一種通信塔遠程監測系統的製作方法

2023-09-19 10:50:10

專利名稱：一種通信塔遠程監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域，尤其涉及一種通信塔遠程監測系統。
背景技術：
在經濟技術高速發展的今天，一些重大基礎設施、設備被喻為生命線工程，尤其是 隨著我國的移動通信事業的迅猛發展，移動通信網絡已成為我國最重要的基礎設施之一， 網絡的暢通與國計民生密切相關，通信網絡的中斷會對國民經濟產生重大影響，在自然災 害下(如冰災、地震)甚至影響到人民的生命安全，如四川汶川地震，如果震中的移動通信 網絡沒有癱瘓，政府就能快速掌握災後狀況，從而更高效地展開救援行動。通信基站設施主 要是由通信網絡設備和通信塔組成，目前對通信網絡運行的實時監測已基本實現，但對移 動天線的載體——通信塔結構狀態的遠程實時監測時，由於通信塔所處環境千差萬別，有 的可能是人跡罕至之處，因此塔下機房的建設及供電存在建設成本高，導致整個通信塔遠 程監測系統存在建設成本高的問題。
實用新型內容本實用新型實施例提供一種通信塔遠程監測系統，以較低建設成本實現對通信塔 結構狀態的遠程實時監測。為達上述目的，本實用新型實施例提供了一種通信塔遠程監測系統，所述系統包 括傳感器，安裝在所述通信塔上，用於採集所述通信塔的結構反應數據，傳送給數據採集 模塊；數據採集模塊，安裝在所述通信塔上，與傳感器相連，將所述通信塔的結構反應數據 轉發給第一通信模塊；第一通信模塊，安裝在所述通信塔上，與數據採集模塊相連，用於將 數據採集模塊傳來的採集數據發送給第二通信模塊，其中，所述採集數據包括所述通信塔 的結構反應數據；太陽能電池板，安裝在所述通信塔上，用於將太陽能轉換成電能，並將轉 換成的電能儲存；還與數據採集模塊和第一通信模塊分別相連，用於利用儲存的電能為數 據採集模塊和第一通信模塊分別供電；第二通信模塊，與中控主機相連，用於接收第一通信 模塊發送的採集數據，將所述採集數據轉發給中控主機；中控主機，用於對接收到的所述採 集數據包含的所述通信塔的結構反應數據進行分析處理，以實現所述通信塔的遠程監測。上述技術方案具有如下有益效果通過建立通信塔上的傳感器-數據採集模塊與 第一通信模塊集成於通信塔上並利用太陽能電池板供電-第二通信模塊-遠端中控主機這 一通信塔結構健康監測系統，以較低建設成本實現了對通信塔結構工作狀態的遠程實時監 測。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例一種通信塔遠程監測系統示意圖；圖2為本實用新型實施例中控主機中的中控軟體組成模塊示意圖；圖3為本實用新型實施例整個太陽能發電系統結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型實施例的相關考慮技術主要是傳感器技術、通信技術、結構分析技術 和計算機技術。傳感器是「能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝 置，通常由敏感元件和轉換元件組成」。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並 能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足 信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器技術是實現自動檢測和自動控制 的首要環節。通信技術是指把數字、聲音、圖像等信息高效率地傳送到遠地設備上的一種技術。 目前通信方式為無線通信方式。通信系統通常由用戶設備、編碼和解碼、調製和解調、加密 和解密、傳輸和交換設備等組成。結構分析技術主要用於確定結構的變形、應變、應力及反作用力等。目前常用的結 構分析技術為結構有限元分析，原理為利用數學近似的方法對真實物理系統(幾何和載荷 工況)進行模擬，還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去 逼近無限未知量的真實系統。計算機技術是研究信息過程、用以表達此過程的信息結構和規則及其在信息處理 系統中實現的學科。計算機技術研究的主要對象是現代計算機及其相關的現象。