CN218038238U - 一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，包括有接地钻头、安装接地钻头的套筒和贯穿设置在套筒上端的主壳体，套筒为中空圆筒，主壳体与套筒的外部形成密封的容纳腔室，容纳腔室内设置有通讯模块和处理器模块；套筒的顶部设置有位置和时间同步模块；还包括有三分量IMU重力传感器，三分量IMU重力传感器安装在套筒的上部，套筒上还设置有若干土壤检测传感器。本实用新型的土壤检测传感器安装在滑槽支架上，安装时将传感器整体埋在土壤中，检测通孔和滑槽支架将土壤检测传感器悬空安装，使得传感器整体安装在土壤中后，后续的泥土可以填充在土壤检测传感器的外部，使得土壤检测传感器与土壤的接触面积更大。

Description

一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器

技术领域

本实用新型涉及地质灾害监测领域，具体涉及一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器。

背景技术

滑坡是我国频繁的地质灾害，滑坡的特点是在重力作用下泥石流、风化层、土壤层等物质由高处向低处运动的一种形式。当滑坡上或滑坡、泥石流运移路径上有城镇、村庄分布时，常常由于人们猝不及防而造成巨大生命、财产的损失。

滑坡致灾过程不是一蹴而就的，它是由一个发展过程，当山体滑坡发生时，泥石流、风化层、土壤层慢慢向下移动，并不断加速，最后发生山体的快速下滑，如果在山体滑坡开始慢慢移动时，能够及时监测到山体滑坡的状态，并采取相应措施，将避免灾难发生。现有的山体滑坡监测传感器的土壤检测传感器一般安装在传感器的边侧，与外部的土壤接触面较小，使得采集的土壤数据不够准确，不能在第一时间采集到土壤数据。针对前述问题，有必要提出一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种土壤检测传感器与土壤接触面积更大的山体滑坡监测传感器。

为达到上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括有接地钻头、安装接地钻头的套筒和贯穿设置在套筒上端的主壳体，套筒为中空圆筒，主壳体与套筒的外部形成密封的容纳腔室，容纳腔室内设置有通讯模块和处理器模块；套筒的顶部设置有位置和时间同步模块；还包括有三分量IMU重力传感器，所述三分量IMU重力传感器安装在所述套筒的上部；套筒上还设置有若干土壤检测传感器，套筒上设置有安装土壤检测传感器的检测通孔，每处检测通孔内还设置有安装土壤检测传感器的滑槽支架，检测通孔内设置有与滑槽支架配合的滑槽。

进一步地，套筒内还设置有两处隔板，两处隔板将套筒分成上、中、下三段，每处隔板上还设置有若干线孔。用隔板将套筒的内部隔开，便于各个零部件的安装，同时便于各个零部件之间的密封。

进一步地，还包括有电源模块，电源模块包括有电池供电模块和光伏供电模块，电池供电模块设置在套筒的中部，光伏供电模块设置在主壳体的顶部。电池供电模块和光伏供电模块配合可以使本装置长期在野外使用，保证本装置的正常续航工作。

进一步地，主壳体包括有呈盆状的下壳体和与下壳体固定连接的顶板，下壳体和顶板上均设置有安装套筒的安装通孔，套筒与主壳体之间密封连接。主壳体由下壳体和顶板组合而成，便于主壳体的生产制造。

