專利名稱：一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法屬于自動(dòng)化檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種適用于山谷河川山洪暴發(fā)情況下，在泥石流產(chǎn)生的第一時(shí)間內(nèi)，可直接自動(dòng)檢測泥石流泥位和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)出泥石流評估數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的傳感器。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外在泥石流檢測預(yù)警預(yù)報(bào)方面能采用的技術(shù)和產(chǎn)品不多，根據(jù)國家泥石流檢測示范點(diǎn)以及國內(nèi)外的應(yīng)用情況，歸納起來為以下幾種
I、視頻監(jiān)視使用全天候的攝像設(shè)備對泥石流隱患區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，這種方法雖然能獲取現(xiàn)場信息，但是黑夜就會(huì)失效，同樣靠人員全天值守監(jiān)視，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測報(bào)警。 2、超聲波傳感器這類產(chǎn)品主要適用寬闊水域的水位探測。儀器安裝在遠(yuǎn)離水面的上方，向水面發(fā)射和接收超聲波，并測量電磁波的反射波長、周期，測出水面距儀器的距離，從而確定平面水位。目前國內(nèi)外都有此類產(chǎn)品生產(chǎn)廠家。如中國專利“自適應(yīng)超聲波液位儀”專利號932031064。它是國家泥石流檢測示范點(diǎn)唯一使用的物位傳感器，可是山溝里的泥石流不可能形成一個(gè)可供檢測的平面，所以他在泥石流位檢測中失掉了可靠性，它的數(shù)據(jù)不能作為依據(jù)，只能作為參考。3、次聲波傳感器主要用于監(jiān)聽風(fēng)雨、雷電、山洪暴發(fā)和泥石流滾動(dòng)的聲音，這些聲音噪聲很強(qiáng)，必須依靠有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員來分析判別，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測報(bào)警。4、斷線報(bào)警器是日本為泥石流預(yù)警而開發(fā)的，他是在山溝里拉一條導(dǎo)線，如果泥石流沖斷導(dǎo)線即刻報(bào)警，但是在山溝里野生動(dòng)物、人畜活動(dòng)也可能造成斷線報(bào)警，更難以判定泥石流的流量和流速。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法的目的在于
I、解決現(xiàn)有技術(shù)不能解決的問題我國在泥石流檢測的示范點(diǎn)上采購了國內(nèi)外不少高檔設(shè)備，但基本上沒有能直接可靠自動(dòng)采集泥石流泥位和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備。本發(fā)明主要解決對泥石流實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測，在泥石流產(chǎn)生的第一時(shí)間內(nèi)，可直接檢測泥石流性質(zhì)、泥石流泥位和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)出泥石流評估數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。2、擴(kuò)大適用范圍，解決安裝、使用、維護(hù)方便的問題這一檢測方法的實(shí)現(xiàn)，可在山體滑坡隱患點(diǎn)和可形成泥石流的溝谷地段布設(shè)，同時(shí)適用于山谷河川山洪暴發(fā)情況下水文水位測報(bào)。傳感器可制成用絕緣材料澆鑄的固體，不怕碰撞、不怕日曬雨淋、不怕污物粘附，無需人員維護(hù)保養(yǎng)。其電氣性能，不受溫度、濕度、電信號干擾等外部環(huán)境條件的影響。能廣泛適應(yīng)適應(yīng)滿足各種惡劣條件下的使用。3、降低造價(jià)結(jié)構(gòu)簡單，傳感器造價(jià)低廉，是一種經(jīng)濟(jì)適用普及通用型泥石流測報(bào)傳感器。