储器中存储的倾角数据上传到监测平台。同时，本装置还将采集太阳能电压、电池电压、内部温湿度信息等作为装置的状态数据上传至监测平台。本装置集成了一个指示灯，用户可设置监测的倾角的安全范围，当超出安全范围时，单片机将通过指示灯驱动模块驱动指示灯闪烁发出告警提示。
16.本技术方案的有益效果在于：
17.①
本技术方案中将锂电池、监测组件设于外壳体内，将外部充电接口置于外壳体的底部，能够有效避免或减少雨水淋在上述部件上或掉落物砸在上述部件上，因此能够避免现有技术中存在的由于无遮挡设备，雨水会直接淋在锂电池、监测组件等部件上或者掉落物砸在锂电池、监测组件等部件上，导致部件的毁坏以及寿命的缩短的情况。
18.②
本技术方案中将各部件集成在外壳体内或外壳体上，因此本监测装置安装和拆卸都比较简便、快捷。
19.③
通过设置充电电压监测模块和电池电压监测模块，能够对锂电池的输出电压以及充电模块的充电电压进行监测，保证设备的安全。
20.④
采集的数据可通过4g通信模块上传到监测平台，当4g通信模块信号不好未连接到服务器上时，采集的数据可缓存到数据存储器中，当网络恢复后，再将数据存储器中存储的数据上传到监测平台。
21.⑤
在光照良好的地区，可以不用外接外部充电器，使用本装置集成的太阳能板充电即可。采用太阳能板、外部充电器、内置太阳能板接口和外部充电接口，能够满足不同的外界条件。
22.⑥
可以通过单片机设置倾角的安全范围，当超出安全范围时，单片机将通过指示灯驱动模块驱动指示灯闪烁发出告警提示。
附图说明
23.图1为本实用新型用于地质灾害预警的倾角监测装置的结构示意图；
24.图2为监测组件的连接结构图；
25.图3为单片机的电路图；
26.图4为温湿度传感器的电路图；
27.图5为倾角传感器芯片的电路图；
28.图6为4g通信模块的电路图；
29.图7为太阳能mppt充电控制器的电路图。
具体实施方式
30.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
31.说明书附图中的附图标记包括：外壳体1、盖体2、主体3、太阳能板4、监测组件5、锂电池6、指示灯7、开关8、防水4g天线9、外部充电接口10、固定块11、连接孔12、单片机13、4g通信模块14、4g天线接口15、看门狗模块16、数据存储器17、参数存储器18、充电模块19、充电电压监测模块20、内置太阳能板接口21、电池电压监测模块22、电池接口23、倾角传感器芯片24、温湿度传感器25、指示灯驱动模块26、指示灯接口27。
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.实施例基本如附图1-7所示：用于地质灾害预警的倾角监测装置，如图1所示，包括外壳体1、电源组件、通信组件和监测组件5。外壳体1为防水外壳，具有ip65防水等级，分为主体3和盖体2，盖体2通过合叶与主体3相连。监测组件5对环境进行监测并将监测数据发送给通信组件，通信组件用于将监测数据发送给监测平台，通信组件包括4g通信模块14和防水4g天线9，4g通信模块14上设有4g天线接口15，防水4g天线9与4g天线接口15连接，防水4g天线9设于外壳体1的顶部。如图6所示，使用wh-lte-7s1作为4g通信模块14，具有功耗低、速率快的特点。4g通信模块14通过串口与单片机13相连进行数据通信，接口间加入了电平匹配电路，防止由于通信电平不匹配导致4g通信模块14故障。单片机13还使用一个io口控制4g通信模块14开关机，可在需要时重启4g通信模块14。
34.外壳体1用于安装电源组件、通信组件和监测组件5，外壳体1上设有固定组件，固定组件用于将外壳体1固定在岩壁上。固定组件包括若干固定块11和若干固定件，固定块11固定在外壳体1的一侧，固定块11上设有连接孔12，固定块11通过固定件和连接孔12固定在岩壁上。固定件具体采用螺栓、螺钉等连接件。
35.电源组件用于给倾角监测装置供电，电源组件包括太阳能板4和安装在外壳体1内部的锂电池6，太阳能板4与锂电池6连接，外壳体1的一侧设为倾斜向上的斜面，太阳能板4粘贴在斜面上。当太阳能板4输出电压大于12v时，可对内部锂电池6充电。如图7所示，使用cn3791作为太阳能mppt充电控制器，可接入太阳能板4对锂电池6进行充电，充电的mppt电压可调节，具有3a的充电电流，具有防反接、放浪涌、放电池漏放电等功能。
36.如图2所示，监测组件5包括安装在外壳体1内的单片机13、倾角传感器、电池电压监测模块、充电电压监测模块20、看门狗模块16、数据存储器17、参数存储器18和温湿度传感器25，单片机13分别与倾角传感器、电池电压监测模块22、充电电压监测模块20、看门狗模块16、数据存储器17、参数存储器18和温湿度传感器25连接。电池电压监测模块22与锂电池6之间通过电池接口23连接，充电电压监测模块20与充电模块19连接，充电模块19与内置太阳能板接口21和外部充电接口10连接，内置太阳能板接口21与太阳能板4连接，外部充电接口10与外部充电器连接，外部充电接口10设于外壳体1的底部，内置太阳能板接口21位于外壳体1内部。外部充电接口10为4芯接口，两两并联分为电源输入正和电源输入负，可有效防止由于个别针脚松动导致的接触不良。当电池电压监测模块22或充电电压监测模块20检测到的电压高于阈值时，单片机13关闭电源组件，停止电源组件的供电或充电。参数存储器18用于存储单片机13的设置信息，数据存储器17用于存储监测数据。温湿度传感器25用于监测外壳体1内的温湿度，如图4所示，使用sht30温湿度芯片作为内置的温湿度传感器25，温湿度传感器25与单片机13直接使用i2c接口相连。
37.倾角传感器为芯片式，使用scl3300芯片作为倾角传感器芯片24，该芯片是一个三轴倾角测量芯片，可测x、y、z三个方向，具有
±
90
°
的量程和0.005
°
