一种智能箱体监测装置的制作方法

本发明涉及地铁运行安全监测领域，特别涉及到一种箱体监测装置。

背景技术：

近些年来，我国城市轨道交通建设迅猛发展，上海地铁已开通运营15条轨道线路，线路总长达644公里，并且还在不断扩充建设与发展。因此，地铁的稳定运营已经成为一个人们关心的重要课题，其中地铁轨道内不计其数的壁挂箱体是会影响地铁运行的重要一环，一旦某个箱体因长时间的噪音与振动的影响发生位移甚至于从固定架上脱落，都会影响地铁的运行，甚至发生事故。而且地铁一旦停运，对人们的出行影响巨大，大量乘客会在地铁站滞留，即使换乘其他交通方式也会造成区域内的交通瘫痪，不仅城市安全问题频出，其经济损失也是不可估量的。

传统的预防解决方案是定期派人在夜晚期间巡检，不仅费时费力，效率低下，成本巨大，而且也不能保证故障点在第一时间被发现并处理。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述问题，针对现有技术的不总，设计了一种智能箱体监测装置。

本发明为一种智能箱体监测装置，其特征在于：包括壳体、监测装置主板、重力加速度计、磁感应器、电池、设备识别码。所述重力加速度计与所述监测装置主板通过spi总线连接，所述磁感应器与所述监测装置主板通过i2c总线连接，所述电池为所述监测装置主板、重力加速度计和磁感应器供电，所述监测装置主板包括对所述重力加速度计、磁感应器检测到的数据进行处理的微控制器、与微控制器相接的a/d转换器、与微控制器通过spi总线连接的无线传输模块，以及分别与重力加速度计、磁感应器相接的通信接口电路，所述壳体外部设置有与所述电池相连的电源开关，所述监测装置主板安装在所述壳体内部，所述壳体安装在被监测箱体的侧部并且箱体上安装有可以牢固挂接在被监测箱体上的金属挂件，所述重力加速度计、磁感应器、电池安装在壳体内部，所述通信接口电路与a/d转换器相接，所述设备识别码印在壳体外部。

进一步地，所述微控制器为stm32单片机，具体型号为stm32l011f3p6。微控制器将会处理a/d转换器传来的信号，并控制无线传输模块将信号传递给中心节点或者中心服务器。

进一步地，所述电池为cr2430纽扣电池，串联2个纽扣电池为装置供电，总核定容量560mah，其可为单个智能箱体监测装置提供工作时长达22400小时，可待机天数达933天。

进一步地，所述重力加速度计、磁感应器为低功耗元器件。重力加速度计安置在壳体内并垂直于地面，用以监测箱体的垂直方向的偏移程度，并会输出信号给a/d转换器；磁感应器安置在壳体内并平行于地面，用以监测箱体的水平方向的偏移程度，并会输出信号给a/d转换器。

进一步地，所述重力加速度计包括da270加速度传感器，所述da270加速度传感器的miso端与微控制器的pa7spi1_miso端连接、mosi端与微控制器的pa6spi1_mosi端连接、sck端与微控制器的pa5spi1_sck端连接、cs端与微控制器的pa4spi1_nss端连接、gnd和gnd_io端接地，vdd端接电池正极且经电容c1接地，vdd_io端接电池正极且经电容c2接地。

进一步地，所述无线传输模块采用pan3020无线收发芯片，且通过发送ism频段433m无线信号进行无线传输，会将无线信号传输给中心节点或者中心服务器。

进一步地，所述设备识别码为每个智能箱体监测装置独有，会在后台系统中将编码与安装位置信息配对并记录。工作人员即可通过接收到的信息来确认故障设备箱体的位置，从而及时地进行修复工作。

进一步地，所述电池通过稳压电路为所述磁感应器供电，所述稳压电路包括bl9193-18ldo稳压芯片；bl9193-18ldo稳压芯片的vin端和en端接电池正极且经电容c4接地、gnd端接地、nc端经电阻r7接地、vout端作为稳压电路输出端且经电容c5接地、vout端和nc端之间连接有电阻r8。

进一步地，所述磁感应器包括ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片；所述ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的vdd端接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端、vdd端和vss端之间连接有电容c3且vss端接地、scl端经电阻r1接微控制器的pa10_i2cscl端、sda端经电阻r2接微控制器的pa9_i2csda端；电池正极经电阻r3接mos管m1的3脚，mos管m1的1脚接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端，mos管m1的2脚接ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的sda端；电池正极经电阻r4接mos管m2的3脚，mos管m2的1脚接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端，mos管m2的2脚接ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的scl端，电阻r5连接在bl9193-18ldo稳压芯片的vout端和ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的scl端之间，电阻r6连接在bl9193-18ldo稳压芯片的vout端和ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的sda端之间。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：结构简单、稳定性高、抗干扰能力强、监测精度高、安装使用方便，能全天候实时监测地铁轨道内部所有箱体的状况，预防事故的发生，保证地铁的正常运营。

