[發明專利]一種基于LoRa的山體振動波分布式同步測量系統及其工作方法

在審

• 申請號: 201910287218.2
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN109990890A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 何勇華;林文忠;韓曉東;馮慧斌;于力;陳俊遠;陽清
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;H04W4/38
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種基于LoRa的山體振動波分布式同步測量系統及其工作方法，包括第一個至第N個監測終端、與第一個至第N個監測終端均通過LoRa進行無線通信的數據網關以及通過GPRS與數據網關進行無線通信的服務器平臺；第一個至第N個監測終端分別將各自采集的數據印上時間標簽，并傳輸給所述數據網關；數據網關將接收到各個監測終端采集的數據轉發至服務器平臺，用以通過服務器平臺進行匯總、存儲和進行可視化處理。本發明采用的系統傳輸距離遠，覆蓋范圍半徑可達3公里；受益于Lora技術的信號高靈敏度，室內室外使用不需對天線特殊放置；采用無線方式移動性增強，不需布有線電纜，成本降低。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，特別是一種基于LoRa的山體振動波分布式同步測量系統及其工作方法。

背景技術

分布式同步測量主要分有線方式和無線方式，有線方式主要通過網線、光纖等通信線纜進行同步測量及數據傳輸，無線方式主要有Zigbee、GPRS、4G、Lora等通信方式。

目前，采用Lora通信方式實現分布式終端進行振動測量，僅僅利用Lora技術的遠距離通信能力，對測量信息沒有進行同步，僅能體現被測物體局部特性，不能體現整體狀態。采用Lora技術的廣域分布式系統時鐘同步方法，可實現多級路由的網絡時鐘同步，但算法較復雜，同時Lora遠距離傳輸速率較低，多級路由將可能導致網絡負荷增加、誤碼率提高，效果反而不好。

因此，現有的方案有如下幾個缺點：

(1)采用傳統GPS方式同步的方案，終端成本高；且GPS室內信號差、需布置長天線到室外空曠處。

(2)有線連接同步方式，需布放通信電纜，施工復雜，且容易遭到線纜損壞而影響整體系統。

(3)目前的分布式方案多是各個局部數據采集并匯總，這些數據之間沒有在時間上進行嚴格同步，不能用于分析大結構體的特性。

(4)同步方式過于復雜，反而影響同步精度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種基于LoRa的山體振動波分布式同步測量系統及其工作方法，能夠采用無線方式移動性增強，不需布有線電纜，成本降低。

本發明采用以下方案實現：一種基于LoRa的山體振動波分布式同步測量系統，包括第一個至第N個監測終端、與所述第一個至第N個監測終端均通過LoRa進行無線通信的數據網關以及通過GPRS與所述數據網關進行無線通信的服務器平臺；所述第一個至第N個監測終端分別將各自采集的山體振動的三軸加速度值數據印上時間標簽，并傳輸給所述數據網關；所述數據網關將接收到各個監測終端傳輸的數據轉發至所述服務器平臺，用以通過所述服務器平臺進行匯總和存儲。

進一步地，所述第一個至第N個監測終端的每個監測終端中均包括第一CPU、第一EEPROM、第一晶振模塊、第一Lora通信模組、振動傳感器和第一電源模塊；所述第一晶振模塊、所述第一Lora通信模組和所述第一電源模塊均與所述第一CPU連接；所述振動傳感器與所述第一CPU連接，用以采集所述山體振動的三軸加速度值數據；所述第一EEPROM與所述第一CPU連接，用以保存所述振動傳感器采集的數據；所述第一CPU還通過所述第一Lora通信模組與所述數據網關進行通信。

進一步地，所述數據網關包括第二CPU、第二EEPROM、第二晶振模塊、第二Lora通信模組、GPRS通信模組和第二電源模塊；所述第二晶振模塊、所述第二Lora通信模組、和所述第二電源模塊均與所述第二CPU連接；所述第二CPU還通過所述GPRS通信模組與所述服務器服務器平臺進行通信；所述第二EEPROM與所述第二CPU連接，用以儲存所述各個監測終端傳輸的數據；所述第二Lora通信模組還與所述所述第一Lora通信模組通信相連。

進一步地，所述第一CPU采用的是STM32F103。

進一步地，所述第一EEPROM采用AT24C512。