電線桿遠程監控感知節點的製作方法
2023-10-24 17:22:07 1
電線桿遠程監控感知節點的製作方法
【專利摘要】一種電線桿遠程監控感知節點，所述感知節點包括ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器、供電系統和射頻模塊，所述ZigBee終端節點分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統分別與所述ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器連接。本實用新型提供了一種成本低廉、實用性良好、靈活性強的電線桿遠程監控感知節點。
【專利說明】電線桿遠程監控感知節點
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電線桿監控裝置，尤其是一種電線桿監控感知節點。
【背景技術】
[0002]低壓民用220V供電網絡中，因為天氣、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、間接損失動輒數百萬元。而傳統的人工定期巡檢，不僅消耗大量的人力物力，而且難以做到及時的預警，因此為了保護國家財產、節約不必要的開銷，電力局等部門都希望對電線桿進行遠程監控，以期及時發現問題從而能及時解決問題，減少損失，並且節省人力開銷。為此不少研發人員開始對此課題進行可行性研究及立項工作。
[0003]電線桿遠程安全監控系統如何實現實時監控的目的？這一系統最重要的指標就是:安全準確快速地採集電線桿傾角數據，並及時傳送到遠程中心。為達到這一目標，一般需要在三方面做文章:一是在傳感器的設計；二是採集數據的通信方式；三是設計合理高效的工作模式。
[0004]有些電線桿遠程安全監控系統在第一點上做出了改進，融合了網絡視頻監控技術，可以實現遠程監控的目的，但其缺點在於需要滿足配給較大的額定功率使攝像頭正常工作，此外這種系統要求有較多數量的攝像頭，經濟開銷大。此外，有些方案也擬採用紅外傳感器、拉力傳感器等方案，但在成本和安裝上存在一定問題。因此就現階段而言，採用重力傳感器，根據採集到的三軸加速度計算出傳感器姿態，進而實現實時監測電線桿的傾斜度，是一個更科學和有效益的方法。
[0005]而採集數據上報的方式一般有三種:1、在每一個電線桿上安裝GPRS/GSM模塊，如果電線桿數量較多，這個方案的開銷同樣很大；2、以W1-Fi形式進行數據通信，這個辦法的好處是可以滿足視頻監控的大數據量通信需求，但缺點是功耗大、成本高；3、電力線通信，這個方案的缺點在於穩定性差，容易受到信號的幹擾，造成無法即時上報信息。
[0006]應該說這三種方式都有各自的缺點，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:供電網絡不允許外接線路給傳感器供電；同時，若使用電池供電，在大規模傳感網絡中，進行更換電池工作量大、花費高。
【發明內容】
[0007]為了克服已有電線桿監控方式的成本高、實用性較差、靈活性較差的不足，本實用新型提供了一種成本低廉、實用性良好、靈活性強的電線桿遠程監控感知節點。
[0008]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0009]—種電線桿遠程監控感知節點,所述感知節點包括ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器、供電系統和射頻模塊，所述ZigBee終端節點分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統分別與所述ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器連接。
[0010]進一步，所述供電系統為太陽能電池。[0011]再進一步，所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
[0012]本實用新型的技術構思為=ZigBee無線傳感器網絡，採用雙向無線通信ZigBee網絡協議，具有低成本、低功耗、安全可靠、動態自主網絡等特點。MEMS重力傳感器，採用重力加速度計，具有體積小、重量輕、功耗低、響應快、耐用性好、價格低廉等優點。本項目提供了一種使用簡單、安裝方便、即時監控的基於ZigBee的電線桿遠程監控感知節點。將各感知節點安裝於電線桿上，電力局等監控部門的管理員可以定時，也可以即時地獲取電線桿的現場狀況，從而做出正確的應對措施。
[0013]採用基於ZigBee的無線通信方式進行遠程控制，那麼不僅可以大大提高這整個系統的實用性和經濟性，同時也由於系統的低功耗設計加長了電池的使用壽命，很好地解決了供電問題。
[0014]本實用新型的有益效果主要表現在:成本低廉、實用性良好、靈活性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是電線桿遠程監控感知節點的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0017]參照圖1, 一種電線桿遠程監控感知節點，所述感知節點包括ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器、供電系統和射頻模塊，所述ZigBee終端節點分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統分別與所述ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器連接。
[0018]進一步，所述供電系統為太陽能電池。
[0019]再進一步，所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
[0020]本實施例的感知節點主要包括ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器、電源系統、射頻模塊等構成，結構框圖如圖一所示。
[0021]ZigBee終端模塊擬採用TI公司的CC2530晶片作為主控晶片，該主控晶片是TI推出的第二代ZigBee產品，運行更穩定的協議棧，晶片達到工業級應用要求，能滿足本系統的功能要求。
[0022]重力傳感器，擬採用三組LSM330DLC晶片，使用卡爾曼算法對採集數據進行修正。該晶片體積小、反應靈敏，精確度高，非常適合運用到本系統的任務中，順利完成採集三軸重力加速度數據的目的。
[0023]ZigBee通信功耗很低，同時系統中設計的電源系統擬採用傳統電池與柔性太陽能電池供電，這一雙重設計使得系統感知節點的使用非常安全可靠，持續時間長，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點上，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，擬採用2.4G陶瓷天線配合巴倫電路實現，陶瓷天線的體積小，發射信號的駐波比較小，信號輸出效果好，對於體積和性能均是一個不錯的綜合選擇。
[0025]感知節點的具體功能如下:
[0026](I)採集三軸重力加速度:驅動重力加速度傳感器，實時採集三軸的重力加速度，並且應用卡爾曼算法對採集數據進行校正；[0027](2)電線桿傾角數據輸出:通過採集到的三軸加速度值計算出電線桿的傾角數據，並且根據ZigBee PRO協議將數據打包後發送給路由節點。
[0028](3) ZigBee通信協議運行:ZigBee終端模塊能夠運行定製(由項目定製方提出控制要求)的通信協議，以便多個終端與無線網關控制器組成網絡實現通信和任意控制；
[0029](4)無線數據收發:設計射頻電路能夠進行空曠環境100?300米左右的數據通信(暫定，可以根據具體情況調整，根據實際產品需要設計或者選擇專門的天線)；
[0030](5)電源及功耗的要求:採用常規電池和太陽能電池兩種供電方式。最大限度地提升使用時間，減少工作人員更換電池的工作量。同時可以設置採集間隔，儘量降低功耗。
【權利要求】
1.一種電線桿遠程監控感知節點，其特徵在於:所述感知節點包括ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器、供電系統和射頻模塊，所述ZigBee終端節點分別與所述射頻模塊、MEMS重力傳感器連接，所述供電系統分別與所述ZigBee終端節點、MEMS重力傳感器連接。
2.如權利要求1所述的電線桿遠程監控感知節點，其特徵在於:所述供電系統為太陽能電池。
3.如權利要求1或2所述的電線桿遠程監控感知節點，其特徵在於:所述MEMS重力傳感器為三軸重力加速度傳感器。
【文檔編號】G08C17/02GK203376860SQ201320466735
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】沈中達, 張標標, 王毅, 王輝, 杜克林, 薛宏 申請人:杭州銀江智慧城市技術集團有限公司