電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點的制作方法
【專利摘要】一種電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點，所述感知節(jié)點包括ZigBee終端節(jié)點、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點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、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(jiān)控感知節(jié)點。
【專利說明】電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實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。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓民用220V供電網(wǎng)絡(luò)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(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，而且難以做到及時的預(yù)警，因此為了保護國家財產(chǎn)、節(jié)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(jiān)控，以期及時發(fā)現(xiàn)問題從而能及時解決問題，減少損失，并且節(jié)省人力開銷。為此不少研發(fā)人員開始對此課題進行可行性研究及立項工作。
[0003]電線桿遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)如何實現(xiàn)實時監(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)，并及時傳送到遠程中心。為達到這一目標(biāo)，一般需要在三方面做文章:一是在傳感器的設(shè)計；二是采集數(shù)據(jù)的通信方式；三是設(shè)計合理高效的工作模式。
[0004]有些電線桿遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)在第一點上做出了改進，融合了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的，但其缺點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算出傳感器姿態(tài)，進而實現(xiàn)實時監(jiān)測電線桿的傾斜度，是一個更科學(xué)和有效益的方法。
[0005]而采集數(shù)據(jù)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(shù)量較多，這個方案的開銷同樣很大；2、以W1-Fi形式進行數(shù)據(jù)通信，這個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，但缺點是功耗大、成本高；3、電力線通信，這個方案的缺點在于穩(wěn)定性差，容易受到信號的干擾，造成無法即時上報信息。
[0006]應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(guī)模傳感網(wǎng)絡(luò)中，進行更換電池工作量大、花費高。

【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(jiān)控感知節(jié)點。
[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點,所述感知節(jié)點包括ZigBee終端節(jié)點、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點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、MEMS重力傳感器連接。
[0010]進一步，所述供電系統(tǒng)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(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、動態(tài)自主網(wǎng)絡(luò)等特點。MEMS重力傳感器，采用重力加速度計，具有體積小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快、耐用性好、價格低廉等優(yōu)點。本項目提供了一種使用簡單、安裝方便、即時監(jiān)控的基于ZigBee的電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點。將各感知節(jié)點安裝于電線桿上，電力局等監(jiān)控部門的管理員可以定時，也可以即時地獲取電線桿的現(xiàn)場狀況，從而做出正確的應(yīng)對措施。
[0013]采用基于ZigBee的無線通信方式進行遠程控制，那么不僅可以大大提高這整個系統(tǒng)的實用性和經(jīng)濟性，同時也由于系統(tǒng)的低功耗設(shè)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(xiàn)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(jiān)控感知節(jié)點的原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)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(jiān)控感知節(jié)點，所述感知節(jié)點包括ZigBee終端節(jié)點、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點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、MEMS重力傳感器連接。
[0018]進一步，所述供電系統(tǒng)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(jié)點主要包括ZigBee終端節(jié)點、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，運行更穩(wěn)定的協(xié)議棧，芯片達到工業(yè)級應(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，使用卡爾曼算法對采集數(shù)據(jù)進行修正。該芯片體積小、反應(yīng)靈敏，精確度高，非常適合運用到本系統(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，同時系統(tǒng)中設(shè)計的電源系統(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)計使得系統(tǒng)感知節(jié)點的使用非常安全可靠，持續(xù)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(jié)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，擬采用2.4G陶瓷天線配合巴倫電路實現(xiàn)，陶瓷天線的體積小，發(fā)射信號的駐波比較小，信號輸出效果好，對于體積和性能均是一個不錯的綜合選擇。
[0025]感知節(jié)點的具體功能如下:
[0026](I)采集三軸重力加速度:驅(qū)動重力加速度傳感器，實時采集三軸的重力加速度，并且應(yīng)用卡爾曼算法對采集數(shù)據(jù)進行校正；[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。
[0028](3) ZigBee通信協(xié)議運行:ZigBee終端模塊能夠運行定制(由項目定制方提出控制要求)的通信協(xié)議，以便多個終端與無線網(wǎng)關(guān)控制器組成網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信和任意控制；
[0029](4)無線數(shù)據(jù)收發(fā):設(shè)計射頻電路能夠進行空曠環(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)實際產(chǎn)品需要設(shè)計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間，減少工作人員更換電池的工作量。同時可以設(shè)置采集間隔，盡量降低功耗。
【權(quán)利要求】
1.一種電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點，其特征在于:所述感知節(jié)點包括ZigBee終端節(jié)點、MEMS重力傳感器、供電系統(tǒng)和射頻模塊，所述ZigBee終端節(jié)點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、MEMS重力傳感器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點，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所述的電線桿遠程監(jiān)控感知節(jié)點，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】G08C17/02GK203376860SQ201320466735
【公開日】2014年1月1日 申請日期: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, 張標(biāo)標(biāo), 王毅, 王輝, 杜克林, 薛宏 申請人:杭州銀江智慧城市技術(shù)集團有限公司