CN106813640A - 一种数显裂缝检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数显裂缝检测装置及其检测方法，包括传感器模块，用于测量直线位移；传感器模块滑动设置在滑尺上，滑尺的两端设置有用于固定的第一固定孔，传感器模块两端设置有用于固定传感器模块的第二固定孔；控制器模块，用于对检测数据进行分析处理；信号调理模块，用于将传感器模块发出的信号经过调理发送至控制器模块；数据存储模块，用于对检测数据的存储；按键模块，用于对于控制器模块进行人工设置；显示模块，用于对检测数据和结果进行显示；报警模块，根据控制器模块的处理结果进行报警。本发明能够改进现有技术的不足，可实现对地质灾害墙体裂缝的高精度识别及现场声光报警，可以实时监测裂缝的变形情况，有效减少伤亡损失。

Description

一种数显裂缝检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及地质灾害检测预警技术领域，尤其是一种数显裂缝检测装置及其检测方法。

背景技术

在地质灾害危险区域墙体如果发现裂缝，为了了解裂缝现状和掌握其发展情况，应立即进行裂缝变化的观测，对于裂缝监测点应选择具有典型代表性的裂缝进行布置，起初在我国广泛应用的监测裂缝变化的方法是人工巡视巡查，采用贴纸法、埋钉法、埋桩法等方法，后来随着简易型裂缝报警器的发明一定程度上解决了监测裂缝的自动化手段，提高了对于地质灾害危险区域裂缝监测的预警成功率。

实用新型专利200620167868.1公开了一种遥控式测量裂缝报警装置，它采用的是机械式测量裂缝方法，通过安装在监测裂缝两端的机械装置实现测量方法。主要缺点在于安装机械夹具时不能很好的实现对于有上下错动的裂缝监测，而且可能受到天气影响机械装置的林敏渡，不适用于形变量较大的墙体裂缝监测。

发明专利申请CN103267475A发明了一种监测裂缝发展的装置，其特征是可以监测裂缝扩大量，并在裂缝发展超过设定值时及时报警，主要由一个挡板和监测报警装置组成，监测报警装置由机械装置及报警电路组成。主要缺点依然是使用机械装置对于监测墙体裂缝来说安装有一定难度，安装测量装置和墙体挡板均需要耗费一定的人力和物力，并不能实现裂缝监测仪器的简易、轻便安装，而且会受到天气影响到测量精度，同样不适用于形变量较大的墙体裂缝监测。

实用新型专利200820108575.5发明了一种裂缝报警器，主要涉及的是裂缝监测报警，包括机箱及内置的报警电路板、一组报警器及电源电池，可以实时监测被测建筑物(被测点)的裂缝位移变化量的大小。主要缺点是虽然可以对裂缝监测实现自动化报警，但是对于裂缝的变化情况并不能进行定量分析，也不能实时显示出裂缝的具体变化值，对于基层群测群防员来说还是不能直接读取裂缝变化量，对于开展裂缝统计工作有一定不足。

发明专利申请201410500875.8发明了一种裂缝计，它涉及土木结构的位移测量装置。它包括位移检测器、微处理器、无线通讯模块，位移检测器与微处理器连接，微处理器与无线通讯模块项链，在裂缝计监测到土木结构的位移变化时及时传输给监测人员，监测人员可及时获取土木结构位移变化情况。主要缺点是对于基层群测群防人员来说在现场不能及时获取现场裂缝变形数据，而且该发明没有在现场设置报警装置，这样不能第一时间通知受灾群众，造成伤亡损失。

发明专利CN104048639A发明公开了一种地质灾害体地表建筑物裂缝在线监测预警仪，通过在裂缝两端分别固定相应的监测传感器及检测装置来实现对地表建筑物裂缝的在线监测，它可以实现对建筑物裂缝的全方向监测，同时支持数字显示。主要缺点是对于规模不大的墙体裂缝监测来说，成本较高，不能实现低成本推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数显裂缝检测装置及其检测方法，能够解决现有技术的不足，可实现对地质灾害墙体裂缝的高精度识别及现场声光报警，可以实时监测裂缝的变形情况，有效减少伤亡损失。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种数显裂缝检测装置，其特征在于：包括，

