[发明专利]基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统

权利要求书

1.一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，包括振弦式传感器、测量电路、供电系统、通信系统、上位机监测系统，振弦式传感器与测量电路电连接，测量电路与通信系统电连接，通信系统与上位机监测系统无线连接，供电系统与测量电路电连接；

所述振弦式传感器用于采集安装在露天矿上锚索的应力数据；

所述测量电路用于激发传感器，并将传感器采集的应力数据转换为数字量信号，提取数字量信号中的频率值，将频率值转化为应力值，然后传输给通信系统；

所述通信系统用于将接收到的应力值无线传输给上位机监测系统；

所述上位机监测系统用于实现人机信息交互，包括实时显示应力值、对露天矿是否出现滑坡现象进行预警提示、设置控制指令，所述控制指令包括传感器的采样时间间隔、供电系统的测量电压值、上位机监测系统所用服务器的IP地址；

所述供电系统用于对远程监测系统进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，所述供电系统包括太阳能电池板、太阳能控制器、12V铅酸蓄电池，太阳能控制器分别与12铅酸蓄电池、太阳能电池板电连接，12V铅酸蓄电池与微处理器电连接，微处理器采集12V铅酸蓄电池的电压值，并通过上位机监测系统进行显示；

太阳能电池板用于收集太阳能，并将太阳能转换为电能，对12V铅酸蓄电池进行充电；

12V铅酸蓄电池用于存储太阳能控制器转换得到的电能；

太阳能控制器用于根据供电系统的预设电压值判断是否对12V铅酸蓄电池进行充电，以及是否对测量系统进行供电；当12V铅酸蓄电池的电压值小于太阳能控制器设定的预设电压值时，控制器通过太阳能电池板对12V铅酸蓄电池进行充电，当12V铅酸蓄电池的电压值大于等于预设电压值时，控制器对12V铅酸蓄电池停止充电。

3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，所述测量电路包括电源电路、放大电路、滤波电路、波形整形电路、微处理器、激励电路，放大电路与滤波电路电连接，滤波电路与波形整形电路电连接，波形整形电路与微处理器电连接，微处理器与激励电路电连接，振弦式传感器分别接入放大电路的输入端与激励电路的输出端，电源电路与供电系统中的12V铅酸蓄电池电连接，12V铅酸蓄电池通过电源电路分别对放大电路、滤波电路、波形整形电路、微处理器进行供电；

放大电路用于对采集到的应力数据进行放大处理；

滤波电路用于对放大处理后的信号进行滤波处理；

波形整形电路用于对滤波后的电压信号进行整形，并转换为数字量信号；

微处理器用于对整形处理后的数字量信号测量频率，得到单位时间内的脉冲个数，然后将单位时间内的脉冲个数按照响应公式转换为应力值；

激励电路用于产生高于H伏的瞬时高压来激励传感器，H的取值根据传感器实际需要的最小激励电压确定。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，所述通信系统包括NB-IOT通信模块、物联网卡，物联网卡通过卡槽插装在NB-IOT模块上，NB-IOT通信模块与测量电路中的微处理器电连接，测量电路中的电源电路对NB-IOT通信模块进行供电；

NB-IOT通信模块用于实现微处理器与上位机监测系统的信息交互，将微处理器计算得到的应力值发送给上位机监测系统，并将上位机监测系统的控制指令发送给微处理器；

物联网卡用于提供NB-IOT通信模块无线通信的专用号段。

5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，通过上位机监测系统对露天矿是否出现爬坡现象进行预警提示，具体表述为：

S1：上位机监测系统根据预设时间段内接收的压力值自动生成应力-时间特性曲线；

S2：求取每相同时间间隔内对应应力-时间特性曲线的斜率值S_i；

S3：通过上位机监测系统设置预设阈值S；

S4：当S_i≤S时，表示露天矿在第i个时间间隔内并未出现滑坡现象，当S_i＞S时，预示露天矿在第i个时间间隔内将要出现滑坡现象，需要进行预警提示。

6.根据权利要求3所述的一种基于NB-IOT的露天矿滑坡灾害远程监测系统，其特征在于，所述响应公式具体表述为：

X＝K(F*F-f*f-A)

式中，X表示微处理器输出的应力值，K表示传感器的系数K值，F表示传感器的初始频率值，f表示微处理器测量得到的单位时间内的脉冲个数，A表示传感器的A值。