[发明专利]一种太阳能供电的无线盒式测斜仪

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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(α)，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。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于以下几点：（1）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，本发明采用的以下技术方案：

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，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。

本发明的有益效果：