電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】一種電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)，所述感知節(jié)點(diǎn)包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統(tǒng)分別與所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器連接。本實(shí)用新型提供了一種成本低廉、實(shí)用性良好、靈活性強(qiáng)的電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)。
【專利說明】電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電線桿監(jiān)控裝置，尤其是一種電線桿監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓民用220V供電網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)樘鞖?、老化、施工等老問題引起的電線桿倒塌事件是非常常見的。電線桿倒塌引起的直接、間接損失動(dòng)輒數(shù)百萬元。而傳統(tǒng)的人工定期巡檢，不僅消耗大量的人力物力，而且難以做到及時(shí)的預(yù)警，因此為了保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)、節(jié)約不必要的開銷，電力局等部門都希望對(duì)電線桿進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題從而能及時(shí)解決問題，減少損失，并且節(jié)省人力開銷。為此不少研發(fā)人員開始對(duì)此課題進(jìn)行可行性研究及立項(xiàng)工作。
[0003]電線桿遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的？這一系統(tǒng)最重要的指標(biāo)就是:安全準(zhǔn)確快速地采集電線桿傾角數(shù)據(jù)，并及時(shí)傳送到遠(yuǎn)程中心。為達(dá)到這一目標(biāo)，一般需要在三方面做文章:一是在傳感器的設(shè)計(jì)；二是采集數(shù)據(jù)的通信方式；三是設(shè)計(jì)合理高效的工作模式。
[0004]有些電線桿遠(yuǎn)程安全監(jiān)控系統(tǒng)在第一點(diǎn)上做出了改進(jìn)，融合了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，但其缺點(diǎn)在于需要滿足配給較大的額定功率使攝像頭正常工作，此外這種系統(tǒng)要求有較多數(shù)量的攝像頭，經(jīng)濟(jì)開銷大。此外，有些方案也擬采用紅外傳感器、拉力傳感器等方案，但在成本和安裝上存在一定問題。因此就現(xiàn)階段而言，采用重力傳感器，根據(jù)采集到的三軸加速度計(jì)算出傳感器姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電線桿的傾斜度，是一個(gè)更科學(xué)和有效益的方法。
[0005]而采集數(shù)據(jù)上報(bào)的方式一般有三種:1、在每一個(gè)電線桿上安裝GPRS/GSM模塊，如果電線桿數(shù)量較多，這個(gè)方案的開銷同樣很大；2、以W1-Fi形式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，這個(gè)辦法的好處是可以滿足視頻監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量通信需求，但缺點(diǎn)是功耗大、成本高；3、電力線通信，這個(gè)方案的缺點(diǎn)在于穩(wěn)定性差，容易受到信號(hào)的干擾，造成無法即時(shí)上報(bào)信息。
[0006]應(yīng)該說這三種方式都有各自的缺點(diǎn)，尤其是在靈活性上都有明顯的缺陷。此外，這些方案的供電和電源管理都面臨問題:供電網(wǎng)絡(luò)不允許外接線路給傳感器供電；同時(shí)，若使用電池供電，在大規(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行更換電池工作量大、花費(fèi)高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服已有電線桿監(jiān)控方式的成本高、實(shí)用性較差、靈活性較差的不足，本實(shí)用新型提供了一種成本低廉、實(shí)用性良好、靈活性強(qiáng)的電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)。
[0008]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn),所述感知節(jié)點(diǎn)包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統(tǒng)分別與所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器連接。
[0010]進(jìn)一步，所述供電系統(tǒng)為太陽能電池。[0011]再進(jìn)一步，所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為=ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用雙向無線通信ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有低成本、低功耗、安全可靠、動(dòng)態(tài)自主網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)。MEMS重力傳感器，采用重力加速度計(jì)，具有體積小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快、耐用性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本項(xiàng)目提供了一種使用簡(jiǎn)單、安裝方便、即時(shí)監(jiān)控的基于ZigBee的電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)。將各感知節(jié)點(diǎn)安裝于電線桿上，電力局等監(jiān)控部門的管理員可以定時(shí)，也可以即時(shí)地獲取電線桿的現(xiàn)場(chǎng)狀況，從而做出正確的應(yīng)對(duì)措施。
