[發明專利]一種基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統及方法

在審

• 申請號: 202010733719.1
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112034746A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 成帥;楊鈞巖;周宗青;孫子正;王升;靳昊;陳彥好;王超
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02;G08B19/00;G08C17/02;H02J50/10;H02J50/12;H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：包括信號指令模塊、巡檢機器人、無線充電模塊以及隧道監控平臺；

所述信號指令模塊被配制用于給巡檢機器人下達充電指令和巡檢指令，所述巡檢機器人上設有線路故障檢測裝置和圖片拍攝裝置；所述無線充電模塊包括原邊線圈和副邊線圈；所述原邊線圈設置在巡檢機器人上，所述副邊線圈設置在隧道中的檢測點位置；所述副邊線圈上連接檢測傳感器模塊；所述檢測傳感器模塊和巡檢機器人將監測的信息傳送給隧道監控平臺，

2.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述檢測傳感器模塊，包括至少一個檢測傳感器，所述檢測傳感器通過ZigBee節點將所監測的信息發送到無線數據傳輸與處理模塊；所述無線數據傳輸與處理模塊再將監測的信息傳送給隧道監控平臺。

3.根據權利要求書2的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述無線數據傳輸與處理模塊包括無線數據傳輸與數據處理，所述無線數據傳輸是利用ZigBee無線數據傳輸裝置進行高效數據傳輸，ZigBee無線數據傳輸裝置與無線數據采集儀進行無線連接；所述數據處理是將數據采集儀監測的信息進行濾波、降噪。

4.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述隧道監控平臺將接收到監測的信息進行如下處理：數據計算分析、圖表可視化、預警報警、事故分析處理、回歸模型預測、數據查調、報表生成。

5.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述巡檢機器人上設有內置電源和無線充電模塊電源；所述內置電源給巡檢機器人進行充電；所述無線充電模塊電源與機器人上的原邊線圈通過電力電子變流電路進行連接。

6.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：原邊線圈與副邊線圈基于磁振耦合原理建立電磁聯系，所述副邊線圈連接檢測傳感器，通過副邊線圈為檢測傳感器的內置電源供電，進行能量補給。

7.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述圖片拍攝裝置采用面陣相機與線陣相機相結合的方式進行隧道襯砌表面的快速掃描，得到隧道襯砌表面影像圖。

8.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述巡檢機器人上設有信號接收裝置；所述信號接收裝置和信號指令模塊中的發送裝置相連接。

9.根據權利要求書1的所述的基于無線充電傳感器網絡的隧道監測系統，其特征在于：所述充電指令是對檢測傳感器模板中的多種傳感器進行供電；所述巡檢指令是讓巡檢機器人按照給定的軌跡進行巡檢，巡檢包括巡檢機器人行進路線檢查及隧道襯砌圖片拍攝。

10.一種基于上述權利要求1-9任一項所述的無線充電傳感器網絡的隧道監測系統的控制方法，其特征在于：

當信號指令模塊給定巡檢指令時，巡線機器人按照給定的路線進行巡線檢測，線路故障檢測裝置對線路故障進行檢測，將線路檢測情況實時地反饋至隧道監控平臺，隧道監控平臺對其進行分析，判斷線路的運行狀態；同時圖像拍攝裝置將拍攝圖像傳輸給隧道監控平臺進行分析并繪制病害展開圖；當隧道監控平臺根據檢測圖像及數據判斷線路發生故障時會將故障地點及故障情況信息發送給隧道維修班組進行維修處理，然后巡線機器人繼續巡檢。

當信號指令模塊給定充電指令時，巡線機器人揮停在隧道中指定的布設檢測傳感器的區域，通過原邊線圈將巡檢機器人上的備用電能通過磁振耦合原理傳輸到傳感器側副邊線圈為檢測傳感器進行能量補給，當到達充電設置的時長時，巡檢機器人按照指定模塊給定線路繼續運行。