[實用新型]基于MEMS傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統

有效

• 申請號: 202020061983.0
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN211012937U
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 聶運龍;黃堃;劉鵬悅;楊佳蓬
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00;G08C17/02;H02J7/35
• 代理公司: 太原中正和專利代理事務所(普通合伙) 14116
• 代理人: 焦進宇

本實用新型一種基于MEMS傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統屬于桿塔傾角監測領域，采用的技術方案：包括微處理器模塊、運動傳感器模塊、無線傳輸模塊、電池模塊、轉換模塊以及主控電腦，利用BMI160模塊、AK8963模塊負責姿態采集，傳輸給STM32F103CT86微處理器模塊，在單片機內部對數據進行狀態估算、動力學解算、數字濾波、卡爾曼濾波，單片機對數據進行解算后，利用無線串口通信模塊將數據上傳到主控電腦。

技術領域

本實用新型屬于桿塔傾角監測領域，特別是涉及一種基于MEMS傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統。

背景技術

高壓輸電線路是我國經濟發展和建設的重要部分，輸電線路桿塔是高壓輸電線路上特別重要的建筑。高壓電塔重心高、底部面積小，因此容易發生歪斜。其主要損壞現象體現為電塔歪斜、移動和因此引發導線距離地表的安全距離和導線張力的變化等其他現象。并且桿塔的移動和變形被底部和高壓線限制。電力鐵塔是高電壓架空輸電線路的基礎設施。對電力鐵塔進行傾斜監測來保證線路的安全在電力線路工作、保護中有重要意義。電力鐵塔比較特殊，桿塔高難以攀登而且塔的形狀不統一，由此電力鐵塔的傾斜度測量必須根據現場狀況采取合適的辦法。

目前國家電網正在推廣“共享鐵塔”，即在電力桿塔上加裝移動天線等通訊設備，將通訊設備加裝在輸電線路上，使電力線路資源獲得再次利用和。這對于未來將桿塔傾斜檢測聯入網絡起到強大的推進作用。

實用新型內容

本實用新型克服現有技術存在的不足，旨在提供一種基于MEMS傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統，本系統整體體積小，精度高，內置高分子鋰電池，通過該系統，可以遠程實時監控，克服了傳統檢查。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為：基于MEMS傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統，包括微處理器模塊、運動傳感器模塊、無線傳輸模塊、電池模塊、轉換模塊以及主控電腦，運動傳感器模塊與微處理器模塊電連接并將檢測到的姿態數據傳輸到微處理模塊，微處理模塊與無線傳輸模塊電連接，微處理模塊將接收到的姿態數據進行解算后傳輸到無線傳輸模塊，無線傳輸模塊通過轉換模塊與主控電腦連接，無線傳輸模塊將接收的數據通過轉換模塊傳輸到主控電腦，電池模塊與微處理模塊電連接為微處理模塊提供電源。

所述運動傳感器模塊包括BMI160和AK8963，BMI160是慣性測量單元（IMU），用先進的3軸低重力加速度傳感器和3軸陀螺儀傳感器構成；AK8963是3軸電子羅盤IC，其內部應用了高靈敏度的霍爾傳感器技術，超小型封裝的AK8963集成磁傳感器，可用于檢測X軸，Y軸和Z軸的地磁。

所述電池模塊采用太陽能層壓板并聯后與鋰電池串聯。用4塊5v-450ma 太陽能層壓板并聯，陽光直射能輸出5.3、1.7A，普通光照下輸出5.1V，0.5A。鋰電池選用了4塊5000mAh鋰電池串聯。能保證陰雨天正常工作。

所述無線傳輸模塊采用正點原子的ATK-LORA-01_V2.0。ATK-LORA-01模塊的工作溫度為-40~+85℃。模塊內置看門狗，永不死機，保證長期工作的穩定性。

本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果。

本實用新型選用STM32F103CT86為控制器，以BMI160、AK8963為傳感器，STM32通過四元數卡爾曼濾波算法對傳感器數據進行解算、融合，得到桿塔的傾斜角。整體的安裝固定方法簡單，成本低。本產品大范圍推廣，挽回的損失足以抵消成本，隨著時間的積累，挽回的損失將遠大于成本，并且會帶來不可估量的經濟效益。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1為微處理器模塊，2為運動傳感器模塊，3為無線傳輸模塊，4為電池模塊，5為轉換模塊，6為主控電腦。