的精度，另外还具有加速度测量输出功能。如图5所示，该芯片使用3.3v供电，与单片机13通过spi接口相连进行数据通信，单片机13无需其他引脚控制芯片。
38.使用stm32l471ret6单片机13作为核心单元，具有接口丰富，超低功耗等特点。内置多路模数转换器、通用串行总线、rtc时钟单元、定时器、spi、i2c、比较器、中断控制器等。如图3所示，使用3.3v电源给单片机13供电，单片机13外围使用8mhz晶振提供主时钟，32.768k晶振提供rtc时钟，cr1220可充电纽扣式锂电池作为时钟备用电源。
39.外壳体1的顶部还设有指示灯7和开关8，单片机13上还连接有指示灯驱动模块26，指示灯驱动模块26上设有指示灯接口27，指示灯7与指示灯接口27连接；指示灯7用于发出告警提示。开关8与电源组件、通信组件和监测组件5连接并用于启闭电源组件、通信组件和监测组件5。
40.具体实施过程如下：
41.使用本装置时，将其通过外壳体1的固定块11和固定件固定在危岩的岩壁上，当危岩发生倾斜变化时，单片机13通过4g通信模块14将从倾角传感器上读取的倾角数据上传到监测平台，监测平台的ip(或域名)和端口也可由用户自行配置，当4g信号不好未连接到服务器上时，采集的倾角数据可缓存到数据存储器17中，当网络恢复后，再将数据存储器17中存储的倾角数据上传到监测平台。同时，本装置还将采集太阳能电压、电池电压、内部温湿度信息等作为装置的状态数据上传至监测平台。本装置集成了一个指示灯7，用户可设置监测的倾角的安全范围，当超出安全范围时，单片机13将通过指示灯驱动模块26驱动指示灯7闪烁发出告警提示。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
43.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：包括外壳体、电源组件、通信组件和监测组件，所述监测组件对环境进行监测并将监测数据发送给所述通信组件，所述通信组件用于将监测数据发送给监测平台，所述外壳体用于安装所述电源组件、通信组件和监测组件，所述外壳体上设有固定组件，所述固定组件用于将外壳体固定在岩壁上；所述电源组件用于给倾角监测装置供电，所述电源组件包括安装在所述外壳体内部的锂电池，所述监测组件包括安装在所述外壳体内的单片机和倾角传感器，所述单片机分别与所述倾角传感器和锂电池连接。2.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述外壳体的一侧设为倾斜向上的斜面，所述电源组件还包括太阳能板，所述太阳能板与所述锂电池连接，所述太阳能板固定在所述斜面上。3.根据权利要求2所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述监测组件还包括与单片机连接的电池电压监测模块和充电电压监测模块，所述电池电压监测模块与锂电池之间通过电池接口连接，所述充电电压监测模块与充电模块连接，所述充电模块与内置太阳能板接口和外部充电接口连接，所述内置太阳能板接口与所述太阳能板连接，所述外部充电接口与外部充电器连接，所述外部充电接口设于所述外壳体的底部，所述内置太阳能板接口位于所述外壳体内部。4.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述监测组件还包括看门狗模块、数据存储器和参数存储器，所述参数存储器用于存储单片机的设置信息，所述数据存储器用于存储监测数据。5.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述监测组件还包括与单片机连接的温湿度传感器，所述温湿度传感器用于监测所述外壳体内的温湿度。6.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述通信组件包括4g通信模块和防水4g天线，所述4g通信模块上设有4g天线接口，所述防水4g天线与4g天线接口连接，所述防水4g天线设于所述外壳体的顶部。7.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述外壳体的顶部还设有指示灯，所述单片机上还连接有指示灯驱动模块，所述指示灯驱动模块上设有指示灯接口，所述指示灯与所述指示灯接口连接；所述指示灯用于发出告警提示。8.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述外壳体的顶部还设有开关，所述开关与所述电源组件、通信组件和监测组件连接并用于启闭所述电源组件、通信组件和监测组件。9.根据权利要求1所述的用于地质灾害预警的倾角监测装置，其特征在于：所述固定组件包括若干固定块和若干固定件，所述固定块固定在所述外壳体的一侧，所述固定块上设有连接孔，所述固定块通过所述固定件和连接孔固定在所述岩壁上。

技术总结
本实用新型属于监测设备技术领域，具体公开了用于地质灾害预警的倾角监测装置，包括外壳体、电源组件、通信组件和监测组件，所述监测组件对环境进行监测并将监测数据发送给所述通信组件，所述通信组件用于将监测数据发送给监测平台，所述外壳体用于安装所述电源组件、通信组件和监测组件，所述外壳体上设有固定组件，所述固定组件用于将外壳体固定在岩壁上；所述电源组件用于给倾角监测装置供电，所述电源组件包括安装在所述外壳体内部的锂电池，所述监测组件包括安装在所述外壳体内的单片机和倾角传感器，所述单片机分别与所述倾角传感器和锂电池连接。将各部件集成在外壳体内或外壳体上，因此本监测装置安装和拆卸都比较简便、快捷。快捷。快捷。


技术研发人员：杨承凯 万兵 简松 孙驰淦 罗方梅 何静
受保护的技术使用者：中科顶峰智能科技（重庆）有限公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/6/7