形變監測設備、形變監測方法和糧倉形變監測系統技術方案

本發明專利技術涉及本發明專利技術的目的是提供形變監測設備、形變監測方法和糧倉形變監測系統，用以解決現有糧倉形變監測自動化程度低、成本高的問題。一種形變監測設備，其特征在于，形變監測設備，包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器。由于其采用了激光直線傳輸原理，使得較難監測的糧倉倉體結構形變監測問題得以解決；可實現監測位置與主控電路間的無實際線路數據傳輸，避免了線路布控所帶來的防火安全隱患。

【技術實現步驟摘要】
形變監測設備、形變監測方法和糧倉形變監測系統
本專利技術涉及一種形變監測設備、形變監測方法和糧倉形變監測系統。
技術介紹
長期以來，我國糧食儲藏環境差，安全管理技術落后。就2013年“5·31”黑龍江中儲糧林甸直屬庫火災來說，就是一個典型例證。火災造成糧食七十八囤過火,直接經濟損失超過八千萬。一般情況下糧倉的管理和監控主要對溫度和濕度的進行監測，但這些監測往往僅對整體環境和谷物而言，對于糧倉倉體局部過熱造成的變形及坍塌，不能作出即時準確預警，無法對由于局部高溫造成的糧倉倉體結構形變進行安全監測和報警。近年來，智能糧倉、糧倉物聯網技術以及糧倉倉體安全問題越來越受到關注,特別是在糧倉倉體結構形變監測要求日趨緊迫。這是由于倉體結構形變可以反映出糧倉的諸多安全因素和狀態。例如：局部受熱造成的形變；谷物擺放不合理造成的倉體局部受壓引起的倉體形變；氣候或天氣原因造成的倉體整體形變。這些形變所隱藏的安全因素對于儲糧安全極為重要。另外，由于糧倉內及周圍淀粉粉塵較多，一般不允許安裝未作全封閉的電子監測設備，否則，電子監測設備本身就是一個發生火災的安全隱患。這就要求糧倉的監控測量點的監測設備周圍不能布置未作封閉的供電電源線路。目前市場上的糧倉倉體安全監控主要是溫濕度等感應器及基于單片機的嵌入式系統等手段對溫度、濕度、料位、倉內塵土的濃度進行監測，這些形式相對比較成熟，但未發現有人對糧倉倉體的形變位移進行監測，也沒有更安全的糧倉防火監測設備。我國對建筑物的倒塌或傾斜的測試工具有傾斜系統以及全站儀等。盡管現階段人們使用測斜系統測量建筑物的傾斜精度已經相對很高，然而傾斜管的埋設及監測在具體糧倉建筑的實施上有很大的難度，而且成本很高。雖然全站儀相對簡單一些，但是自動化程度不高，且不利于糧倉倉體多點監測。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種形變監測設備、形變監測方法以及基于上述設備、方法的糧倉形變監測系統，用以解決現有糧倉形變監測自動化程度低、成本高的問題。為實現上述目的，本專利技術的方案包括：一種形變監測設備，包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器。響應模塊上還設有用于從所處環境中取能的取能裝置。響應模塊的取能裝置為一個光電轉換裝置，與響應模塊對應的主動模塊上設有光能發射裝置，用于照射所述光電轉換裝置，光電轉換裝置連接一個儲能器。在待監測區域布設所述形變監測設備，使每組激光通信裝置的主動模塊和響應模塊一一對應；主動模塊的激光器與響應模塊的光電轉換器對應設置至少形成的一條主動激光通信通道，主動模塊的光電轉換器與響應模塊的激光器對應設置至少形成的一條響應激光通信通道；由主動模塊發起激光通信過程，根據響應模塊的反饋，判斷激光通信是否正常，若正常則判斷無形變，若不正常則判斷有形變產生；激光通信過程為：首先由主動模塊通過激光器發送激光信號，對應的響應模塊的光電轉換器接收并轉換為電信號；然后響應模塊的激光器發送反饋信號，主動模塊的光電轉換器接收并轉換。每組激光通信裝置采用I2C通信方式，主動激光通信通道包括兩條，一條用于發送節拍信號，另一條用于發送數據信號。響應模塊上還設有用于從所處環境中取能的取能裝置。響應模塊的取能裝置為一個光電轉換裝置，與響應模塊對應的主動模塊上設有光能發射裝置，用于照射所述光電轉換裝置，光電轉換裝置連接一個儲能器。主動模塊發起激光通信過程之前，首先啟動光能發射裝置，為響應模塊供能，為儲能器充電。形變監測系統包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器；各主動模塊受控連接于一個主控裝置，主控裝置和各主動模塊設有糧倉底部，各主動模塊布設于糧倉底部外周，各響應模塊對應布設于糧倉頂部外周。響應模塊上還設有用于從所處環境中取能的取能裝置；響應模塊的取能裝置為一個光電轉換裝置，與響應模塊對應的主動模塊上設有光能發射裝置，用于照射所述光電轉換裝置，光電轉換裝置連接一個儲能器。由于其采用了激光直線傳輸原理，使得較難監測的糧倉倉體結構形變監測問題得以解決；可實現監測位置與主控電路間的無實際線路數據傳輸，避免了線路布控所帶來的防火安全隱患。采用自供電方式，減少了電源線路的布置，進一步增強了防火安全性能。整套設備成本低，安裝方便。附圖說明圖1是形變監測設備實施例1；圖2是形變監測設備實施例2；圖3是形變監測設備實施例3；圖4是糧倉形變監測系統實施例的原理圖；圖5是糧倉形變監測系統安裝圖；圖6是主控板電路原理圖；圖7是子板電路原理圖；圖8是外板電路原理圖；圖9是子板與外板裝置外形圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的說明。如圖1所示的一種形變監測系統，在待監測區域或物體上布設其設備，其設備主要包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器。為了盡量減少電纜線路的鋪設，主動模塊和響應模塊都可以采用非供電線路供電的方式，如通過環境取電，例如太陽能、振動能量等。出于成本考慮，主動模塊可以采用供電線路供電，布置在容易布線的位置，而將響應模塊布設在不易布線的位置（如以下糧倉實施例）。例如，在采用響應模塊上設置一個取能裝置，如圖2所示。如圖3給出了一個光電轉換裝置作為取能裝置，該光電轉換裝置與響應模塊上的一個光能發射裝置對應，光能發射裝置用于照射光電轉換裝置，光電轉換裝置連接一個儲能器，為儲能器充電。實施本專利技術的形變監測的方法如下：在待監測區域布設所述形變監測設備，使每組激光通信裝置的主動模塊和響應模塊一一對應；主動模塊的激光器與響應模塊的光電轉換器對應設置至少形成一條主動激光通信通道，主動模塊的光電轉換器與響應模塊的激光器對應設置形成至少一條響應激光通信通道。主動激光通信通道是指由主動模塊向響應模塊傳輸，響應激光通信通道是指由相應模塊向主動模塊傳輸。由主動模塊發起激光通信過程，根據響應模塊的反饋，判斷激光通信是否正常，若正常則判斷無形變，若不正常則判斷有形變產生。激光通信過程為：首先有主動模塊通過激光器發送激光信號，對應的響應模塊的光電轉換器接收并轉換為電信號；然后響應模塊的激光器發送反饋信號，主動模塊的光電轉換器接收并轉換。激光通信可以采用多種方式，如簡單的應答式通信方式，只需一條主動激光通信通道和一條響應激光通信通道即可。每組激光通信裝置也可以采用更可靠的通信方式，例如采用I2C通信方式，根據I2C協議，此時主動激光通信通道包括兩條，一條用于發送節拍信號，另一條用于發送數據信號，響應激光通信通道仍為一條。關于激光信號發送節拍信號和數據信號以模擬I2C通訊，屬于常規技術手段，在此不再贅述。如圖3采用主動模塊向響應模塊光照供能的方式，主動模塊發起激光通信過程之前，可以首先啟動光能發射裝置，為響應模塊供能，為儲能器充電，待充電完畢，再控制開啟通信過程。關于通信內容有多種選擇，如設定一些代碼進行傳輸。例如，主動模塊發送控制命令，由響應模塊反饋其本身特定的代碼信息。以下給出一種在糧倉中應用的形變本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形變監測設備，其特征在于，形變監測設備，包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器。

