一种基于LoRa无线通讯的建筑物沉降监测系统的制作方法

一种基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统
技术领域
1.本实用新型涉及监测技术领域，尤其涉及一种基于无线通讯的建筑物沉降监测系统。


背景技术：

2.作为现代建筑艺术的结晶，高层建筑以其华丽绚烂的立面、地处枢纽显要区位、城市地标的独特认知，成为塑造城市地标、展现经济政绩、推广城市形象的利器。虽有优势，但建筑物地基的地质结构不均匀、土壤的物理特性不同、气温的变化、地基的塑性变形、地下水位的季节性和周期性变化、地下水负荷以及建筑物本身的结构引起的不平衡载荷分布等均会导致建筑物发生不均匀沉降或产生倾斜或裂缝，影响正常使用，甚至危及建筑物的安全，给社会和人民生活带来巨大的损失。因此，在建筑物的施工及使用的全寿命周期内，对其进行沉降安全监测显得尤为重要。
3.建筑物沉降监测对被监测建筑物的安全起到良好的诊断作用，同时在宏观上实时向管理决策者提供准确信息，以便在发现不正常现象时，及时分析原因采取措施，防止事故发生，达到被监测建筑物安全运行的目的。同时，建筑物沉降监测能及时发现存在的质量隐患，即使在建筑物已经发生沉降的情况下，也能对下一步制定加固处理方案提供重要的依据。
4.水准测量作为一种广泛应用的沉降监测技术，方法简单、精度高，但需要人工定时观测，工作量大、耗时长、成本高。鉴于建筑物沉降监测时间长、区域大等要求，传统的水准测量方法已无法满足工作需求，且不经济。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于lora无线通讯技术的可扩展建筑物沉降监测系统，实现对建筑物的多方位长期、连续、自动化监测。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统，主要包括监测终端节点、网关、云服务器和用户终端四个部分。
8.所述监测终端节点包括沉降监测终端节点、裂缝监测终端节点和倾角监测终端节点三种，三种监测终端节点均内置有lora模块，分别用于实现建筑物沉降、裂缝和倾斜信息的长期、连续、自动化采集。监测终端节点由第一cpu、第一lora收发器、第一定位模块、电池接口、传感器以及与第一cpu线路连接的第一外围电路等组成。所述第一lora收发器通过spi接口与第一cpu连接，将获取的建筑物沉降、裂缝、倾斜、位置等信息传输给内置有lora模块且组网成功的网关。所述第一定位模块通过uart接口与第一cpu连接，优选gps定位模块，以获取相对应监测终端节点的位置信息，避免出现问题时工作人员逐一排查，节省了工作量。所述电池接口用于安装电池，为监测终端节点供电，通过电量监测模块与第一cpu连接，户外安装时避免布线，降低成本的同时节省了工作量；所述电量监测模块实时监测电池
电量，以及时提醒工作人员更换电池，避免由于电量不足导致监测中断。所述传感器通过放大电路和a/d转换电路与第一cpu连接，包括静力水准仪、位移传感器和倾角传感器，实现对被监测建筑物沉降、裂缝和倾斜信息的采集，也可进行扩展，以采集被监测建筑物的相关状态信息。
9.所述网关内置有lora模块和通讯模块，组成远距离低功耗局域网的同时，也是监测终端节点和云服务器之间的信息桥梁，将监测终端节点获取的建筑物沉降、裂缝、倾斜状态数据和位置信息上传至云服务器进行存储。网关主要由第二cpu、第二lora收发器、电源电路、第二定位模块、通讯模块和通过线路与第二cpu连接的第二外围电路组成。所述第二lora收发器通过spi接口与第二cpu连接，接收监测终端节点监测的建筑物状态数据。所述电源电路通过线路与第二cpu连接，将供电电压转换成网关正常工作所需的电压。所述第二定位模块通过uart接口与第二cpu连接，优选gps定位模块，以获取相对应网关的位置信息。所述通讯模块，优选4g无线通讯模块，通过uart接口与第二cpu连接，网关接收到的监测终端节点的数据经第二cpu处理、重新打包后通过通讯模块上传至云服务器进行存储，以便大量数据的存储和用户远程访问查看。
10.所述云服务器搭建云端物联网数据库，存储监测终端节点长期监测的大量数据，便于用户远程访问查看。
11.所述用户终端包括pc机和移动终端，开发pc机客户端和适用于android/ios的app应用程序，用户足不出户即可查看被监测建筑物的状态信息。
12.本实用新型的积极效果是：
