CN214173303U - 裂缝监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种裂缝监测装置包括智能采集器，以及与所述智能采集器连接的裂缝计；所述智能采集器包括主控芯片U4，以及与所述主控芯片U4连接的电源管理模块，信号接收处理模块，位移处理模块以及显示模块。与相关技术相比，本实用新型提供的裂缝监测装置能够实时获得裂缝宽度，实现裂缝宽度的自动化和实时化监测。

Description

裂缝监测装置

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，尤其涉及一种裂缝监测装置。

背景技术

在建筑基坑、地灾滑坡、隧道管道、河道堤坝、建筑物表面裂缝的发育趋势监测对于这些结构或岩土体的安全性具有重要作用。传统的裂缝监测大多人工操作为主，不能实时并连续地获取裂缝宽度发展，而且进行裂缝监测的工程往往环境比较恶劣，需要监测仪器具有较好的环境适应性。

因此，有必要提供一种新型的裂缝监测装置，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的裂缝监测装置，其能够实时获得裂缝宽度，实现裂缝宽度的自动化和实时化监测。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种裂缝监测装置，包括智能采集器，以及与所述智能采集器连接的裂缝计；所述智能采集器包括主控芯片U4，以及与所述主控芯片U4连接的电源管理模块，信号接收处理模块，位移处理模块以及显示模块；

所述电源管理模块包括用于锂电池供电管理的锂电池输入单元，以及用于给锂电池充电的太阳能充电单元；

所述信号接收处理模块包括通信芯片U9，与所述通信芯片U9连接的电平转换单元U14，以及与所述电平转换单元U14连接的SIM卡座SIMCARD1；

所述位移处理模块包括带两路位移接口的单片机U8，以及与所述单片机连接的差分基准输入单元U15；

所述显示模块包括数显驱动芯片U17，以及与所述数显驱动芯片U17连接的数字显示器。

进一步，所述单片机U8的第一脚连接插接件JP25的第二脚，所述单片机U8的第三十二脚连接插接件JP25的第一脚，所述单片机U8的第七脚连接插接件JP25的第四脚插接件JP25的第三脚接地；所述单片机U8的第二十三脚与第七脚连接，所述单片机U8的第二十一脚通过并联电容C59、电容C60和电容C52与所述单片机U8的第二十三脚连接，所述单片机U8的第二十一脚接地，所述单片机U8的第二十四脚和第二十五脚接出第一路位移信号，所述单片机U8的第十六脚和第十七脚接出第二路位移信号；

所述单片机U8的第五脚通过电阻R63连接所述差分基准输入单元U15的第五脚，所述差分基准输入单元U15的第一脚连接所述单片机U8的第十脚，所述差分基准输入单元U15的第二脚和第三脚连接晶振X2，所述差分基准输入单元U15的第四脚通过电阻R60连接所述单片机U8的第九脚；

所述差分基准输入单元U15的第六脚通过电阻R51连接插接件JP4的第三脚，插接件JP4的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第七脚通过电阻R50连接插接件JP3的第三脚，插接件JP3的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第八脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十脚和第十一脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十二脚连接所述单片机U8的第十五脚，所述差分基准输入单元U15的第十三脚连接所述单片机U8的第十四脚，所述差分基准输入单元U15的第十四脚连接所述单片机U8的第十三脚，所述差分基准输入单元U15的第十五脚接所述单片机U8的第七脚，所述差分基准输入单元U15的第十六脚接地。

进一步，所述主控芯片U4还连接有扩展芯片U12，所述扩展芯片U12的第十六脚与所述主控芯片U4的第三十八脚连接，所述扩展芯片U12的第十一脚与所述主控芯片U4的第三十脚连接，所述扩展芯片U12的第十二脚与所述主控芯片U4的第三十一脚连接，所述扩展芯片U12的第十三脚连接插接件JP16的第三脚，所述扩展芯片U12的第十四脚连接插接件JP16的第二脚。