附图说明

图1是本发明的外观示意图。

图2是本发明的结构及工作原理图。

图3是本发明重力加速度计的电路原理图。

图4是本发明稳压电路的电路原理图。

图5是本发明磁感应器的电路原理图。

图中，1、壳体；2、监测装置主板；3、重力加速度计；4、磁感应器；5、电池；6、设备识别码；7、通信接口电路；8、a/d转换器；9、微控制器；10、无线传输模块；11、电源开关；12、被监测箱体。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。

下面结合附图对本发明进行具体描述。需要注意的是，这里所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以上对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图5所示，本发明包括壳体1、监测装置主板2、重力加速度计3、磁感应器4、电池5、设备识别码6。所述重力加速度计3与所述监测装置主板2通过spi总线连接，所述磁感应器4与所述监测装置主板2通过i2c总线连接，所述电池5为所述监测装置主板2、重力加速度计3和磁感应器4供电，所述监测装置主板2包括对所述重力加速度计3、磁感应器4检测到的数据进行处理的微控制器9、与微控制器9相接的a/d转换器8、与微控制器9通过spi总线连接的无线传输模块10，以及分别与重力加速度计3、磁感应器4相接的通信接口电路7，所述壳体1外部设置有与所述电池5相连的电源开关11，所述监测装置主板2安装在所述壳体1内部，所述壳体1安装在被监测箱体12的侧部并且箱体上安装有可以牢固挂接在被监测箱体上的金属挂件，所述重力加速度计3、磁感应器4、电池5安装在壳体1内部，所述通信接口电路7与a/d转换器8相接，所述设备识别码6印在壳体1外部。

进一步地，所述微控制器9stm32单片机，具体型号为stm32l011f3p6。微控制器9将会处理a/d转换器8传来的信号，并控制无线传输模块10将信号传递给中心节点或者中心服务器。

进一步地，所述电池5为cr2430纽扣电池，串联2个纽扣电池为装置供电，总核定容量560mah，其可为单个智能箱体监测装置提供工作时长达22400小时，可待机天数达933天。

进一步地，所述重力加速度计3、磁感应器4为低功耗元器件。重力加速度计3安置在壳体1内并垂直于地面，用以监测箱体12的垂直方向的偏移程度，并会输出信号给a/d转换器8；磁感应器4安置在壳体1内并平行于地面，用以监测箱体12的水平方向的偏移程度，并会输出信号给a/d转换器8。

进一步地，所述重力加速度计包括da270加速度传感器，所述da270加速度传感器的miso端与微控制器的pa7spi1_miso端连接、mosi端与微控制器的pa6spi1_mosi端连接、sck端与微控制器的pa5spi1_sck端连接、cs端与微控制器的pa4spi1_nss端连接、gnd和gnd_io端接地，vdd端接电池正极且经电容c1接地，vdd_io端接电池正极且经电容c2接地。

进一步地，所述无线传输模块10采用pan3020无线收发芯片，且通过发送ism频段433m无线信号进行无线传输，会将无线信号传输给中心节点或者中心服务器。

进一步地，所述设备识别码6为每个智能箱体监测装置独有，会在后台系统中将编码与安装位置信息配对并记录。工作人员即可通过接收到的信息来确认故障设备箱体的位置，从而及时地进行修复工作。

进一步地，所述电池通过稳压电路为所述磁感应器供电，所述稳压电路包括bl9193-18ldo稳压芯片；bl9193-18ldo稳压芯片的vin端和en端接电池正极且经电容c4接地、gnd端接地、nc端经电阻r7接地、vout端作为稳压电路输出端且经电容c5接地、vout端和nc端之间连接有电阻r8。

进一步地，所述磁感应器包括ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片；所述ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的vdd端接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端、vdd端和vss端之间连接有电容c3且vss端接地、scl端经电阻r1接微控制器的pa10_i2cscl端、sda端经电阻r2接微控制器的pa9_i2csda端；电池正极经电阻r3接mos管m1的3脚，mos管m1的1脚接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端，mos管m1的2脚接ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的sda端；电池正极经电阻r4接mos管m2的3脚，mos管m2的1脚接bl9193-18ldo稳压芯片的vout端，mos管m2的2脚接ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的scl端，电阻r5连接在bl9193-18ldo稳压芯片的vout端和ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的scl端之间，电阻r6连接在bl9193-18ldo稳压芯片的vout端和ak09918c三轴电子罗盘传感器芯片的sda端之间。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：结构简单、稳定性高、抗干扰能力强、监测精度高、安装使用方便，能全天候实时监测地铁轨道内部所有箱体的状况，预防事故的发生，保证地铁的正常运营。