进一步地，接地钻头与套筒卡接、螺纹连接或者焊接。

进一步地，滑槽支架包括有两处平行的滑轨，以及固定连接滑轨的连接板，连接板上设置有安装土壤检测传感器的通孔和若干螺钉孔。

进一步地，土壤检测传感器包括有土壤湿度传感器和温度传感器，温度传感器和土壤湿度传感器通过滑槽支架安装在检测通孔内。

进一步地，处理器模块为RasPi核心板，位置和时间同步模块8为GPS模块，通讯模块为4GDTU模块。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的套筒上设置有检测通孔，在检测通孔内设置有滑槽支架，土壤检测传感器安装在滑槽支架，传感器整体埋在土壤中，检测通孔和滑槽支架将土壤检测传感器悬空安装，使得传感器整体埋没在土壤中后，后续的泥土可以填充在土壤检测传感器的外部，对土壤检测传感器形成包裹，使得土壤检测传感器与土壤的接触面积更大，检测数据更加准确有效，土壤检测传感器能在第一时间能检测到土壤的数据值。本实用新型通过将三分量IMU重力传感器穿透山体的土壤层里，通过三分量IMU重力传感器记录探针设备姿态信息从而获取山体滑坡时导致设备姿态变化，将山体滑坡的信息转化为电信号，处理器模块处理后的姿态数据(四元数)及GPS时间进行数据合成，通过通讯模块将信息发送到终端(手机、电脑等设备)，从而达到实时监控山体滑动信息，实现山体滑坡的监测和防控；本实用新型具有成本低、实施简单、可实现24小时连续监控。本实用新型的特点：重量轻，体积小，便于布设，极大提高生产效率；无线节点模式，内置GPS模块，无需组网；可远程参数调节；兼容静默和实时监控模式，可实现快速预警。本实用新型的套筒上设置有安装土壤检测传感器的检测通孔，在检测通孔设置有滑槽支架，检测通孔与土壤层充分接触，有利于传感器检测，同时配合滑槽支架之间，便于土壤检测传感器的安装和更换。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的模块连接示意图；

图3为本实用新型中滑槽支架的正视图；

其中各部件的符号如下；

1、土壤湿度传感器；2、温度传感器；3、电池供电模块；4、三分量IMU 重力传感器；5、通讯模块；6、光伏供电模块；7、处理器模块；8、位置和时间同步模块；9、接地钻头；10、套筒；11、主壳体；12、检测通孔。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1所示，一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器包括有接地钻头9、安装接地钻头9的套筒10和贯穿设置在套筒10上端的主壳体11，套筒10为中空圆筒，主壳体11与套筒10的外部形成密封的容纳腔室，容纳腔室内设置有通讯模块5和处理器模块7；通讯模块4为4GDTU模块，数据上传到TCP-server 端；套筒10的顶部设置有位置和时间同步模块8；套筒10上还设置有若干土壤检测传感器，套筒10上设置有安装土壤检测传感器的检测通孔12，每处检测通孔12内还设置有安装土壤检测传感器的滑槽支架，检测通孔内设置有与滑槽支架配合的滑槽。

在本实施例中，套筒10内还设置有两处隔板，两处隔板将套筒10分成上、中、下三段，每处隔板上还设置有若干线孔。

在本实施例中，还包括有电源模块，电源模块包括有电池供电模块3和光伏供电模块6，电池供电模块3设置在套筒10的中部，光伏供电模块6设置在主壳体11的顶部。供电模块为3.7V动力电池2*2组加DC2DC稳压输出供电，接入光伏板保证自动充电。电池供电模块3接入光伏供电模块6，保证本装置的独立供电。

在本实施例中，主壳体11包括有呈盆状的下壳体和与下壳体固定连接的顶板，下壳体和顶板上均设置有安装套筒10的安装通孔，套筒10与主壳体11之间密封连接。

在本实施例中，接地钻头9与套筒10卡接、螺纹连接或者焊接。

在本实施例中，滑槽支架包括有两处平行的滑轨13，以及固定连接滑轨13 的连接板14，连接板14上设置有安装所述土壤检测传感器的通孔15和若干螺钉孔16，连接板14还可以是镂空板。

在本实施例中，土壤检测传感器包括有土壤湿度传感器1和温度传感器2，温度传感器2和土壤湿度传感器1通过滑槽支架安装在检测通孔12内。温度传感器2用于获取温度信息，土壤含水量传感1用于获取土壤含湿度。