进一步，所述主控芯片U4还连接有RTC芯片U13。

与相关技术相比较，本实用新型的裂缝监测装置采用模组化设计，智能采集器内置40w锂电池，一天2次数据上报，续航一年，低功耗降压IC，降压到3.3V和5V检测电池电量，外部低功耗RTC定时唤醒，或者按键唤醒，保证数据按照用户需求主动、连续上报；采用太阳能电源与内置锂电池双供电方案，安装10w太阳能板可实现无限续航，能够保证数据不间断采集，采用4G模块将数据传输到服务器进行数据展示，保证数据可以进行远距离传输，实现数据远程无缝链接，从而保证数据传送灵活选择，不受距离限制，在恶劣环境下仍可实现远程管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型裂缝监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型裂缝监测装置的主控芯片电路图；

图3为本实用新型裂缝监测装置的太阳能充电的电路图；

图4为本实用新型裂缝监测装置的锂电池输入单元的电路图；

图5为本实用新型裂缝监测装置的通信芯片的电路图；

图6为本实用新型裂缝监测装置的通信芯片的工作状态电路图；

图7为本实用新型裂缝监测装置的电平转转单元的电路图；

图8为本实用新型裂缝监测装置的SIM卡座的电路图；

图9为本实用新型裂缝监测装置的单片机的电路图；

图10为本实用新型裂缝监测装置的单片机的晶振和SWD下载口接口电路图；

图11为本实用新型裂缝监测装置的差分基准输入单元的电路图

图12为本实用新型裂缝监测装置的显示模块的电路图；

图13为本实用新型裂缝监测装置的扩展芯片的电路图；

图14为本实用新型裂缝监测装置的RTC芯片的电路图。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种裂缝监测装置，包括智能采集器1，以及与所述智能采集器1连接的裂缝计2；所述裂隙计采用KTR11裂缝计。所述智能采集器包括主控芯片U4，以及与所述主控芯片U4连接的电源管理模块，信号接收处理模块，位移处理模块以及显示模块。

请同时参阅图2、图3和图4，所述电源管理模块包括用于锂电池供电管理的锂电池输入单元，以及用于给锂电池充电的太阳能充电单元；所述太阳能充电单元包括电源管理芯片U1，以及与所述电源管理芯片U1连接的太阳能充电管理芯片U2；

所述电源管理芯片U1的第一、二和三脚并联连接Vsun,所述电源管理芯片U1的第五、六、七和八脚并联连接二级管D1，所述二极管D1连接电感L1，所述电感L1通过电阻R2连接Vbat；所述电源管理芯片U1的第四脚连接所述太阳能充电管理芯片U2的第十六脚；

所述太阳能充电管理芯片U2的第一脚通过电容C3连接Vsun，第二脚和第三脚并联接地，所述太阳能充电管理芯片U2的第四脚与发光二级管D4一端连接，所述太阳能充电管理芯片U2的第五脚与发光二级管D3一端连接，所述发光二级管D4和所述发光二级管D3的另一端均连接Vsun；所述太阳能充电管理芯片U2的第七脚通过电阻R4连接Vsun；所述电阻R4的连接Vsun的一端还连接有保险丝F3，所述保险丝F3连接二极管D5，所述二级管D5连接接口JP17的第二脚，接口JP17的第一脚接地，所述太阳能充电管理芯片U2的第七脚还通过电阻R10接地，所述电阻R4和所述电阻R10串联；

所述太阳能充电管理芯片U2的第八脚通过电容C8抵接，所述太阳能充电管理芯片U2的第九脚通过电阻R12和电容C10接地，电阻R12和电容C10串联，所述太阳能充电管理芯片U2的第十脚通过电阻R6连接电阻R3的一端，所述太阳能充电管理芯片U2的第十一脚通过电容C5接地，所述太阳能充电管理芯片U2的第十二脚空载，所述太阳能充电管理芯片U2的第十三脚连接所述电阻R3的另一端，所述电阻R3和所述电阻R2并联，所述太阳能充电管理芯片U2的第十四脚连接Vbat，所述太阳能充电管理芯片U2的第十五脚连接Vsun，并通过电容C4接地。