13.1、该基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统实现了建筑物沉降、裂缝、倾斜状态的长期、连续、自动监测，为建筑物安全起到良好的诊断作用，向管理决策者提供准确可靠及时的信息以便采取合理措施，防止事故的发生；同时，为建筑物制定加固处理方案提供事实依据。
14.2、该基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统基于低功耗、远距离传输的lora无线通讯技术，户外安装时，避免布线，节省了大量的人力物力，且网络扩展性强，支持监测终端节点多。
15.3、该基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统的监测终端节点采用电池供电，且具有电量监测功能，向工作人员发送电量预警，以便及时更换电池；同时监测终端节点和网关均内置有定位模块，工作人员可快速知悉建筑物出现问题的具体方位，避免工作人员逐一排查，减少了工作量。
16.4、该基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统实现了数据的云存储，可存储大量数据，为建筑物安全诊断提供大量数据基础，也方便用户远程访问，随时随地掌握被监测建筑物的沉降、裂缝和倾斜状态。
附图说明
17.图1为本实用新型系统组成示意图。
18.图2为本实用新型监测终端节点结构示意图。
19.图3为本实用新型网关结构示意图。
具体实施方式
20.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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，本实用新型提供的基于lora无线通讯的建筑物沉降监测系统主要由监测终端节点、网关、云服务器和用户终端四部分组成。监测终端节点和网关基于lora无线通讯技术组建远距离低功耗局域网，监测终端节点将采集的被监测建筑物的沉降、裂缝、倾斜状态数据通过lora无线通讯传输给网关，网关通过4g网络将数据上传至云服务器存储，用户终端通过互联网实现对云服务器的远程访问查看。
22.监测终端节点均内置有lora模块，分为沉降监测终端节点、裂缝监测终端节点和倾角监测终端节点三种，实现建筑物沉降、裂缝和倾斜信息的长期、连续、自动化采集。如图2所示，监测终端节点包括第一cpu，通过spi接口与第一cpu连接的第一lora收发器，通过uart接口与第一cpu连接的第一定位模块，通过电量监测模块与第一cpu连接的电池接口，通过放大电路和a/d转换电路与第一cpu连接的传感器以及通过线路与cpu连接的第一外围电路。传感器包括静力水准仪、位移传感器和倾角传感器，实现对被监测建筑物沉降、裂缝和倾斜信息的采集，也可进行扩展，以采集被监测建筑物的相关状态信息；第一定位模块优选gps定位模块，获取相对应监测终端节点的位置信息；第一lora收发器将经过第一cpu处理后的建筑物沉降、裂缝、倾斜和监测终端节点位置等信息重新打包后发送给内置有lora模块且组网成功的网关。电池接口安装电池后为监测终端节点供电，电量监测模块实时监测电池电量，以及时提醒工作人员更换电池，避免由于电量不足导致监测中断。
23.如图3所示，网关包括第二cpu、通过spi接口与第二cpu连接的第二lora收发器、通过线路与第二cpu连接的电源电路、通过uart接口与第二cpu连接的第二定位模块和通讯模块以及通过线路与第二cpu连接的第二外围电路。第二定位模块优选gps定位模块，获取相对应网关的位置信息；第二lora收发器接收监测终端节点监测的建筑物状态数据；通讯模块优选4g无线通讯模块，网关接收到的监测终端节点的数据经第二cpu处理、重新打包后通过通讯模块上传至云服务器进行存储，以便大量数据的存储和用户远程访问查看；电源电路将供电电压转换成网关正常工作所需的电压。
24.云服务器搭建云端物联网数据库，存储监测终端节点长期监测的大量数据，以供用户远程访问查看。用户终端包括pc机和移动终端，开发pc机客户端和适用于android/ios的app应用程序，用户足不出户即可查看被监测建筑物的状态信息。
25.本实用新型结构简单，基于lora无线通讯技术，网络扩展性强，支持监测终端节点多；采用电池供电，且具有电量监测功能，向工作人员发送电量预警，户外安装时，避免了布线，节省了大量的人力物力。监测终端节点和网关均内置有定位模块，工作人员可快速知悉建筑物出现问题的具体方位，避免工作人员逐一排查，减少了工作量；同时，实现了数据的云存储，可存储大量数据，为建筑物安全诊断提供大量可靠的数据基础，方便管理者采取合理措施，防止事故的发生；同时，为建筑物制定加固处理方案提供事实依据。