如圖1所示，為本實用新型實施例一種通信塔遠程監測系統示意圖，所述系統可 以包括傳感器，安裝在所述通信塔上，用於採集所述通信塔的結構反應數據，傳送給數據 採集模塊；數據採集模塊，安裝在所述通信塔上，與傳感器相連，將所述通信塔的結構反應數 據發送給第一通信模塊；第一通信模塊，安裝在所述通信塔上，與數據採集模塊相連，用於將數據採集模塊 傳來的採集數據發送給第二通信模塊，其中，所述採集數據包括所述通信塔的結構反應數 據；太陽能電池板，安裝在所述通信塔上，用於將太陽能轉換成電能，並將轉換成的電 能儲存；還與數據採集模塊和第一通信模塊分別相連，用於利用儲存的電能為數據採集模 塊和第一通信模塊分別供電；第二通信模塊，與中控主機相連，用於接收第一通信模塊發送的採集數據，將所述採集數據轉發給中控主機；中控主機，用於對接收到的所述採集數據包含的所述通信塔的結構反應數據進行 分析處理，以實現所述通信塔的遠程監測。可選的，本實用新型實施例可以在通信塔上端安裝傳感器，可以通過電纜與數據 採集模塊相連接。數據採集模塊將所採集的通信塔的環境數據與結構反應數據交給第一通 信模塊，第一通信模塊可以利用無線通信方式(GPRS，3G等)將數據採集模塊所採集數據傳 回中控機房的第二通信模塊，由第二通信模塊轉發給中控主機。中控機房內的中控主機對 接收到的監控數據進行分析處理，可以在發現異常情況後發出報警信號，提示通信塔運維 公司對出現問題的通信塔進行檢查與修復。可選的，本實用新型實施例所述傳感器可以包括如下的一種或者多種結構運動 傳感器、環境監控傳感器等；其中，所述結構運動傳感器可以包括加速度傳感器、傾角傳 感器等；所述環境監控傳感器可以包括溫度傳感器、風速傳感器等。可選的，所述數據採集模塊，可以由單片機和內存組成，可以用於存儲所述通信塔 的結構反應數據，還可以對數據進行初步處理。所述中控機房內的中控主機可以由計算機 實現，通過計算機中的中控軟體對接收到的所述通信塔的環境數據與結構反應數據進行分 析處理，以實現所述通信塔的遠程監測。可選的，如圖2所示，為本實用新型實施例中控主機中的中控軟體組成模塊示意 圖，該中控軟體中可以包括如下模塊中的一種或者多種地圖管理模塊201、數據存儲模塊 202、信號分析模塊203、報警提示模塊204等；其中，所述地圖管理模塊201，可以用於提供地圖界面，將所述通信塔所在位置標註在地 圖上，以方便用戶在所述地圖上查看所監控的所述通信塔；所述數據存儲模塊202，可以用於通過資料庫系統對採集數據進行保存；所述信號分析模塊203，可以用於對採集數據進行分析處理，檢查所述通信塔的結 構是否出現異常；所述信號分析模塊203，進一步可以用於對採集數據進行分析處理，計算 得到監測參數，追蹤所述監測參數的變化並與預置報警閥值比較，並結合環境因素，以檢查 所述通信塔的結構是否出現異常；其中，所述計算得到的監測參數可以包括結構低階頻 率、塔上關鍵點位移、塔上關鍵點傾角、風速、溫度等。所述報警提示模塊204，可以用於所述通信塔的結構出現異常時，通知所述通信塔 的相應運維人員以對出現問題的通信塔進行檢查與修復。所述報警提示模塊204，進一步可 以用於通過屏幕閃爍、聲音、電子郵件、手機簡訊等方式通知所述通信塔的相應運維人員以 對出現問題的通信塔進行檢查與修復。以下對整個通信塔遠程監測流程做出如下說明①通信塔上端安裝的傳感器包括加速度傳感器、傾角傳感器等結構運動傳感器； 同時也包括溫度、風速等環境監控傳感器。②將傳感器及其電路部分與數據採集模塊及第一通信模塊可合併或者單獨封裝 在防水、防塵、防幹擾的設備內，通過夾具固定在塔頂平臺，或者塔身構件上，傳感器和數據 採集模塊及第一通信模塊供電可依靠置於設備頂端的太陽能電池板，體現了設計的高度集 成化與簡約化，以較低建設成本實現其功能。太陽能電池板(Solar panel)分類晶體矽電池板多晶矽太陽能電池、單晶矽太陽能電池；非晶矽電池板薄膜太陽能電池、有機太陽能電池；化學染料電池板染料敏化 太陽能電池。如圖3所示，為本實用新型實施例整個太陽能發電系統結構示意圖，由太陽能 電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆 變器。