本發(fā)明一種數(shù)字泥石流傳感器，其特征在于是一種適用于山谷河川山洪暴發(fā)情況下，在泥石流產(chǎn)生的第一時(shí)間內(nèi)，可直接自動(dòng)檢測泥石流的泥位和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)出泥石流評估數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的傳感器，該傳感器由不同功能的變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3三個(gè)部分接插而成，其接插部位為全防水接插，其該傳感器內(nèi)部電路是由若干個(gè)傳感元電路對泥石流逐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號取樣，由微處理器和軟件檢測程序構(gòu)成的，變送器部分I由組裝數(shù)據(jù)處理與通訊電路15、休眠式供電電路12、微處理器、時(shí)鐘電路14和傳感器運(yùn)行軟件拷貝調(diào)試部分組成；檢測部分2由組裝泥石流檢測電路14、數(shù)據(jù)檢索電路18和傳感元電極7組成；發(fā)送器部分3由數(shù)字信號源和檢測信號發(fā)送電路16組成，其所述的傳感元電極7固定于支撐骨架背面上的間隔為I厘米或按使用要求布置，傳感元電極7由耐腐蝕材料制成，其所述的變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3分別用絕緣材料澆鑄后成為傳感器的三個(gè)固體組件，由水封接插件5接插為三件一體的固體傳感器，其所述的芯片電路板都是置于一個(gè)支撐骨架上，支撐骨架用絕緣材料制成，支撐骨架的下面固定有若干塊傳感器芯片電路板，支撐骨架的上面固定有傳感元電極，傳感器芯片電路板與引線端子、信號元、和外殼用絕緣材料澆鑄后成為一個(gè)固體傳感器。上述一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法，其特征在于制備分為兩部分進(jìn)行
I、電路芯片的制備，首先用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一
部分變送器部分I內(nèi)組裝數(shù)據(jù)處理與通訊電路15、休眠式供電電路12、微處理器、時(shí)鐘電路14及傳感器運(yùn)行調(diào)試部分，第二部分檢測部分2內(nèi)組裝泥石流檢測電路14、檢測電路18并安裝傳感元電極7，第三部分檢測信號發(fā)送器部分3內(nèi)安裝檢測信號發(fā)送電路16，固定于支撐骨架背面上的傳感元電極7其間隔為I厘米或按使用要求制造；將變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3三個(gè)部分，分別用絕緣材料澆鑄后成為傳感器的三個(gè)固體組件，由水封接插件5接插為三件一體的固體傳感器，其傳感器成型、澆注工藝和設(shè)備用自行設(shè)計(jì)或委托加工的設(shè)備，(詳見傳感器結(jié)構(gòu)圖4、圖5、圖6、圖7、圖8)，接插部位為全防水接插;
Π、結(jié)構(gòu)件與外殼的制備
傳感元電極7選用非磁性和耐腐的導(dǎo)體材料，引線端子用塑料和環(huán)氧樹脂或其它絕緣材料，接插件采用具有全封閉能力的防水五芯電器接插件，電路芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個(gè)固態(tài)實(shí)體，其截面一般為直徑35毫米，長度根據(jù)具體情況一般可設(shè)計(jì)為每節(jié)50—80厘米。上述一種數(shù)字泥石流傳感器的檢測使用方法，其特征在于是一種利用大地的導(dǎo)電性，對大地發(fā)送一種特定的數(shù)字信號，通過泥石流介質(zhì)檢測這一信號，從而獲取泥石流泥位和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的檢測方法(見取樣機(jī)理圖I)具體使用方法為
第一、該傳感器的使用對安裝地點(diǎn)條件沒有特別的要求，無需其他輔助設(shè)施，直接將傳感器自由垂直固定安裝在山體或河道泥石流檢測部位，為滿足泥石流變幅范圍內(nèi)的全量程使用，傳感器的第二部分，可多節(jié)接插使用，如安裝條件是山谷坡道不能滿足同一點(diǎn)上垂直安裝的情況下，可實(shí)施按標(biāo)高，分段、分節(jié)，階梯式多點(diǎn)安裝，同樣可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測泥位計(jì)量目的；
第二、該傳感器為智能型傳感器，所檢測到的信息經(jīng)智能數(shù)據(jù)處理后，可直接報(bào)出時(shí)間、地點(diǎn)、泥石流泥位，如果在泥石流的流向上安裝兩個(gè)以上的此種傳感器即可測報(bào)泥石流速度；
第三、該傳感器信號輸出方式為有線或無線，有線輸出為國際標(biāo)準(zhǔn)的RS — 485接口，與計(jì)算機(jī)及其數(shù)字化儀器儀表直接接軌，信號可遠(yuǎn)傳，可建無人職守檢測站傳感器信號引出線額定直接輸送范圍3 20公里，在監(jiān)測點(diǎn)可不建監(jiān)測站，信號直送中繼站，在GPRS網(wǎng)覆蓋的區(qū)域可直接無線入網(wǎng)，監(jiān)測站實(shí)現(xiàn)全程無人值守。
本發(fā)明一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法的主要用途及優(yōu)點(diǎn)