在本实施例中，还包括有三分量IMU重力传感器4，三分量IMU重力传感器4安装在套筒10的上部。三分量IMU重力传感器4获取重力三分量，三分量IMU重力传感器4用于获取实时山体姿态，从而计算得到设备整体的姿态角度。三分量IMU重力传感器4是低成本MPU6050传感器，精度为±2g、±4g、±8g及±16g量程，2g量程时隔值为1/16384g，用于计算姿态，当传感器姿态发生变化时，会改变MPU6050的相对姿态，以此作为形变感受器。通过MPU6050 重力传感器，成本低、精度高，可实时监测山体地表的移动状态，为山体滑坡及时提供事前预警及山体滑坡发生后的报警信息，具有广阔的市场前景。

在本实施例中，处理器模块7为RasPi核心板，位置和时间同步模块8为GPS 模块，通讯模块5为4GDTU模块。

RasPi核心板作为数据处理板，作为TCP-client，RasPi核心板作为数据处理及数据发送端，接收GPS时间及位置信息及IMU重力三分量数据，合并为一条数据，并通过通讯模块上传到云服务器；RasPi核心板的作用：1、利用I2C获取 MPU6050数据，并解算姿态；2、获取GPS模块数据(时间及位置)；3、通过4G 通讯模块提交数据传输4GDTU，用于数据提交到远程服务器。

其中，GPS模块用于授时及定位。

其中，4GDTU模块能够接收云端服务器参数对IMU量程精度和RasPi数据模块发送状态(静默及监控)进行远程设置。

安装过程：将接地钻头9穿透土壤层，让土壤湿度传感器1、温度传感器2、三分量IMU重力传感器4与土壤层充分接触，仅需将光伏供电模块露出地表6，即可完成单节点的传感器布设。

Claims (8)

1.一种基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，包括有接地钻头(9)、安装接地钻头(9)的套筒(10)和贯穿设置在所述套筒(10)上端的主壳体(11)，所述套筒(10)为中空圆筒，所述主壳体(11)与所述套筒(10)的外部形成密封的容纳腔室，所述容纳腔室内设置有通讯模块(5)和处理器模块(7)；所述套筒(10)的顶部设置有位置和时间同步模块(8)；还包括有三分量IMU重力传感器(4)，所述三分量IMU重力传感器(4)安装在所述套筒(10)的上部；

所述套筒(10)上还设置有若干土壤检测传感器，所述套筒(10)上设置有安装所述土壤检测传感器的检测通孔(12)，每处所述检测通孔(12)内还设置有安装所述土壤检测传感器的滑槽支架，所述检测通孔内设置有与所述滑槽支架配合的滑槽。

2.根据权利要求1所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述套筒(10)内还设置有两处隔板，两处所述隔板将所述套筒(10)分成上、中、下三段，每处隔板上还设置有若干线孔。

3.根据权利要求2所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，还包括有电源模块，所述电源模块包括有电池供电模块(3)和光伏供电模块(6)，所述电池供电模块(3)设置在所述套筒(10)的中部，所述光伏供电模块(6)设置在所述主壳体(11)的顶部。

4.根据权利要求1所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述主壳体(11)包括有呈盆状的下壳体和与所述下壳体固定连接的顶板，所述下壳体和所述顶板上均设置有安装所述套筒(10)的安装通孔，所述套筒(10)与所述主壳体(11)之间密封连接。

5.根据权利要求1所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述接地钻头(9)与所述套筒(10)卡接、螺纹连接或者焊接。

6.根据权利要求1所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述滑槽支架包括有两处平行的滑轨(13)，以及固定连接所述滑轨(13)的连接板(14)，所述连接板(14)上设置有安装所述土壤检测传感器的通孔(15)和若干螺钉孔(16)。

7.根据权利要求6所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述土壤检测传感器包括有土壤湿度传感器(1)和温度传感器(2)，所述温度传感器(2)和土壤湿度传感器(1)通过所述滑槽支架安装在所述检测通孔(12)内。

8.根据权利要求1所述的基于运动姿态的山体滑坡监测传感器，其特征在于，所述处理器模块(7)为RasPi核心板，所述位置和时间同步模块(8)为GPS模块，所述通讯模块(5)为4GDTU模块。

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