[發明專利]基于加速度的簡便位移監測預警系統及方法

在審

• 申請號: 202011619234.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112767668A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 石炎
• 申請（專利權）人: 上海凌澤信息科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G08C25/00;G01P15/00;G01S19/42
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周瓊

本發明公開了一種基于加速度的簡便位移監測預警系統，包括：外殼，其中，所述外殼內安裝有微控制處理模塊，所述微控制處理模塊上連接有數傳模組、MEMS傳感器，所述外殼內安裝有電源供電模塊，所述電源供電模塊連接所述微控制處理模塊、所述數傳模組、所述MEMS傳感器；所述電源供電模塊上連接有開關。還公開了一種基于加速度的簡便位移監測預警方法，其中，包括：步驟1：打開開關，上電及初始化；步驟2：MEMS傳感器獲取速度值；步驟3：微處理器獲取短時間段內的速度值，通過加速度數值積分算法計算獲取實時位移數據；步驟4：微控制處理模塊喚醒數傳模組發送實時位移數據。本發明可以獲取位移數據并通過數傳模組向外部傳輸。

技術領域

本發明涉及一種位移監測預警系統及方法，尤其涉及一種基于加速度的簡便位移監測預警系統及方法。

背景技術

位移測量方面，理論上已經有很多種測試位移和速度的設備和方法，一般采取的方式是雷達測試、光學測試和高速攝影等，但是在實際測試過程中，這些方法仍然遇到很多困難。比如由于結構的空間的限制，即使結構內部有足夠的空間進行位移傳感器的布置，位移傳感器測試得到的也只是安裝位置與待測點之間的相對位移，相對位移很難滿足研究的需要，而研究真正需要的絕對位移信號仍然難以準確測量。實際中也很難找到的適合待測結構和待測工況的速度傳感器。

硬件積電路方法的積分精度受到硬件器材的性能和積分電路本身的特性的限制，對待積分加速度信號的最低頻率要求較高，且一般不能用來測量包含較多頻率成分的運動狀態信號。

通常物理運動可以看成曲線運動或者圓錐運動(繞地運動)等，這里只計算短時類直線(單軸)情況的位移變化探測。

加速度計作為位置傳感器已有多年的歷史，位移相對于已知參考點(或起點)的偏差通過各軸的加速度對時間的積分來確定，其數學計算公式非常直觀：

Spos＝S0+1/2*A*T2

然而，對于低速運動，這種系統在任何合理長度時間內的精度都很差.因為不斷積累的各種小誤差最終會變成非常大的誤差。

假如設一個人以5km/h(1.39m/s)的速度步行5分鐘,在他行走的416m距離中，則平均加速度約為0.92cm/s2，約等于0.94mg.那么對于模擬電路溫度系數2mg/℃,變化0.5℃就可能超過正常信號，更不要說還有直流干擾。

因此，本發明致力于提供一種能夠以現有數字加速度傳感器精確獲得運動載體加速度，再通過計算獲取位移數據。

發明內容

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于加速度的簡便位移監測預警系統，包括：外殼，其中，所述外殼內安裝有微控制處理模塊，所述微控制處理模塊上連接有數傳模組、MEMS傳感器，所述外殼內安裝有電源供電模塊，所述電源供電模塊連接所述微控制處理模塊、所述數傳模組、所述MEMS傳感器；所述電源供電模塊上連接有開關。

如上所述的基于加速度的簡便位移監測預警系統，其中，數傳模組采用NB-IoT技術，與網絡運營商的基礎設備通過無線電通信協議建立通信。

如上所述的基于加速度的簡便位移監測預警系統，其中，所述數傳模組集成有：BeiDou、GPS、GLONASS*定位和導航系統。

一種基于加速度的簡便位移監測預警方法，其中，包括：

步驟1：打開開關，上電及初始化；

步驟2：MEMS傳感器獲取速度值；

步驟3：微處理器獲取短時間段內的速度值，通過加速度數值積分算法計算獲取實時位移數據；

步驟4：微控制處理模塊喚醒數傳模組發送實時位移數據。