I、用途本發(fā)明主要用于對泥石流實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測，在泥石流產(chǎn)生的第一時(shí)間內(nèi)，直接檢測泥石流性質(zhì)、泥石流泥深，和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)出泥石流評估數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。同時(shí)適用于山谷河川山洪暴發(fā)情況下水文水位測報(bào)。2、優(yōu)點(diǎn)a、信號具有抗干擾能力強(qiáng)，不受溫度、電波電場等、環(huán)境條件影響。b、測量誤差小，穩(wěn)定可靠。C、經(jīng)濟(jì)適用，安裝、使用、維護(hù)方便。不受安裝條件所限制。


圖I泥石流信號數(shù)字取樣機(jī)理圖 圖2泥石流動(dòng)態(tài)檢測等效電路圖
圖3數(shù)字泥石流傳感器原理圖 圖4數(shù)字泥石流傳感器外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖5數(shù)字泥石流傳感器內(nèi)部骨架示意圖 圖6數(shù)字泥石流傳感器剖面示意圖
圖7數(shù)字泥石流傳感器內(nèi)部上下剖面示意圖 圖8數(shù)字泥石流傳感器結(jié)構(gòu)裝配示意圖 圖號表不
I、傳感器數(shù)據(jù)變送分2、傳感器泥石流數(shù)據(jù)檢測部分
3、傳感器檢測信號源部分 4、信號輸出端
5、水封接插件6、電路板
7、感應(yīng)元電極8、電路器件
9、一次澆筑上骨架10、一次澆筑下骨架
II、成型澆筑絕緣體12、恒壓電路
13、5V休眠式供電電路14、變送、時(shí)鐘、CPU、檢索指令電路
15、變送電路16、信號發(fā)送兀
17、檢測信號源電路18、數(shù)據(jù)檢索電路
19、檢測電路。
具體實(shí)施例方式該傳感器由不同功能的變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3三個(gè)部分接插而成，其接插部位為全防水接插，其該傳感器內(nèi)部電路是由傳感元電路對泥石流逐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號取樣，由微處理器和軟件檢測程序構(gòu)成的，變送器部分I由組裝數(shù)據(jù)處理與通訊電路15、休眠式供電電路12、微處理器、時(shí)鐘電路14和傳感器運(yùn)行軟件拷貝調(diào)試部分組成；檢測部分2由組裝泥石流檢測電路14、數(shù)據(jù)檢索電路18和傳感元電極7組成；發(fā)送器部分3由數(shù)字信號源和檢測信號發(fā)送電路16組成，其所述的傳感元電極7固定于支撐骨架背面上的間隔為I厘米或按使用要求布置，傳感元電極7由鎳洛合金材料制成，其所述的變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3分別用絕緣材料澆鑄后成為傳感器的三個(gè)固體組件，由水封接插件5接插為三件一體的固體傳感器，其所述的芯片電路板都是置于一個(gè)支撐骨架上，支撐骨架用ABS材料壓鑄制成，支撐骨架的下面固定傳感器芯片電路板，支撐骨架的上面固定有傳感元電極7，傳感器芯片電路板與引線端子、信號兀、和外殼用絕緣材料燒鑄后成為一個(gè)固體傳感器，傳感器第一部分變送器部分I :直徑35mm，長度為120毫米。內(nèi)骨架上組裝有變送、時(shí)鐘、CPU、檢索指令電路和恒壓電路板、5V休眠式供電電路。傳感器第二部分檢測部分2:直徑35mm，長度為640毫米。內(nèi)骨架上組裝有檢索電路、選通電路、取樣電路板和64個(gè)感應(yīng)元電極。傳感器第三部分檢測信號發(fā)送器部分3 :為直徑35_，長度為50毫米的鎳鉻合金體。該傳感器芯片骨架為注塑骨架，按各節(jié)電路裝配調(diào)試好后，放入模具中，整體澆鑄而成。(芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個(gè)實(shí)體)引線端子用自行設(shè)計(jì)的帶有水封的接插式引線端子，(該接插件，在接插緊固好后無需做其它防水處理。制備的步驟為
I、電路芯片的制備，首先用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一 部分變送器部分I內(nèi)組裝數(shù)據(jù)處理與通訊電路15、休眠式供電電路12、微處理器、時(shí)鐘電路14及傳感器運(yùn)行調(diào)試部分，第二部分檢測部分2內(nèi)組裝泥石流檢測電路14、檢測電路18并安裝傳感元電極7，第三部分檢測信號發(fā)送器部分3內(nèi)安裝檢測信號發(fā)送電路16，固定于支撐骨架背面上的傳感元電極7其間隔為I厘米或按使用要求制造；將變送器部分I、檢測部分2和檢測信號發(fā)送器部分3三個(gè)部分，分別用絕緣材料澆鑄后成為傳感器的三個(gè)固體組件，由水封接插件5接插為三件一體的固體傳感器，其傳感器成型、澆注工藝和設(shè)備用自行設(shè)計(jì)的設(shè)備，(詳見傳感器結(jié)構(gòu)圖4、圖5、圖6、圖7、圖8)，接插部位為全防水接插；
Π、結(jié)構(gòu)件與外殼的制備
傳感元電極7選用非磁性和耐腐的導(dǎo)體材料，引線端子用塑料和環(huán)氧樹脂或其它絕緣材料，接插件采用具有全封閉能力的防水五芯電器接插件，電路芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個(gè)固態(tài)實(shí)體。使用方法為
