本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害檢測預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種數(shù)顯裂縫檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

在地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)域墻體如果發(fā)現(xiàn)裂縫，為了了解裂縫現(xiàn)狀和掌握其發(fā)展情況，應(yīng)立即進(jìn)行裂縫變化的觀測，對于裂縫監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)選擇具有典型代表性的裂縫進(jìn)行布置，起初在我國廣泛應(yīng)用的監(jiān)測裂縫變化的方法是人工巡視巡查，采用貼紙法、埋釘法、埋樁法等方法，后來隨著簡易型裂縫報(bào)警器的發(fā)明一定程度上解決了監(jiān)測裂縫的自動化手段，提高了對于地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)域裂縫監(jiān)測的預(yù)警成功率。

實(shí)用新型專利200620167868.1公開了一種遙控式測量裂縫報(bào)警裝置，它采用的是機(jī)械式測量裂縫方法，通過安裝在監(jiān)測裂縫兩端的機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)測量方法。主要缺點(diǎn)在于安裝機(jī)械夾具時不能很好的實(shí)現(xiàn)對于有上下錯動的裂縫監(jiān)測，而且可能受到天氣影響機(jī)械裝置的林敏渡，不適用于形變量較大的墻體裂縫監(jiān)測。

發(fā)明專利申請CN103267475A發(fā)明了一種監(jiān)測裂縫發(fā)展的裝置，其特征是可以監(jiān)測裂縫擴(kuò)大量，并在裂縫發(fā)展超過設(shè)定值時及時報(bào)警，主要由一個擋板和監(jiān)測報(bào)警裝置組成，監(jiān)測報(bào)警裝置由機(jī)械裝置及報(bào)警電路組成。主要缺點(diǎn)依然是使用機(jī)械裝置對于監(jiān)測墻體裂縫來說安裝有一定難度，安裝測量裝置和墻體擋板均需要耗費(fèi)一定的人力和物力，并不能實(shí)現(xiàn)裂縫監(jiān)測儀器的簡易、輕便安裝，而且會受到天氣影響到測量精度，同樣不適用于形變量較大的墻體裂縫監(jiān)測。

實(shí)用新型專利200820108575.5發(fā)明了一種裂縫報(bào)警器，主要涉及的是裂縫監(jiān)測報(bào)警，包括機(jī)箱及內(nèi)置的報(bào)警電路板、一組報(bào)警器及電源電池，可以實(shí)時監(jiān)測被測建筑物(被測點(diǎn))的裂縫位移變化量的大小。主要缺點(diǎn)是雖然可以對裂縫監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自動化報(bào)警，但是對于裂縫的變化情況并不能進(jìn)行定量分析，也不能實(shí)時顯示出裂縫的具體變化值，對于基層群測群防員來說還是不能直接讀取裂縫變化量，對于開展裂縫統(tǒng)計(jì)工作有一定不足。

發(fā)明專利申請201410500875.8發(fā)明了一種裂縫計(jì)，它涉及土木結(jié)構(gòu)的位移測量裝置。它包括位移檢測器、微處理器、無線通訊模塊，位移檢測器與微處理器連接，微處理器與無線通訊模塊項(xiàng)鏈，在裂縫計(jì)監(jiān)測到土木結(jié)構(gòu)的位移變化時及時傳輸給監(jiān)測人員，監(jiān)測人員可及時獲取土木結(jié)構(gòu)位移變化情況。主要缺點(diǎn)是對于基層群測群防人員來說在現(xiàn)場不能及時獲取現(xiàn)場裂縫變形數(shù)據(jù)，而且該發(fā)明沒有在現(xiàn)場設(shè)置報(bào)警裝置，這樣不能第一時間通知受災(zāi)群眾，造成傷亡損失。

發(fā)明專利CN104048639A發(fā)明公開了一種地質(zhì)災(zāi)害體地表建筑物裂縫在線監(jiān)測預(yù)警儀，通過在裂縫兩端分別固定相應(yīng)的監(jiān)測傳感器及檢測裝置來實(shí)現(xiàn)對地表建筑物裂縫的在線監(jiān)測，它可以實(shí)現(xiàn)對建筑物裂縫的全方向監(jiān)測，同時支持?jǐn)?shù)字顯示。主要缺點(diǎn)是對于規(guī)模不大的墻體裂縫監(jiān)測來說，成本較高，不能實(shí)現(xiàn)低成本推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)顯裂縫檢測裝置及其檢測方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，可實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害墻體裂縫的高精度識別及現(xiàn)場聲光報(bào)警，可以實(shí)時監(jiān)測裂縫的變形情況，有效減少傷亡損失。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種數(shù)顯裂縫檢測裝置，其特征在于：包括，

