[实用新型]一种监测管道位移的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监测管道位移的装置，属于无线通信与自动化检测技术领域。

背景技术

在目前，国内大储量矿山多处于地形复杂交通不便的边远山区、多处于国家自然保护区或生态脆弱区的状况下，高额物流(运输)成本已成为制约矿产资源低成本地开发运用的重要障碍。管道运输在矿物运输中具有架设成本低，运输量大，不受复杂地形限制等优势，并且在国家对节能减排工程的重视和投资力度加大的时刻，管道运输的能耗低，损耗小，安全可靠的优势使得管道运输成为矿物运输的可靠之选。复杂地形长距离管道输送工程在全国各地的应用也越来越多，如何及时检测复杂地形的管道输送安全运行越来越重要。

因管道的所处地势及管道形状，传统的位移传感器在管道位移检测中得不到很好应用，需选用先进的MEMS传感器和测量方法获得数据。一般采用的三轴加速度传感器采集数据时并不能正确测量管道发生的倾角，并且管道发生倾角后，并没有产生位移，但由于重力加速度的影响，位移检测便会产生误报。精确的位移需要高频率采集大量的数据进行计算，如何对高频率采集的数据进行处理也是一个问题。管道架设在山区，地形复杂，通信困难，传统的Gprs传输数据难以实现，如何将采集到的大容量数据发送出去也是关键问题之一。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种监测管道位移的装置，解决了复杂地形下的矿浆输送管道线位移引起的安全问题，还解决了管道位移精确检测以及大容量数据使用ZigBee实时发送困难的问题，整个体系的低成本、高容量的数据采集传输，精确检测位移在实际应用是非常具有实用价值的。

本实用新型技术方案是：一种监测管道位移的装置，包括太阳能充电装置1、可充电锂电池组2、采集装置3、数据接收装置4、中控室5和上位机6；所述可充电锂电池组2由太阳能充电装置1进行充电，对采集装置3供电，采集装置3固定在待测管道外壁，采集装置3包括传感器模块7、数据存储模块8和数据传输模块9，采集装置3的传感器模块7高频率采集数据，并把采集的大容量数据存储到数据存储模块8，数据传输模块9读取数据存储模块8的数据，并将数据发送到数据接收装置4，数据接收装置4安装在中控室5外部接收信号；上位机6放置在中控室5中，数据接收装置4包括数据接收模块和数据发送模块，数据接收装置4的数据接收模块接收数据，并通过数据发送模块使用USB协议传送到上位机6，上位机6即得到具体偏移位移数据。

所述数据传输模块9采用基于ARM Cortex-M3内核的MCU与无线射频RF结合的STM32W108芯片，传感器模块7采用有三轴加速度传感器和三轴角速度传感器的MPU6050，传感器模块8采用IS62WV51216外部SRAM。

所述MPU6050传感器的三轴加速度传感器和三轴角速度传感器的每个采集装置3高频率地采集数据，STM32W108芯片将高频率采集的数据暂时存储在IS62WV51216外部SRAM中，STM32W108芯片读取外部SRAM中的数据通过ZigBee协议级联传输至数据接收装置4，数据接收装置4将采集装置3传输的数据通过USB协议传输至上位机6。

本实用新型的工作原理是：

所述的可充电锂电池组2由18650可充电锂电池构成，当阳光充足时，太阳能充电装置1即可对其进行充电，山区地形复杂，使用太阳能供电，成本低廉，容易实现。

所述的采集装置3有多个，呈级联状态。相邻的采集装置3彼此间隔可为100 米。

所述的传感器模块7采用InvenSense公司的整合三轴加速度和三轴角速度传感器的MPU6050，其中加速度传感器设定16位模式，测量范围正负8g，角速度传感器设定16位模式，测量范围250°/S。采集装置3中的数据存储模块8采用IS62WV51216静态外部RAM，容量为1M。数据传输模块采用STM32W108芯片，STM32W108是一个基于ARM Cortex-M3内核的MCU与无线射频(RF)结合的SoC，内部既有一般MCU的通用资源和外设，也有特殊的射频模块，强大的数据处理能力能够胜任传感器高频率的数据采集，并通过集成的ZigBee通信协议将数据发送出去。

所述的数据接收装置4与上位机6传输数据采用USB传输协议，避免数据接收装置4有大量数据需要传输时，造成通信阻塞，导致数据丢失，相比一般使用串口通信的系统更加稳定可靠。