所述锂电池输入单元包括降压芯片U3，降压芯片U5以及电源芯片U6；

所述降压芯片U3的第八脚通过电三极管Q12的集电极，所述三级管Q12的基极通过电阻R79连接所述主控芯片U4的第四脚，所述三极管Q12的发射极通过电阻R80连接三极管Q12的基极，所述三极管Q12的发射极接地，所述三极管Q12的集电极通过电阻R8连接锂电池12V电压，所述电阻R8串联电阻R9，所述电阻R9接地，所述降压芯片U3的第五脚通过电容C9连接所述降压芯片U3的第六脚，所述降压芯片U3的第六脚通过电感L2输出5V电压；所述电感L2通过电阻R14连接所述降压芯片U3的第一脚，所述电阻R14串联电阻R16，所述电阻R16接地；

所述降压芯片U5的第八脚通过电阻R18连接锂电池12V电压，所述电阻R18串联电阻R19，所述电阻R19接地，所述降压芯片U5的第五脚通过电容C25连接所述降压芯片U5的第六脚，所述降压芯片U5的第六脚通过电感L5输出3.3V电压，所述电感L5通过电阻R24连接所述降压芯片U5的第一脚，所述电阻R24串联电阻R25，所述电阻R25接地；

所述降压芯片U3第二脚通过电阻R13接地，所述降压芯片U3的第三脚和第四脚接地，所述降压芯片U3的第五脚接锂电池12V电压，并通过电容C11接地；

所述降压芯片U5第二脚通过电阻R23接地，所述降压芯片U3的第三脚和第四脚接地，所述降压芯片U3的第五脚接锂电池12V电压，并通过电容C26接地；

所述电源芯片U6的第一脚和第二脚并联接所述电感L2，所述电源芯片U6的第四脚连接所述通信芯片U9的第六十脚，所述电源芯片U6的第五脚通过电阻R32接地，所述电阻R32串联电阻R28，所述电阻R28与所述电源芯片U6的第四脚连接，所述电源芯片U6的第三脚和第六脚接地。

请同时参阅图5、图6、图7和图8，所述信号接收处理模块包括通信芯片U9，与所述通信芯片U9连接的电平转换单元U14，以及与所述电平转换单元U14连接的SIM卡座SIMCARD1。

所述通信芯片U9的第一脚与所述主控芯片U4的第十九脚连接，所述通信芯片U9的第五脚连接插接件JP5的第二脚，所述通信芯片U9的第六脚连接插接件JP5的第一脚，所述通信芯片U9的第九脚通过电阻R68连接所述SIM卡座SIMCARD1的第三脚，所述通信芯片U9的第十脚通过电阻R69和R70连接所述SIM卡座SIMCARD1的第六脚，所述通信芯片U9的第十一脚通过电阻R65连接所述SIM卡座SIMCARD1的第二脚，所述通信芯片U9的第十二脚连接所述SIM卡座SIMCARD1的第一脚，所述通信芯片U9的第六十五脚通过电阻R64连接所述SIM卡座SIMCARD1的第七脚；所述通信芯片U9的第六十八脚通过三级管Q9连接所述主控芯片U4的第二十脚；

所述通信芯片U9的第六十一脚和第六十二脚并联，并通过电容E1连接所述电源芯片U6的第四脚，所述通信芯片U9的第五十八脚连接三级管Q2，所述通信芯片U9的第五十九脚连接三极管Q1，所述通信芯片U9的第四十九脚连接三级管Q6；

所述三级管Q1的基极通过电阻R39连接所述三级管Q1的发射极，所述三级管Q1的基极通过电阻R33与所述通信芯片U9连接，所述三级管Q1的集电极通过电阻R30连接LED6和LED3；

所述三级管Q2的基极通过电阻R40连接所述三级管Q2的发射极，所述三级管Q2的基极通过电阻R34与所述通信芯片U9连接，所述三级管Q2的集电极通过电阻R31连接LED7和LED4；

所述三级管Q6的基极通过电阻R57连接所述三级管Q6的发射极，所述三级管Q6的基极通过电阻R56与所述通信芯片U9连接，所述三级管Q6的集电极通过电阻R53连接LED5。

