[发明专利]一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及物联网监控技术领域，特别涉及一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统。

背景技术

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别等各种传感技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。目前业界普遍认可的物联网概念是通过射频(RFID)、红外感应器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

随着我国社会经济的发展，高达建筑物日益增多，由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生变形。这种变形在一定限度内，应认为是正常的现象，但如果超过了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和运营期间，必须对它们进行变形监测；另一方面，为了进行科学研究以及以后的地基基础设计提供一些经验数据，也需要对建筑物进行变形监测。建筑物的变形监测内容一般有沉降监测、位移监测和倾斜变形监测等等，而建筑物的倾斜、裂缝等情况往往是由建筑物不均匀沉降引起的，这就要求对建筑物尤其是对高层建筑物进行沉降监测。通过变形监测，对所得到的变形监测数据进行分析，从而对建筑物的运营状态进行判断，当发现不正常状况时，需及时对其进行分析，找出原因并采取措施，以保证建筑施工及使用的安全。

在地面沉降变形监测种，使用最为普及的是传统测量方法，该方法是在需要进行监测的区域，按照一定的原则，布设一定数量的监测点，定期或不定期地进行点位三维坐标测量。其中，地面点的平面位置监测，采用测角、量距的方法进行；高程监测，采用水准测量的方法进行。这种监测，一般操作简单，精度高，但人工成本高，费时费力。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，具有观测不受气候条件限制、测站间无需保持通视、可同时测定点的三维位移及自动化程度高等优点，大大降低了人工成本，提高了监测效率。

(二)技术方案

一种基于物联网的智能楼宇沉降变形监测系统，包括设置在楼宇基准点的信息采集节点、汇总所述信息采集节点的嵌入式网关以及上位机，所述嵌入式网关通过串口将数据上传至上位机；所述信息采集节点包括信息采集模块、子无线收发模块和子电源供电模块，所述信息采集模块包括水平位移采集单元、垂直位移采集单元、基准线距离测量单元和GPS定位单元，所述水平位移采集单元监测楼宇在平面位置上随时间变化的位移量，所述垂直位移采集单元监测楼宇和地基在垂直方向上的位移，所述基准线距离测量单元监测楼宇偏离基准线的距离，所述GPS定位单元接收GPS导航卫星传来的导航电文；所述嵌入式网关包括微控制器模块、LCD显示模块、按键控制模块、主无线收发模块和主电源供电模块；所述信息采集节点和所述嵌入式网关通过所述子无线收发模块和所述主无线收发模块进行无线数据传输。

进一步的，所述子无线收发模块和所述主无线收发模块具有相同的电路结构，包括ZigBee无线芯片、射频天线、连接器、JTAG接头、第一和第二晶振、第一和第二电感、第一～第十三电容和第一电阻，其中所述ZigBee无线芯片为40pin CC2530。

进一步的，所述水平位移采集单元为直线位移传感器。

进一步的，所述垂直位移采集单元为伺服式加速度传感器。

进一步的，所述基准线距离测量单元为超声波传感器。

进一步的，所述GPS定位单元采用GPS传感器电路，所述GPS传感器电路包括GPS传感器芯片、第三电感、第十四电容和第二电阻，其中所述GPS传感器芯片为24pin Ublox NEO 5Q。

进一步的，所述微控制器模块采用Cypress PSoC3可编程混合信号微控制器开发板CY8CKIT003。

进一步的，所述LCD显示模块为20pin LCD12864HZ。

进一步的，所述子电源供电模块和所述主电源供电模块均包含电源稳压单元、电池和电流电压保护单元。

再进一步的，所述电池为锂电池或太阳能电池板。

(三)有益效果