傳感器模塊，用于測量直線位移；傳感器模塊滑動設(shè)置在滑尺上，滑尺的兩端設(shè)置有用于固定的第一固定孔，傳感器模塊兩端設(shè)置有用于固定傳感器模塊的第二固定孔；

控制器模塊，用于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；

信號調(diào)理模塊，用于將傳感器模塊發(fā)出的信號經(jīng)過調(diào)理發(fā)送至控制器模塊；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于對檢測數(shù)據(jù)的存儲；

按鍵模塊，用于對于控制器模塊進(jìn)行人工設(shè)置；

顯示模塊，用于對檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行顯示；

報(bào)警模塊，根據(jù)控制器模塊的處理結(jié)果進(jìn)行報(bào)警。

作為優(yōu)選，所述控制器模塊采用STM32系列的32位微處理器STM32F103R8。

作為優(yōu)選，所述信號調(diào)理模塊包括輸入電路和輸出電路；輸入電路包括晶振電路、分頻器、低通濾波器和功率放大器；輸出電路包括放大器、帶通濾波器、整形電路、鑒相細(xì)分電路。

作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括內(nèi)部Flash和外部MicroSD卡；內(nèi)部Flash用于系統(tǒng)內(nèi)部傳感器的數(shù)據(jù)存儲，外部MicroSD卡用于采集野外現(xiàn)場監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)存儲；控制器模塊采用SDIO模式驅(qū)動外部MicroSD卡工作；控制器模塊在每個時鐘內(nèi)傳輸一位命令或數(shù)據(jù)。

一種上述數(shù)顯裂縫檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

A、將滑尺通過第一固定孔固定在檢測位置的一側(cè)，使用線繩掛接在任意一個第二固定孔上，并將線繩的另一端固定在檢測位置的另一側(cè)；

B、系統(tǒng)上電，進(jìn)行硬件初始化；

C、對控制器模塊內(nèi)的定時器進(jìn)行初始化；

D、對控制器模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)控制器模塊處于正常工作狀態(tài)時，控制器模塊一直處于對裂縫的監(jiān)測狀態(tài)，顯示模塊實(shí)時顯示裂縫當(dāng)前的變化情況；當(dāng)控制器模塊處于低功耗工作狀態(tài)時，顯示模塊關(guān)閉，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫變化的處于加速變形時，顯示模塊點(diǎn)亮；

E、控制器模塊對裂縫位移變化量、裂縫變化速度變化量、裂縫變化加速度變化量進(jìn)行分析，基于上述三種變化量對裂縫報(bào)警器進(jìn)行不同的閾值條件設(shè)定，分別設(shè)置三種不同閾值條件，在達(dá)到設(shè)定閾值條件的情況下報(bào)警模塊發(fā)出聲光報(bào)警。

作為優(yōu)選，步驟E中，

當(dāng)裂縫位移變化量出現(xiàn)后，裂縫變化速度變化量出現(xiàn)一個由小至大，然后由大至小的變化趨勢，則認(rèn)定裂縫處于初始形變階段；

當(dāng)裂縫位移變化量持續(xù)增加，且裂縫變化速度變化量保持不變，則認(rèn)定裂縫處于等速變形階段；

當(dāng)裂縫變化加速度變化量持續(xù)變大，則認(rèn)定裂縫處于加速變形階段。

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明結(jié)合先進(jìn)的傳感器技術(shù)、低功耗技術(shù)及智能算法技術(shù)，利用容柵傳感器、低功耗微處理器、先進(jìn)的制作工藝，對地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場墻體裂縫進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。該報(bào)警器體積小、功耗低、精度高、簡單易操作、具備可視化人機(jī)交互界面，可實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害墻體裂縫的高精度識別及現(xiàn)場聲光報(bào)警，可以實(shí)時監(jiān)測裂縫的變形情況，有效減少傷亡損失?？梢杂行ёR別裂縫變化情況，對裂縫的識別感知率提升30％，將監(jiān)測裂縫的精度提升至0.01mm，并且可以有效將監(jiān)測裂縫的成功率提升至99％。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個具體實(shí)施方式的原理圖。

圖2是本發(fā)明一個具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進(jìn)行訂制，各個零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖2，本發(fā)明一個具體實(shí)施方式包括，