所述电平转换单元U14的第一脚通过电容C46接地，所述电平转换单元U14的第十四脚通过电容C47接地，所述电平转换单元U14的第八脚通过电容连接所述通信芯片U9的第六十五脚，所述电平转换单元U14的第二脚连接所述通信芯片U9的第三十六脚，所述电平转换单元U14的第三脚连接所述通信芯片U9的第三十五脚，所述电平转换单元U14的第十二脚连接所述主控芯片U4的第十二脚，所述电平转换单元U14的第十三脚连接所述主控芯片U4的第十三脚。

请参阅图9、图10和图11，所述位移处理模块包括带两路位移接口的单片机U8，以及与所述单片机连接的差分基准输入单元U15。

所述单片机U8的第一脚连接插接件JP25的第二脚，所述单片机U8的第三十二脚连接插接件JP25的第一脚，所述单片机U8的第七脚连接插接件JP25的第四脚插接件JP25的第三脚接地；所述单片机U8的第二十三脚与第七脚连接，所述单片机U8的第二十一脚通过并联电容C59、电容C60和电容C52与所述单片机U8的第二十三脚连接，所述单片机U8的第二十一脚接地，所述单片机U8的第二十四脚和第二十五脚接出第一路位移信号，所述单片机U8的第十六脚和第十七脚接出第二路位移信号；

所述单片机U8的第五脚通过电阻R63连接所述差分基准输入单元U15的第五脚，所述差分基准输入单元U15的第一脚连接所述单片机U8的第十脚，所述差分基准输入单元U15的第二脚和第三脚连接晶振X2，所述差分基准输入单元U15的第四脚通过电阻R60连接所述单片机U8的第九脚；

所述差分基准输入单元U15的第六脚通过电阻R51连接插接件JP4的第三脚，插接件JP4的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第七脚通过电阻R50连接插接件JP3的第三脚，插接件JP3的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第八脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十脚和第十一脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十二脚连接所述单片机U8的第十五脚，所述差分基准输入单元U15的第十三脚连接所述单片机U8的第十四脚，所述差分基准输入单元U15的第十四脚连接所述单片机U8的第十三脚，所述差分基准输入单元U15的第十五脚接所述单片机U8的第七脚，所述差分基准输入单元U15的第十六脚接地。

请参阅图12，所述显示模块包括数显驱动芯片U17，以及与所述数显驱动芯片U17连接的数字显示器。

所述数显驱动芯片U17的第一脚空载，所述数显驱动芯片U17的第二脚连接所述主控芯片U4的第十四脚，所述数显驱动芯片U17的第三脚连接所述主控芯片U4的第三十九脚，所述数显驱动芯片U17的第四脚连接所述主控芯片U4的第四十脚，所述数显驱动芯片U17的第七脚和第二十一脚连接所述主控芯片U4的第十八脚，所述所述数显驱动芯片U17的第二十二脚、第二十五脚以及第二十八脚接地；

所述数显驱动芯片U17的第八脚、第九脚、第十脚、第十一脚、第十二脚、第十三脚、第十四脚、第十五脚、第十六脚和第十七脚连接所述数字显示器的输出端，所述数显驱动芯片U17的第十九脚、第二十脚、第二十三脚、第二十四脚、第二十六脚和第二十七脚连接所述数字显示器的控制端。

请参阅图13，所述主控芯片U4还连接有扩展芯片U12，所述扩展芯片U12的第十六脚与所述主控芯片U4的第三十八脚连接，所述扩展芯片U12的第十一脚与所述主控芯片U4的第三十脚连接，所述扩展芯片U12的第十二脚与所述主控芯片U4的第三十一脚连接，所述扩展芯片U12的第十三脚连接插接件JP16的第三脚，所述扩展芯片U12的第十四脚连接插接件JP16的第二脚。

请参阅图14，所述主控芯片U4还连接有RTC芯片U13。RTC芯片U13的型号为DS3231。RTC芯片U13的SCL和SDA分别通过电阻R83和R84接主控芯片的第四十二脚和第四十三脚，并接降压芯片U5的3.3V供电，RTC芯片U13的RST端和VCC端接3.3供电，RTC芯片U13的INT端通过电阻R86接3.V供电，RTC芯片U13的VBAT端接电池CR1，电池CR1一端接地。

