一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置论文和设计-王昊宇

全文摘要

本实用新型公开了一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，包括控制模块、第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块，本实用新型的有益效果是：1，利用霍尔元件，将位移量转化为电压量，做到滑坡的实时监测；2，采用低功耗51单片机，并且用光伏供电，使装置可以自给自足。不需外界电源；3，增加土壤湿度监测模块，将滑坡发生的多种地质条件放入检测系统中。使本装置对滑坡的监测更加的精准；4，采用单片机串口通信与SIM900模块结合，实时传输装置所在地区的地质条件，达到无人在此也能采集到当地数据的目的。

主设计要求

1.一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，包括控制模块、第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块，其特征在于，所述控制模块分别连接第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块；第一检测模块包括外壳(6)、长杆(7)和杠杆支架(10)，外壳(6)的两端均连接有长杆(7)，外壳(6)的两端均固定在杠杆支架(10)上，杠杆支架(10)的下端安装有应变片(8)和土壤湿度传感器探头(9)，外壳(6)的内部设有两个弹簧(1)，两个弹簧(1)分别固定在外壳(6)的内部两端，弹簧(1)中部安装有固定零件(2)，弹簧(1)的顶部安装在隔板(3)上，隔板(3)的另一侧与霍尔元件(4)相连接，外壳(6)的内部中间位置设有磁铁(5)；第二检测模块包括L型外壳(11)、第二弹簧(12)、第二磁铁(13)和第二霍尔元件(14)，第二弹簧(12)有两个，均固定在L型外壳(11)内部，L型外壳(11)的内部还设有第二霍尔元件(14)，第二霍尔元件(14)的外部还设有第二磁铁(13)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，其特征在于，所述太阳能电池模块由太阳能板和四节1.2V镍氢充电电池组成。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，其特征在于，所述显示模块采用1602显示屏。

4.根据权利要求1所述的一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，其特征在于，所述控制模块为51单片机。

5.根据权利要求1所述的一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，其特征在于，所述应变模块为金属应变片。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监测装置，具体是一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置。

背景技术

现今常用的滑坡监测方法包括宏观地质监测法、大地精密测量法、遥感监测、GSM监测、TDR监测法、倾斜仪测量等。而它们各有优缺点，比如宏观地质监测法精度低和劳动强度大；大地精密测量法受到地形条件和气象条件的限制，工作量大，周期长，连续观测能力差；遥感监测对于许多地物的某些特征还不能准确反映；GSM监测易受天气影响、时间延迟大；GPS监测价格非常高；TDR监测法不能用于需要监测倾斜情况但不存在无剪切作用的区域,而且仅能确定剪切面,无法确定滑坡移动的方向; 倾斜仪测量对环境有一定的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，包括控制模块、第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块，所述控制模块分别连接第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述第一检测模块包括外壳、长杆和杠杆支架，外壳的两端均连接有长杆，外壳的两端均固定在杠杆支架上，杠杆支架的下端安装有应变片和土壤湿度传感器探头，外壳的内部设有两个弹簧，两个弹簧分别固定在外壳的内部两端，弹簧中部安装有固定零件，弹簧的顶部安装在隔板上，隔板的另一侧与霍尔元件相连接，外壳的内部中间位置设有磁铁。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述第二检测模块包括L型外壳、第二弹簧、第二磁铁和第二霍尔元件，第二弹簧有两个，均固定在L型外壳内部，L型外壳的内部还设有第二霍尔元件，第二霍尔元件的外部还设有第二磁铁。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述太阳能电池模块由太阳能板和四节1.2V镍氢充电电池组成。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述显示模块采用1602显示屏。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述控制模块为51单片机。

作为本实用新型的进一步技术方案：所述应变模块为金属应变片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1，利用霍尔元件，将位移量转化为电压量，做到滑坡的实时监测；2，采用低功耗51单片机，并且用光伏供电，使装置可以自给自足。不需外界电源；3，增加土壤湿度监测模块，将滑坡发生的多种地质条件放入检测系统中。使本装置对滑坡的监测更加的精准；4，采用单片机串口通信与SIM900模块结合，实时传输装置所在地区的地质条件，达到无人在此也能采集到当地数据的目的。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为第一检测模块的结构图。

图3为第二检测模块的结构图。

图2中：1-弹簧、2-固定零件、3-隔板、4-霍尔元件、5-磁铁、6-外壳、7-长杆、8-应变片、9-土壤湿度传感器探头、10-杠杆支架。

图3中，11-L型外壳、12-第二弹簧、13-第二磁铁、14-第二霍尔元件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1-3，一种基于51单片机及霍尔效应的地质灾害监测装置，包括用于综合信号处理的控制模块、用于监测地质体之间的相对位移的第一检测模块、用于滑坡确认的第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和用于检测土壤含水量的土壤湿度模块，土壤湿度模块、第一检测模块和第二检测模块分别采集对应的信息并传输给控制模块，控制模块采用51单片机，其将数据进行转换处理后通过显示模块、报警模块进行数据显示和报警操作。其中，显示模块采用1602显示屏。应变模块为金属应变片，

控制模块分别连接第一检测模块、第二检测模块、电源模块、应变模块、显示模块、报警模块、太阳能电池模块和土壤湿度模块。太阳能电池模块由太阳能板和四节1.2V镍氢充电电池组成。

实施例2，在实施例1的基础上，本设计的第一检测模块包括外壳6、长杆7和杠杆支架10，外壳6的两端均连接有长杆7，外壳6的两端均固定在杠杆支架10上，杠杆支架10的下端安装有应变片8和土壤湿度传感器探头9，外壳6的内部设有两个弹簧1，两个弹簧1分别固定在外壳6的内部两端，弹簧1中部安装有固定零件2，弹簧1的顶部安装在隔板3上，隔板3的另一侧与霍尔元件4相连接，外壳6的内部中间位置设有磁铁5。如图2所示，杠杆支架10一端与外壳固定，另一端固定有圆环。长杆7与土壤湿度传感器探头9通过轴承连接，可以自由转动。长杆7、土壤湿度传感器探头9与圆环组成一个杠杆系统，圆环高度可调节。这样，可以把微小的变形放大，也可以将很大的形缩小；隔板3与外壳6是一个整体，相对静止；固定零件2与长杆7是一个整体，相对静止。装置左右两侧对称。

第二检测模块包括L型外壳11、第二弹簧12、第二磁铁13和第二霍尔元件14，第二弹簧12有两个，均固定在L型外壳11内部，L型外壳11的内部还设有第二霍尔元件14，第二霍尔元件14的外部还设有第二磁铁13。第二检测模块与第一检测模块相似，不同的是放置位置，该模块放在山脚。当滑坡发生时，山上会有滑动面，山下会被掩埋。因此，第二检测模块可以确认滑坡。当滑坡发生时，该装置会被压缩，第二弹簧12与第二霍尔元件14产生相对位移，此时第二霍尔元件14会反馈给控制模块一个电压值，控制模块可以采取相对应的措施。并且，该装置中加入有倾斜模块和震动模块。当有崩塌时，装置可能会被打翻，或产生很大的震动，也会给控制模块反馈一个信号，模块设计剖面图如图3所示。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

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