[0013]采用基于ZigBee的無線通信方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，那么不僅可以大大提高這整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也由于系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)加長(zhǎng)了電池的使用壽命，很好地解決了供電問題。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:成本低廉、實(shí)用性良好、靈活性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0017]參照?qǐng)D1, 一種電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)，所述感知節(jié)點(diǎn)包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統(tǒng)分別與所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器連接。
[0018]進(jìn)一步，所述供電系統(tǒng)為太陽能電池。
[0019]再進(jìn)一步，所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
[0020]本實(shí)施例的感知節(jié)點(diǎn)主要包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器、電源系統(tǒng)、射頻模塊等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)框圖如圖一所示。
[0021]ZigBee終端模塊擬采用TI公司的CC2530芯片作為主控芯片，該主控芯片是TI推出的第二代ZigBee產(chǎn)品，運(yùn)行更穩(wěn)定的協(xié)議棧，芯片達(dá)到工業(yè)級(jí)應(yīng)用要求，能滿足本系統(tǒng)的功能要求。
[0022]重力傳感器，擬采用三組LSM330DLC芯片，使用卡爾曼算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。該芯片體積小、反應(yīng)靈敏，精確度高，非常適合運(yùn)用到本系統(tǒng)的任務(wù)中，順利完成采集三軸重力加速度數(shù)據(jù)的目的。
[0023]ZigBee通信功耗很低，同時(shí)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)擬采用傳統(tǒng)電池與柔性太陽能電池供電，這一雙重設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)感知節(jié)點(diǎn)的使用非常安全可靠，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，減少了工作人員換電池的工作開銷。此外，柔性太陽能電池可以直接貼在電線桿表面也可以只安裝在感知節(jié)點(diǎn)上，這種方式可以靈活控制太陽照射面，其次安全性更高。
[0024]射頻模塊，擬采用2.4G陶瓷天線配合巴倫電路實(shí)現(xiàn)，陶瓷天線的體積小，發(fā)射信號(hào)的駐波比較小，信號(hào)輸出效果好，對(duì)于體積和性能均是一個(gè)不錯(cuò)的綜合選擇。
[0025]感知節(jié)點(diǎn)的具體功能如下:
[0026](I)采集三軸重力加速度:驅(qū)動(dòng)重力加速度傳感器，實(shí)時(shí)采集三軸的重力加速度，并且應(yīng)用卡爾曼算法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；[0027](2)電線桿傾角數(shù)據(jù)輸出:通過采集到的三軸加速度值計(jì)算出電線桿的傾角數(shù)據(jù)，并且根據(jù)ZigBee PRO協(xié)議將數(shù)據(jù)打包后發(fā)送給路由節(jié)點(diǎn)。
[0028](3) ZigBee通信協(xié)議運(yùn)行:ZigBee終端模塊能夠運(yùn)行定制(由項(xiàng)目定制方提出控制要求)的通信協(xié)議，以便多個(gè)終端與無線網(wǎng)關(guān)控制器組成網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信和任意控制；
[0029](4)無線數(shù)據(jù)收發(fā):設(shè)計(jì)射頻電路能夠進(jìn)行空曠環(huán)境100?300米左右的數(shù)據(jù)通信(暫定，可以根據(jù)具體情況調(diào)整，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)或者選擇專門的天線)；
[0030](5)電源及功耗的要求:采用常規(guī)電池和太陽能電池兩種供電方式。最大限度地提升使用時(shí)間，減少工作人員更換電池的工作量。同時(shí)可以設(shè)置采集間隔，盡量降低功耗。
【權(quán)利要求】
1.一種電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述感知節(jié)點(diǎn)包括ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統(tǒng)分別與所述ZigBee終端節(jié)點(diǎn)、MEMS重力傳感器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述供電系統(tǒng)為太陽能電池。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電線桿遠(yuǎn)程監(jiān)控感知節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203376860SQ201320466735
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】沈中達(dá), 張標(biāo)標(biāo), 王毅, 王輝, 杜克林, 薛宏 申請(qǐng)人:杭州銀江智慧城市技術(shù)集團(tuán)有限公司