传感器模块，用于测量直线位移；传感器模块滑动设置在滑尺上，滑尺的两端设置有用于固定的第一固定孔，传感器模块两端设置有用于固定传感器模块的第二固定孔；

控制器模块，用于对检测数据进行分析处理；

信号调理模块，用于将传感器模块发出的信号经过调理发送至控制器模块；

数据存储模块，用于对检测数据的存储；

按键模块，用于对于控制器模块进行人工设置；

显示模块，用于对检测数据和结果进行显示；

报警模块，根据控制器模块的处理结果进行报警。

作为优选，所述控制器模块采用STM32系列的32位微处理器STM32F103R8。

作为优选，所述信号调理模块包括输入电路和输出电路；输入电路包括晶振电路、分频器、低通滤波器和功率放大器；输出电路包括放大器、带通滤波器、整形电路、鉴相细分电路。

作为优选，所述数据存储模块包括内部Flash和外部MicroSD卡；内部Flash用于***内部传感器的数据存储，外部MicroSD卡用于采集野外现场监测传感器的数据存储；控制器模块采用SDIO模式驱动外部MicroSD卡工作；控制器模块在每个时钟内传输一位命令或数据。

一种上述数显裂缝检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、将滑尺通过第一固定孔固定在检测位置的一侧，使用线绳挂接在任意一个第二固定孔上，并将线绳的另一端固定在检测位置的另一侧；

B、***上电，进行硬件初始化；

C、对控制器模块内的定时器进行初始化；

D、对控制器模块的工作状态进行设置，当控制器模块处于正常工作状态时，控制器模块一直处于对裂缝的监测状态，显示模块实时显示裂缝当前的变化情况；当控制器模块处于低功耗工作状态时，显示模块关闭，当发现裂缝变化的处于加速变形时，显示模块点亮；

E、控制器模块对裂缝位移变化量、裂缝变化速度变化量、裂缝变化加速度变化量进行分析，基于上述三种变化量对裂缝报警器进行不同的阈值条件设定，分别设置三种不同阈值条件，在达到设定阈值条件的情况下报警模块发出声光报警。

作为优选，步骤E中，

当裂缝位移变化量出现后，裂缝变化速度变化量出现一个由小至大，然后由大至小的变化趋势，则认定裂缝处于初始形变阶段；

当裂缝位移变化量持续增加，且裂缝变化速度变化量保持不变，则认定裂缝处于等速变形阶段；

当裂缝变化加速度变化量持续变大，则认定裂缝处于加速变形阶段。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明结合先进的传感器技术、低功耗技术及智能算法技术，利用容栅传感器、低功耗微处理器、先进的制作工艺，对地质灾害现场墙体裂缝进行实时监测。该报警器体积小、功耗低、精度高、简单易操作、具备可视化人机交互界面，可实现对地质灾害墙体裂缝的高精度识别及现场声光报警，可以实时监测裂缝的变形情况，有效减少伤亡损失。可以有效识别裂缝变化情况，对裂缝的识别感知率提升30％，将监测裂缝的精度提升至0.01mm，并且可以有效将监测裂缝的成功率提升至99％。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的原理图。

图2是本发明一个具体实施方式的结构图。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图2，本发明一个具体实施方式包括，

传感器模块1，用于测量直线位移；传感器模块1滑动设置在滑尺8上，滑尺8的两端设置有用于固定的第一固定孔9，传感器模块1两端设置有用于固定传感器模块1的第二固定孔10；

控制器模块2，用于对检测数据进行分析处理；

信号调理模块3，用于将传感器模块1发出的信号经过调理发送至控制器模块2；

数据存储模块4，用于对检测数据的存储；

按键模块5，用于对于控制器模块2进行人工设置；

显示模块6，用于对检测数据和结果进行显示；

报警模块7，根据控制器模块2的处理结果进行报警。

控制器模块2采用STM32系列的32位微处理器STM32F103R8。

信号调理模块3包括输入电路和输出电路；输入电路包括晶振电路、分频器、低通滤波器和功率放大器；输出电路包括放大器、带通滤波器、整形电路、鉴相细分电路。

数据存储模块4包括内部Flash和外部MicroSD卡；内部Flash用于***内部传感器的数据存储，外部MicroSD卡用于采集野外现场监测传感器的数据存储；控制器模块2采用SDIO模式驱动外部MicroSD卡工作；控制器模块2在每个时钟内传输一位命令或数据。

一种上述的数显裂缝检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、将滑尺8通过第一固定孔9固定在检测位置的一侧，使用线绳挂接在任意一个第二固定孔10上，并将线绳的另一端固定在检测位置的另一侧；

B、***上电，进行硬件初始化；

C、对控制器模块2内的定时器进行初始化；

D、对控制器模块2的工作状态进行设置，当控制器模块2处于正常工作状态时，控制器模块2一直处于对裂缝的监测状态，显示模块6实时显示裂缝当前的变化情况；当控制器模块2处于低功耗工作状态时，显示模块6关闭，当发现裂缝变化的处于加速变形时，显示模块6点亮；