各部分的作用為太陽能電池板太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也 是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉化為電能，或送往蓄電池中存 儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。 太陽能控制器太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電 保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其 他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。蓄電池一般為鉛酸電池，一 般有12V和24V這兩種，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在 有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。逆變器在很 多場合，都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由於太陽能的直接輸出一般都是DC12V、 DC24V, DC48V。為能向AC220V的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能 轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時， 也要用到DC-DC逆變器，如將MVDC的電能轉換成5VDC的電能(注意，不是簡單的降壓)。 電池板原料可以包括玻璃，EVA (EVA為橡塑發泡系列產品，聚乙烯-醋酸乙烯)，電池片、鋁 合金殼、包錫銅片、不鏽鋼支架、蓄電池等。③通信塔上的傳感器可以通過電纜與數據採集模塊連接。一方面電纜可以為塔頂 傳感器模塊供電，另一方面電纜可以將傳感器模塊的採集數據傳輸至數據採集模塊。④數據採集模塊可以由單片機與內存兩個主要部分構成，負責臨時存儲所採集數 據並可以進行初步處理，接收第一通信模塊傳來的命令並通過第一通信模塊向遠端中控機 房中的第二通信模塊發送採集數據。⑤第一通信模塊和第二通信模塊的通信方式為無線通信方式，無線方式利用GPRS 或者3G方式與中控軟體直接通信，根據中控端指令將採集數據打包發送。⑥中控軟體位於遠離通信基站的中控機房內的中控主機中，可以由地圖管理模 塊、數據存儲模塊、信號分析模塊、報警提示模塊等組成。其中，地圖管理模塊提供直觀化的 地圖界面，將通信塔所在位置標註在地圖上，用戶可以方便的在地圖上查看所監控通信塔 的基本信息與當前工作狀況；數據存儲模塊通過資料庫系統對過往採集數據進行保存；信 號分析模塊對採集數據進行處理，並與過往歷史進行綜合比對，檢查結構是否出現異常信 號；一旦發現結構出現異常情況，報警提示模塊通過屏幕閃爍、聲音、以及電子郵件、手機短 信等方式通知通信塔運維公司工作人員。⑦中控軟體對通信塔結構發生異常情況的偵測原理包括結構反應基本信息提取 與通信塔結構健康綜合評分。結構反應基本信息提取為從採集數據中計算得到結構低階頻 率(該監測參數可以通過加速度傳感器測得數據計算得到)、塔上關鍵點位移(該監測參數 可以通過加速度傳感器和傾角傳感器採集數據計算測得)、塔上關鍵點傾角(該監測參數 可以通過加速度傳感器或者傾角傳感器測得)等，追蹤其變化並設置報警閥值；通信塔結 構健康綜合評分為通過專家庫系統，對包括結構基本信息在內的數據，結合環境因素(例 如溫度傳感器測得的溫度、風速傳感器測得的風速等)、歷史採集數據等通過綜合比較，建 立通信塔結構健康狀況綜合評分系統，對受監控通信塔進行實時健康評估。[0040]需要說明的是，本實用新型實施例各種典型通信塔結構形式，可以包括單管塔，三 管塔，角鋼塔等，本實用新型實施例所述技術方案並不以此為限。本實用新型實施例技術方案帶來的有益效果本實用新型實施例通過建立通信塔 上的傳感器-數據採集模塊與第一通信模塊集成於通信塔上並利用太陽能電池板供電-第 二通信模塊-遠端中控主機這一通信塔結構健康監測系統，以較低建設成本實現了對通信 塔結構工作狀態的遠程實時監測。可以通過利用安裝在通信塔上的加速度、溫度、風速等傳 感器採集塔結構在工作狀態下的結構反應與周邊環境數據，將採集數據傳回中控機房。在 中控機房內，監控程序對採集數據進行分析，在通信塔結構出現問題時及時發現並報警提 示派人到現場進行檢查維修。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以 通過程序來指令相關硬體來完成，所述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該 程序在執行時，包括上述全部或部分步驟，所述的存儲介質，如R0M/RAM、磁碟、光碟等。以上所述的具體實施方式