第一、該傳感器的使用對安裝地點(diǎn)條件沒有特別的要求，無需其他輔助設(shè)施，直接將傳感器自由垂直固定安裝在山體或河道泥石流檢測部位，為滿足泥石流變幅范圍內(nèi)的全量程使用，傳感器的第二部分，可多節(jié)接插使用，如安裝條件是山谷坡道不能滿足同一點(diǎn)上垂直安裝的情況下，可實(shí)施按標(biāo)高，分段、分節(jié)，階梯式多點(diǎn)安裝，同樣可實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測泥位計(jì)量目的；
第二、該傳感器為智能型傳感器，所檢測到的信息經(jīng)智能數(shù)據(jù)處理后，可直接報(bào)出時(shí)間、地點(diǎn)、泥石流泥位，在泥石流的流向上安裝兩個(gè)以上的此種傳感器即可測報(bào)泥石流速度；
第三、該傳感器信號輸出為有線方式，有線輸出為國際標(biāo)準(zhǔn)的RS — 485接口，與計(jì)算機(jī)及其數(shù)字化儀器儀表直接接軌，信號可遠(yuǎn)傳，可建無人職守檢測站傳感器信號引出線額定直接輸送范圍2公里，信號直送監(jiān)測中繼站。
實(shí)施方式2
在GPRS網(wǎng)覆蓋的區(qū)域采用無線輸出模式，傳感器檢測到的泥石流數(shù)據(jù)經(jīng)智能評估后，測報(bào)數(shù)據(jù)可直接無線入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測過程全程無人值守。其傳感器成型、澆注工藝和設(shè)備用 委托加工的設(shè)備，其它同實(shí)施方式I。
權(quán)利要求
1. 一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法，其特征在于制備分為兩部分進(jìn)行 I、電路芯片的制備，首先用絕緣材料板制成其骨架并按各節(jié)功能組裝相應(yīng)電路，第一部分變送器部分(I)內(nèi)組裝數(shù)據(jù)處理與通訊電路(15)、休眠式供電電路(12)、微處理器、時(shí)鐘電路(14)及傳感器運(yùn)行調(diào)試部分，第二部分檢測部分(2)內(nèi)組裝泥石流檢測電路(14)、檢測電路(18)并安裝傳感元電極(7)，第三部分檢測信號發(fā)送器部分(3)內(nèi)安裝檢測信號發(fā)送電路(16)，固定于支撐骨架背面上的傳感元電極(7)其間隔為I厘米或按使用要求制造；將變送器部分(I)、檢測部分(2)和檢測信號發(fā)送器部分(3)三個(gè)部分，分別用絕緣材料澆鑄后成為傳感器的三個(gè)固體組件，由水封接插件(5)接插為三件一體的固體傳感器，其傳感器成型、澆注工藝和設(shè)備用自行設(shè)計(jì)或委托加工的設(shè)備，(詳見傳感器結(jié)構(gòu)圖4、圖5、圖.6、圖7、圖8)，接插部位為全防水接插； II、結(jié)構(gòu)件與外殼的制備 傳感元電極(7)選用非磁性和耐腐的導(dǎo)體材料，引線端子用塑料和環(huán)氧樹脂或其它絕緣材料，接插件采用具有全封閉能力的防水五芯電器接插件，電路芯片與外殼經(jīng)澆鑄后成為一個(gè)固態(tài)實(shí)體，其截面一般為直徑35毫米，長度根據(jù)具體情況一般可設(shè)計(jì)為每節(jié)50—80厘米。
全文摘要
一種數(shù)字泥石流傳感器的制備方法，屬于自動(dòng)化檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主要解決對泥石流實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測，在泥石流產(chǎn)生的第一時(shí)間內(nèi)，可直接檢測泥石流性質(zhì)、泥石流泥位，和泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)出泥石流評估數(shù)據(jù)和報(bào)警信息。其特征在于，該傳感器是由三部分組成的、由若干個(gè)傳感元對泥石流實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號取樣的、由微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、由國際標(biāo)準(zhǔn)的RS—485接口輸出信號的、由內(nèi)部電路和可塑性絕緣材料澆鑄而成的固態(tài)傳感器。信號采樣、處理、變送實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，較徹底的回避了模擬量檢測受溫度、電磁場干擾等不穩(wěn)定、不可靠的因素，具有數(shù)字通訊功能，可直接與數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)備接軌，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01F23/22GK102809404SQ201210255079
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者馬珺, 祁彧, 侯冠慧 申請人:太原理工大學(xué)