E、控制器模块2对裂缝位移变化量、裂缝变化速度变化量、裂缝变化加速度变化量进行分析，基于上述三种变化量对裂缝报警器进行不同的阈值条件设定，分别设置三种不同阈值条件，在达到设定阈值条件的情况下报警模块7发出声光报警。

步骤E中，

当裂缝位移变化量出现后，裂缝变化速度变化量出现一个由小至大，然后由大至小的变化趋势，则认定裂缝处于初始形变阶段；

当裂缝位移变化量持续增加，且裂缝变化速度变化量保持不变，则认定裂缝处于等速变形阶段；

当裂缝变化加速度变化量持续变大，则认定裂缝处于加速变形阶段。

当初始形变阶段的总位移变化量大于等速变形阶段位移变化量的20％，且初始形变阶段的持续时间小于等速变形阶段持续时间的20％时，则认定此裂缝处于活跃阶段，控制器模块2一直保持正常工作状态，当裂缝进入加速变形阶段时，即发出声光报警。

本发明结合先进的传感器技术、低功耗技术及智能算法技术，利用容栅传感器、低功耗微处理器、先进的制作工艺，对地质灾害现场墙体裂缝进行实时监测。该报警器体积小、功耗低、精度高、简单易操作、具备可视化人机交互界面，可实现对地质灾害墙体裂缝的高精度识别及现场声光报警，可以实时监测裂缝的变形情况，有效减少伤亡损失。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种数显裂缝检测装置，其特征在于：包括，

传感器模块(1)，用于测量直线位移；传感器模块(1)滑动设置在滑尺(8)上，滑尺(8)的两端设置有用于固定的第一固定孔(9)，传感器模块(1)两端设置有用于固定传感器模块(1)的第二固定孔(10)；

控制器模块(2)，用于对检测数据进行分析处理；

信号调理模块(3)，用于将传感器模块(1)发出的信号经过调理发送至控制器模块(2)；

数据存储模块(4)，用于对检测数据的存储；

按键模块(5)，用于对于控制器模块(2)进行人工设置；

显示模块(6)，用于对检测数据和结果进行显示；

报警模块(7)，根据控制器模块(2)的处理结果进行报警。

2.根据权利要求1所述的数显裂缝检测装置，其特征在于：所述控制器模块(2)采用STM32系列的32位微处理器STM32F103R8。

3.根据权利要求1所述的数显裂缝检测装置，其特征在于：所述信号调理模块(3)包括输入电路和输出电路；输入电路包括晶振电路、分频器、低通滤波器和功率放大器；输出电路包括放大器、带通滤波器、整形电路、鉴相细分电路。

4.根据权利要求1所述的数显裂缝检测装置，其特征在于：所述数据存储模块(4)包括内部Flash和外部MicroSD卡；内部Flash用于***内部传感器的数据存储，外部MicroSD卡用于采集野外现场监测传感器的数据存储；控制器模块(2)采用SDIO模式驱动外部MicroSD卡工作；控制器模块(2)在每个时钟内传输一位命令或数据。

5.一种权利要求1-4所述的数显裂缝检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将滑尺(8)通过第一固定孔(9)固定在检测位置的一侧，使用线绳挂接在任意一个第二固定孔(10)上，并将线绳的另一端固定在检测位置的另一侧；

B、***上电，进行硬件初始化；

C、对控制器模块(2)内的定时器进行初始化；

D、对控制器模块(2)的工作状态进行设置，当控制器模块(2)处于正常工作状态时，控制器模块(2)一直处于对裂缝的监测状态，显示模块(6)实时显示裂缝当前的变化情况；当控制器模块(2)处于低功耗工作状态时，显示模块(6)关闭，当发现裂缝变化的处于加速变形时，显示模块(6)点亮；

E、控制器模块(2)对裂缝位移变化量、裂缝变化速度变化量、裂缝变化加速度变化量进行分析，基于上述三种变化量对裂缝报警器进行不同的阈值条件设定，分别设置三种不同阈值条件，在达到设定阈值条件的情况下报警模块(7)发出声光报警。

6.根据权利要求5所述的数显裂缝检测装置的检测方法，其特征在于：步骤E中，

当裂缝位移变化量出现后，裂缝变化速度变化量出现一个由小至大，然后由大至小的变化趋势，则认定裂缝处于初始形变阶段；

当裂缝位移变化量持续增加，且裂缝变化速度变化量保持不变，则认定裂缝处于等速变形阶段；

当裂缝变化加速度变化量持续变大，则认定裂缝处于加速变形阶段。