一種振動(dòng)式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于區(qū)域監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種用于區(qū)域內(nèi)大型機(jī)動(dòng)車輛通過的實(shí)時(shí)輔助監(jiān)控的，振動(dòng)式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今常用的區(qū)域監(jiān)控措施主要包括:視頻監(jiān)控、衛(wèi)星監(jiān)控等。視頻監(jiān)控可以直觀有效的展示區(qū)域狀況，然而其過度依賴于人力資源，且很難實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控；衛(wèi)星監(jiān)控是通過衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)以達(dá)到監(jiān)視和控制目標(biāo)的一種新途徑，然而其依賴于相當(dāng)強(qiáng)大的監(jiān)控軟件且在惡劣天氣狀況下很難發(fā)揮其作用，且其無法用于民用?？紤]現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的諸多不足，研發(fā)一種新型輔助監(jiān)控系統(tǒng)變得尤為重要。
[0003]近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與通訊節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。這些節(jié)點(diǎn)的潛在應(yīng)用包括構(gòu)建民用基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)以及國(guó)家邊境的地面監(jiān)控等。然而，網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增加以及器件尺寸的縮小使得高效電源對(duì)于強(qiáng)大的智能傳感器體系來說格外重要。因此，要將如此龐大的網(wǎng)絡(luò)付諸實(shí)現(xiàn)，首先需要面臨的問題是如何解決眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗管理問題。
[0004]和定期充電的移動(dòng)電話與便攜式電腦不同，植入式器件需要依靠自身的電池持續(xù)工作。電池不僅增加了傳感器的尺寸與數(shù)量，而且工作時(shí)間有限。此外，定期更換電池是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要大量的花費(fèi)。在很多情況下，電池更換也是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所不允許的。要解決這一問題，需要從環(huán)境中收集能量。
[0005]振動(dòng)能是自然界中廣泛存在的能量，例如大型機(jī)動(dòng)車輛行駛在時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)、柴油機(jī)工作時(shí)由于氣缸內(nèi)壓力所引起的軸系振動(dòng)、風(fēng)速過大時(shí)所導(dǎo)致的高層建筑設(shè)施的微振動(dòng)等等。振動(dòng)能可以通過壓電換能器、電磁換能器、電容換能器等轉(zhuǎn)化為電能，其量級(jí)雖然小，然而低功耗電子器件設(shè)計(jì)加工技術(shù)的發(fā)展降低了單個(gè)節(jié)點(diǎn)的功耗要求，為智能器件通過收集周圍環(huán)境中的振動(dòng)能實(shí)現(xiàn)自供電提供了可能。
[0006]專利授權(quán)公告號(hào)CN 201788581U設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程無線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)一些現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程無線監(jiān)控。該發(fā)明采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并由振動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊組成分布式系統(tǒng)。然而該裝置無法實(shí)現(xiàn)自供能，必須采用外部能源持續(xù)功能，此外該裝置很難實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控且不具備根據(jù)探測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)判斷振源特性的功能。
[0007]專利申請(qǐng)公布號(hào)CN 104836476A公開了一種壓電式振動(dòng)能量米集器，把環(huán)境中振動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。然而盡管壓電式能量采集器輸出電壓很高，因其材料電阻極大，導(dǎo)致其輸出電流很小，在自供能領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用受到很大的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能源自給、維修費(fèi)用低、可靠性高的，振動(dòng)式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)。
[0009]—種振動(dòng)式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，包括N個(gè)節(jié)點(diǎn)、Μ個(gè)分基站、一個(gè)主基站和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，
[0010]節(jié)點(diǎn)包括振動(dòng)式電磁能量收集裝置、儲(chǔ)能元件、檢測(cè)模塊、微控制器、收發(fā)器和天線，振動(dòng)式電磁能量收集裝置采集振動(dòng)能量和振動(dòng)信號(hào)，將振動(dòng)能量傳送給儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件給微控制器和收發(fā)器供電，振動(dòng)式電磁能量收集裝置將振動(dòng)信號(hào)傳送給檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊判斷當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)弱及類型，如果當(dāng)前振動(dòng)信號(hào)達(dá)到檢測(cè)強(qiáng)度，則微控制器控制收發(fā)器經(jīng)由天線發(fā)出入侵信號(hào)；
[0011]分基站接收與其對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的入侵信號(hào)，并發(fā)送給主基站，主基站將信號(hào)傳送給計(jì)算進(jìn)行信號(hào)處理。
[0012]本發(fā)明一種振動(dòng)式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，還可以包括:
[0013]1、分基站包括振動(dòng)式電磁能量收集裝置、儲(chǔ)能元件、微控制器、收發(fā)器和天線，振動(dòng)式電磁能量收集裝置采集振動(dòng)能量，將振動(dòng)能量傳送給儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件給微控制器和收發(fā)器供電，天線接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的入侵信號(hào)，微控制器控制收發(fā)器將接收到的入侵信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給主基站。
[0014]2、振動(dòng)式電磁能量收集裝置，包括兩塊定磁鐵、一塊動(dòng)磁鐵、線圈、外殼和內(nèi)殼，內(nèi)殼位于外殼內(nèi)部，線圈位于內(nèi)殼和外殼之間，兩塊定磁鐵固定在內(nèi)殼內(nèi)部的上下端部，動(dòng)磁鐵位于兩塊定磁鐵之間，并且與上下定磁鐵極性相反。
[0015]3、整數(shù) Ν=1，2，...，η;Μ=1，2，...，η。
[0016]有益效果:
[0017]1、電磁式振動(dòng)能量收集裝置使得節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)振動(dòng)的同時(shí)可通過收集周圍環(huán)境中的振動(dòng)能實(shí)現(xiàn)自供電，這一點(diǎn)可以大大減少系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用；
[0018]2、當(dāng)有大型機(jī)動(dòng)車輛靠近監(jiān)控節(jié)點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)到該信號(hào)、發(fā)出警報(bào)并顯示出相應(yīng)位置，在減少人力防護(hù)的同時(shí)可以大大加強(qiáng)大區(qū)域內(nèi)大型機(jī)動(dòng)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控防護(hù)能力；
[0019]3、所設(shè)計(jì)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)內(nèi)置微控制器，可以通過再編程調(diào)整檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)臨界值，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控級(jí)別的調(diào)整。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)組成框圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的分基站系統(tǒng)組成框圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的電磁式振動(dòng)能量收集裝置簡(jiǎn)圖；
[0024]圖5為本發(fā)明的工作原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種集振動(dòng)式能量收集裝置、儲(chǔ)能元件、信號(hào)發(fā)射與接收設(shè)備于一體的大區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于區(qū)域內(nèi)大型車輛的輔助監(jiān)控，在一定程度可以大大加強(qiáng)安防能力。
[0027]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0028]所設(shè)計(jì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要由多個(gè)節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)分基站、一個(gè)主基站和一臺(tái)計(jì)算機(jī)組成。節(jié)點(diǎn)是整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)最為核心的部分，其包括振動(dòng)式能量收集裝置、儲(chǔ)能元件以及信號(hào)發(fā)射裝置，負(fù)責(zé)信號(hào)的監(jiān)測(cè)與輸出；分基站連接數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)，其負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)所發(fā)出的信號(hào)兵將其再次輸出，起中轉(zhuǎn)作