，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進 一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式
而已，並不用於 限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替 換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述系統包括傳感器，安裝在所述通信塔上，用於採集所述通信塔的結構反應數據，傳送給數據採集 模塊；數據採集模塊，安裝在所述通信塔上，與傳感器相連，將所述通信塔的結構反應數據轉 發給第一通信模塊；第一通信模塊，安裝在所述通信塔上，與數據採集模塊相連，用於將數據採集模塊傳來 的採集數據發送給第二通信模塊，其中，所述採集數據包括所述通信塔的結構反應數據；太陽能電池板，安裝在所述通信塔上，用於將太陽能轉換成電能，並將轉換成的電能儲 存；還與數據採集模塊和第一通信模塊分別相連，用於利用儲存的電能為數據採集模塊和 第一通信模塊分別供電；第二通信模塊，與中控主機相連，用於接收第一通信模塊發送的採集數據，將所述採集 數據轉發給中控主機；中控主機，用於對接收到的所述採集數據包含的所述通信塔的結構反應數據進行分析 處理，以實現所述通信塔的遠程監測。
2.如權利要求1所述通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述傳感器包括如下的一種 或者多種結構運動傳感器、環境監控傳感器；其中，所述結構運動傳感器包括加速度傳 感器、傾角傳感器；所述環境監控傳感器包括溫度傳感器、風速傳感器；所述傳感器，還用 於將所述環境監控傳感器採集的所述通信塔的環境數據，傳送給數據採集模塊。
3.如權利要求1所述通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述數據採集模塊通過電纜 與所述傳感器相連。
4.如權利要求1所述通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述第一通信模塊，用於利用 無線通信方式將所述採集數據發送給所述第二通信模塊。
5.如權利要求2所述通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述數據採集模塊，由單片機 和內存組成，用於存儲所述通信塔的環境數據與結構反應數據並可以進行初步處理，接收 通信模塊傳來的命令並根據該命令發送所述採集數據。
6.如權利要求1所述通信塔遠程監測系統，其特徵在於，所述太陽能電池板包括晶體 矽電池板、非晶矽電池板、化學染料電池板。
專利摘要本實用新型實施例提供一種通信塔遠程監測系統，包括傳感器，安裝在通信塔上，用於採集通信塔的結構反應數據；數據採集模塊，安裝在通信塔上，與傳感器相連，將通信塔的結構反應數據轉發；第一通信模塊，安裝在通信塔上，與數據採集模塊相連，將採集數據發送給第二通信模塊；太陽能電池板，安裝在通信塔上，將太陽能轉換成電能，並將轉換成的電能儲存；還與數據採集模塊和第一通信模塊分別相連，用於為數據採集模塊和第一通信模塊分別供電；第二通信模塊，與中控主機相連，用於接收採集數據；中控主機，用於對接收到的通信塔的結構反應數據進行分析處理，以實現通信塔的遠程監測。本實用新型以較低建設成本實現對通信塔工作狀態的遠程實時監測。
文檔編號H04W24/04GK201830463SQ20102021584
公開日2011年5月11日 申請日期2010年5月26日 優先權日2010年5月26日
發明者劉昊揚, 戴若犁, 林翰, 邢海東 申請人:北京中通合信通信工程設計院有限公司, 北京梅泰諾通信技術股份有限公司