[發明專利]基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統及方法

有效

• 申請號: 202010024167.7
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN110830949B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 鞠曉臣;趙欣欣;蘇永華;郭輝;肖鑫;潘永杰;樂思韜;朱穎;嚴乃杰
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04L29/08;G08C17/02;H04Q9/00;H04W56/00;H04J3/06;G01D21/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明公開的一種基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統及方法，傳感器向FPGA芯片組發送傳感器檢測信息；北斗校時模塊通過觸發/電源模塊向供電/通信復合模塊發送校時信息；觸發/電源模塊還向供電/通信復合模塊發送觸發信息；供電/通信復合模塊給FPGA芯片組進行供電并分離出校時信息和觸發信息發送至FPGA芯片組；4G/5G通信模塊用于將觸發數據以生產簡報的方式實時上報至云端，并將檢測信息的超限數據以生產簡報的方式上報至云端。本發明可以保證若干傳感器的校時以及獨立運行，且無需進行大量線纜的鋪設，易于系統的維護，符合搶險任務的傳感器數據采集同步性和高精度要求。

技術領域

本發明屬于無線傳感器技術領域，涉及一種基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統及方法。

背景技術

當前國內市場上使用的無線傳感器，都是基于ZigBee、lora、FM、2G、NB-IOT等，這些傳感器均只能實現小數據低功耗靜態采集發送，同步性、時序、數據量均不能滿足未來橋梁、結構物、地質災害等高速、同步、實時、大量數據的同步預處理采集發送要求。

目前高速動態數據采集的方案，均使用光纖或分布式傳感器等加上高速數據采集終端等來實現高速動態數據的收集處理。這樣需要在現場布設工控電腦、UPS、數據采集終端、網絡、保溫機柜、大量電纜、大量線纜保護管等，線網密布，干擾大，同樣不利于超高精度采集。

此種高速動態數據采集的方案安裝周期較長，不能快速的布設和緊急布設搶險任務等，且布設成本相對較高。后期維護不易、不能快速診斷、更換，尤其相對于鐵路橋來說天窗時間相對寶貴，需快速安裝且能快速的解決某點位故障。并且各參數不能在同一時間同步采集，例如應力、溫度、撓度、振動、索力、加速度、振幅、位移、裂縫等參數，無法保證數據采集的時序精度。

因此，提供一種基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統及方法是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明針對上述研究現狀和存在的問題，提供了一種基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統及方法。通過供電/通信復合模塊，可以保證若干傳感器的校時以及獨立運行，且無需進行大量線纜的鋪設，易于系統的維護，符合搶險任務的傳感器數據采集同步性和高精度要求。

為實現上述目的其具體方案如下：

一種基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統，包括傳感器、FPGA芯片組、北斗校時模塊、觸發/電源模塊、供電/通信復合模塊和4G/5G通信模塊；其中，

所述傳感器向所述FPGA芯片組發送傳感器檢測信息；

所述北斗校時模塊通過所述觸發/電源模塊向所述供電/通信復合模塊發送校時信息；

所述觸發/電源模塊在有車輛經過時，還向所述供電/通信復合模塊發送觸發信息；

所述供電/通信復合模塊給FPGA芯片組進行供電并分離出校時信息和觸發信息發送至所述FPGA芯片組；

所述4G/5G通信模塊連接所述FPGA芯片組，FPGA芯片組在收到觸發信息時，4G/5G通信模塊以生產簡報的方式將觸發信息實時上報至云端，并將所述檢測信息中的超限數據以生產簡報的方式上報至云端。

優選的，基于4G/5G的北斗同步高速實時無線傳感器采集系統還包括數據采集模塊和信號轉換模塊，所述傳感器依次連接所述信號轉換模塊和所述數據采集模塊；

信號轉換模塊用于將傳感器發送的微振信號放大、并將電流電壓信號進行整形濾除干擾；

數據采集模塊用于采集經信號轉換后檢測信息的參數數據，包括24位電流、24位電壓、24位頻率，以及振動加速度頻譜。