与相关技术相比较，本实用新型的裂缝监测装置采用模组化设计，智能采集器内置40w锂电池，一天2次数据上报，续航一年，低功耗降压IC，降压到3.3V和5V检测电池电量，外部低功耗RTC定时唤醒，或者按键唤醒，保证数据按照用户需求主动、连续上报；采用太阳能电源与内置锂电池双供电方案，安装10w太阳能板可实现无限续航，能够保证数据不间断采集，采用4G模块将数据传输到服务器进行数据展示，保证数据可以进行远距离传输，实现数据远程无缝链接，从而保证数据传送灵活选择，不受距离限制，在恶劣环境下仍可实现远程管理。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种裂缝监测装置，其特征在于，包括智能采集器，以及与所述智能采集器连接的裂缝计；所述智能采集器包括主控芯片U4，以及与所述主控芯片U4连接的电源管理模块，信号接收处理模块，位移处理模块以及显示模块；

所述电源管理模块包括用于锂电池供电管理的锂电池输入单元，以及用于给锂电池充电的太阳能充电单元；所述信号接收处理模块包括通信芯片U9，与所述通信芯片U9连接的电平转换单元U14，以及与所述电平转换单元U14连接的SIM卡座SIMCARD1；所述位移处理模块包括带两路位移接口的单片机U8，以及与所述单片机连接的差分基准输入单元U15；所述显示模块包括数显驱动芯片U17，以及与所述数显驱动芯片U17连接的数字显示器。

2.根据权利要求1所述的裂缝监测装置，其特征在于，所述单片机U8的第一脚连接插接件JP25的第二脚，所述单片机U8的第三十二脚连接插接件JP25的第一脚，所述单片机U8的第七脚连接插接件JP25的第四脚插接件JP25的第三脚接地；所述单片机U8的第二十三脚与第七脚连接，所述单片机U8的第二十一脚通过并联电容C59、电容C60和电容C52与所述单片机U8的第二十三脚连接，所述单片机U8的第二十一脚接地，所述单片机U8的第二十四脚和第二十五脚接出第一路位移信号，所述单片机U8的第十六脚和第十七脚接出第二路位移信号；

所述单片机U8的第五脚通过电阻R63连接所述差分基准输入单元U15的第五脚，所述差分基准输入单元U15的第一脚连接所述单片机U8的第十脚，所述差分基准输入单元U15的第二脚和第三脚连接晶振X2，所述差分基准输入单元U15的第四脚通过电阻R60连接所述单片机U8的第九脚；

所述差分基准输入单元U15的第六脚通过电阻R51连接插接件JP4的第三脚，插接件JP4的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第七脚通过电阻R50连接插接件JP3的第三脚，插接件JP3的第二脚连接所述差分基准输入单元U15的第九脚，所述差分基准输入单元U15的第八脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十脚和第十一脚接地，所述差分基准输入单元U15的第十二脚连接所述单片机U8的第十五脚，所述差分基准输入单元U15的第十三脚连接所述单片机U8的第十四脚，所述差分基准输入单元U15的第十四脚连接所述单片机U8的第十三脚，所述差分基准输入单元U15的第十五脚接所述单片机U8的第七脚，所述差分基准输入单元U15的第十六脚接地。

3.根据权利要求1所述的裂缝监测装置，其特征在于，所述主控芯片U4还连接有扩展芯片U12，所述扩展芯片U12的第十六脚与所述主控芯片U4的第三十八脚连接，所述扩展芯片U12的第十一脚与所述主控芯片U4的第三十脚连接，所述扩展芯片U12的第十二脚与所述主控芯片U4的第三十一脚连接，所述扩展芯片U12的第十三脚连接插接件JP16的第三脚，所述扩展芯片U12的第十四脚连接插接件JP16的第二脚。

4.根据权利要求1所述的裂缝监测装置，其特征在于，所述主控芯片U4还连接有RTC芯片U13。

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