目前国内对露天矿边坡滑坡前出现裂缝的监测主要由人工完成,通过用尺子测量边坡裂缝间两个固定点的距离,来测量边坡裂缝位移,不但精度低而且有一 定危险性,特别是夜间的监测很困难;以往的自动监测系统传感器复杂,依靠GPRS网络传输信号,需要交纳通信费运行成本高,需要固定电源安装困难;因此需要一种适合露天矿生产环境、运行成本低、安装布置简便、无须固定电源、不依赖GPRS网络,能远程无线将裂缝变化数据传输到监测计算机,计算机监测软件自动形成变化曲线,供预测滑坡参考的实用系统。
发明内容
本发明正是为解决以上问题,利用拉绳位移传感器技术和Zigbee无线网络技术组成了边坡位移远程自由动监测系统。系统由现场位移数据采集传送和监测中心接收分析两部分组成,其特征是:现场位移数据采集传送部分的拉绳位移传感器(1)连接到模拟量采集模块(2)输入端,模拟量采集模块(2)输出端连接到Zigebee无线发射模块(3),太阳能供电模块(4)为现场采集部分供电,监测中心接收分析部分的Zigebee无线接收模块(5)连接到计算机(6),计算机上安装有MCGS组态软件,完成位移数据的曲线显示。
边坡裂缝位移是包含水平和垂直两个运动方向的变化,对边坡裂缝的测量既要测量水平方向的也要测量垂直方向的,这样就使裂缝位移的测量变的复杂,不便于测量和分析,找到一种类似日常测量的即包含垂直变化又包含水平变化的测量手段,就会使测量简单化,为此我们选择了拉绳位移传感器。
拉绳位移传感器的应用使问题变的简单化,通过柔性的,可以拉出和縮回的钢丝长度变化,转换成可计量的、成线性比例的电信号,固定在裂缝两边的柔性钢丝的伸长,是即包含水平位移也包含垂直位移的变化,这样一来就使裂缝的位移测量变的简单明了。拉绳位移传感器测量到的位移数据,需远程无线传输到露天矿办公楼的计算机上进行储存分析,无线传输部分采用了Zigebee无线传感器网络,Zigbee无线网络模块可以极低的功耗实现较远的通讯距离,为现场测量部分实现太阳能供电提高了条件,使现场测量部分具有了可移动性能,满足了露天矿现场的要求,取代了以往的边坡监测系统的GPRS通讯方式,节省了日常的网络通讯费。
附图说明:
图1系统原理流程图
图2传感器安装布置图
图3位移历史变化曲线示意图
图1中:拉绳位移传感器(1)、模拟量采集模块(2)、Zigbee无线发射 模块(3)、太阳能供电模块(4)无线接收模块(5)、计算机(6)。
图2中:稳定帮固定桩(7)、传感器(8)、滑动帮固定桩(9)、连接角铁(IO)。
具体实施方式
拉绳位移传感器采用型号为BLS-M-5000-V它的测量范围为5000,, 电压输出为0-10V。
拉绳位移传感器输出的代表裂缝距离的电压信号传给模拟量采集模块, 模拟量采集模块采用KLM-4128型电压采集模块,可提供8路模拟量输入,即每个测量站点可最多连接8个拉绳位移传感器,有效分辨率达到16位,实现了0.1mm的测量精度,每只模块可通过拨码开关设置地址,最多支持256个模块入网。
模拟量采集模块KLM-4128通过串口输出的信号传给Zigbee无线发射模块WV2436B, WV2436B可视距传输距离3km,功耗只有0. 5W,可自动路由组网,一个节点可支持254个模块组网。其低功耗的特点为太阳能供电创造了条件,由WV2436B组成的Zigbee无线网络信号传输,现场位移数据采集传送部分的电源采用太阳能供电方式,以适应露天矿边坡供电困难的环境,低功耗Zigbee无线通讯网络的应用为太阳能供电创造了条件,太阳能供电模块由2块8W的多晶硅太阳能电池板,和2块12V/10AH的电瓶组成,在上传数据的间隙,系统进入休眠节电状态,以上两项技术可保证在北纬50度以内、-30°条件下,系统始终有稳定的电力供应。
监测中心计算机接收分析部分由Zigbee无线接收模块、计算机组成。WV2436B接收到信号后经串口传送给计算机,计算机组态软件采用MCGS组态软件,它可自动生成监测所需的实时监测曲线,历史曲线,并可设置报警点,当位移数据超限时自动提醒报警,MCGS采用轮询方式向各监测点发出上传测量数据的指令,各监测点收到指令后响应。
监测组态软件设计有实时曲线界面、历史曲线界面、数据报表界面,实时曲线界面用来实时监测变化情况,历史曲线界面在较大的时间尺度上显示边坡裂缝位移变化趋势,历史曲线界面如图3所示。