傳感器模塊1，用于測量直線位移；傳感器模塊1滑動設(shè)置在滑尺8上，滑尺8的兩端設(shè)置有用于固定的第一固定孔9，傳感器模塊1兩端設(shè)置有用于固定傳感器模塊1的第二固定孔10；

控制器模塊2，用于對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；

信號調(diào)理模塊3，用于將傳感器模塊1發(fā)出的信號經(jīng)過調(diào)理發(fā)送至控制器模塊2；

數(shù)據(jù)存儲模塊4，用于對檢測數(shù)據(jù)的存儲；

按鍵模塊5，用于對于控制器模塊2進(jìn)行人工設(shè)置；

顯示模塊6，用于對檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行顯示；

報(bào)警模塊7，根據(jù)控制器模塊2的處理結(jié)果進(jìn)行報(bào)警。

控制器模塊2采用STM32系列的32位微處理器STM32F103R8。

信號調(diào)理模塊3包括輸入電路和輸出電路；輸入電路包括晶振電路、分頻器、低通濾波器和功率放大器；輸出電路包括放大器、帶通濾波器、整形電路、鑒相細(xì)分電路。

數(shù)據(jù)存儲模塊4包括內(nèi)部Flash和外部MicroSD卡；內(nèi)部Flash用于系統(tǒng)內(nèi)部傳感器的數(shù)據(jù)存儲，外部MicroSD卡用于采集野外現(xiàn)場監(jiān)測傳感器的數(shù)據(jù)存儲；控制器模塊2采用SDIO模式驅(qū)動外部MicroSD卡工作；控制器模塊2在每個時鐘內(nèi)傳輸一位命令或數(shù)據(jù)。

一種上述的數(shù)顯裂縫檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

A、將滑尺8通過第一固定孔9固定在檢測位置的一側(cè)，使用線繩掛接在任意一個第二固定孔10上，并將線繩的另一端固定在檢測位置的另一側(cè)；

B、系統(tǒng)上電，進(jìn)行硬件初始化；

C、對控制器模塊2內(nèi)的定時器進(jìn)行初始化；

D、對控制器模塊2的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)控制器模塊2處于正常工作狀態(tài)時，控制器模塊2一直處于對裂縫的監(jiān)測狀態(tài)，顯示模塊6實(shí)時顯示裂縫當(dāng)前的變化情況；當(dāng)控制器模塊2處于低功耗工作狀態(tài)時，顯示模塊6關(guān)閉，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫變化的處于加速變形時，顯示模塊6點(diǎn)亮；

E、控制器模塊2對裂縫位移變化量、裂縫變化速度變化量、裂縫變化加速度變化量進(jìn)行分析，基于上述三種變化量對裂縫報(bào)警器進(jìn)行不同的閾值條件設(shè)定，分別設(shè)置三種不同閾值條件，在達(dá)到設(shè)定閾值條件的情況下報(bào)警模塊7發(fā)出聲光報(bào)警。

步驟E中，

當(dāng)裂縫位移變化量出現(xiàn)后，裂縫變化速度變化量出現(xiàn)一個由小至大，然后由大至小的變化趨勢，則認(rèn)定裂縫處于初始形變階段；

當(dāng)裂縫位移變化量持續(xù)增加，且裂縫變化速度變化量保持不變，則認(rèn)定裂縫處于等速變形階段；

當(dāng)裂縫變化加速度變化量持續(xù)變大，則認(rèn)定裂縫處于加速變形階段。

當(dāng)初始形變階段的總位移變化量大于等速變形階段位移變化量的20％，且初始形變階段的持續(xù)時間小于等速變形階段持續(xù)時間的20％時，則認(rèn)定此裂縫處于活躍階段，控制器模塊2一直保持正常工作狀態(tài)，當(dāng)裂縫進(jìn)入加速變形階段時，即發(fā)出聲光報(bào)警。

本發(fā)明結(jié)合先進(jìn)的傳感器技術(shù)、低功耗技術(shù)及智能算法技術(shù)，利用容柵傳感器、低功耗微處理器、先進(jìn)的制作工藝，對地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場墻體裂縫進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。該報(bào)警器體積小、功耗低、精度高、簡單易操作、具備可視化人機(jī)交互界面，可實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害墻體裂縫的高精度識別及現(xiàn)場聲光報(bào)警，可以實(shí)時監(jiān)測裂縫的變形情況，有效減少傷亡損失。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。