【技術特征摘要】
1.一種形變監測設備，其特征在于，形變監測設備，包括至少一組激光通信裝置，每組激光通信裝置由一個主動模塊和一個對應的響應模塊構成，主動模塊的激光器與響應模塊的光電轉換器對應設置至少形成一條主動激光通信通道，主動模塊的光電轉換器與響應模塊的激光器對應設置形成至少一條響應激光通信通道；主動模塊與響應模塊均設有用于發射激光信號的激光器和用于接收激光信號的光電轉換器；響應模塊上還設有用于從所處環境中取能的取能裝置；響應模塊的取能裝置為一個光電轉換裝置，與響應模塊對應的主動模塊上設有光能發射裝置，用于照射所述光電轉換裝置，光電轉換裝置連接一個儲能器。2.應用權利要求1所述設備的形變監測方法，其特征在于，在待監測區域布設所述形變監測設備，使每組激光通信裝置的主動模塊和響應模塊一一對應；主動模塊的激光器與響應模塊的光電轉換器對應設置至少形成的一條主動激光通信通道，主動模塊的光電轉換器與響應模塊的激光器對應設置至少形成的一條響應激光通信通道；由主動模塊發起激光通信過程，根據響應模塊的反饋，判斷激光通信是否正常，若正常則判斷無形變，若不正常則判斷有形變產生；激光通信過程為：首先由主動模塊通過激光器發送激光信號，對應的響應模塊的光電轉換器接收并轉換為電信號；然后響應模塊的激光器發送反饋信號，主動模塊的光電轉換器接收并轉換；響應模塊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王洪群，張德賢，程雪麗，王貴財，于根偉，王學梅，金廣峰，
申請(專利權)人：河南工業大學，
類型：發明
國別省市：