用于检测杆的物理变形的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及用于检测室外对象的物理变形的方法和系统，并且具体涉及用于检测杆的物理变形的方法和系统。
【背景技术】
[0002]诸如街灯、旗杆或电线杆之类的室外放置的杆可能受到驶向它的车辆、大气条件(例如暴风雪、飓风)和其它事件的破坏。在许多情形中，这样的事件的发生要求修理或更换室外对象。从例如W0-2011121470-A1得知监视室外照明灯具节点(街灯)的故障。这允许故障的自动检测并且允许例如基于这样的故障检测而派遣维护人员。然而，如果室外对象是物理变形的杆，则诸如灯具之类的电气设备仍旧能够工作，因而检测不到故障。因此存在对于杆的物理变形的检测的需要。
[0003]JP-2001202587-A描述了一种用于测量照明杆中的振动的设备。它使用已知的传感器并且经由无线网络传送涉及传感器读数的测量值。
[0004]W0-2011142516-A1描述了一种具有集成传感器的照明杆。经由无线网络传送涉及传感器读数的测量值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供用于检测杆的物理变形的系统。本发明的另一目的是提供被布置用于在根据本发明的系统中使用的用于检测杆的物理变形的设备。本发明的又一目的是提供用于检测杆的物理变形的方法和计算机程序产品。
[0006]在本发明的第一方面中，提供了一种用于检测杆的物理变形的系统，该杆至少包括其中杆耦合到锚定底座的底座段、其中杆易受物理变形的中间段、以及末端段。这些段不需要是杆的物理分立部分，而是可以为杆的区域(例如底部、中部、顶部)。该系统包括:在末端段中耦合到杆的天线，其被布置用于接收无线信号；耦合到天线的信号处理器，其被布置用于基于所接收的无线信号来确定位置数据；以及耦合到信号处理器的处理器，其被布置用于分析位置数据。信号处理器还被布置成基于无线信号来确定第一时间段中的至少第一位置数据和后续时间段中的至少第二位置数据。处理器还被布置成分析至少第一位置数据和至少第二位置数据以基于至少第一位置数据与至少第二位置数据之间的变化来确定杆已经在第一时间段与第二时间段之间在至少中间段中物理变形。
[0007]在根据本发明的系统的实施例中，信号处理器被布置成基于以下中的任一个来确定位置数据:编码在无线信号中的信息、涉及接收无线信号的计时信息和/或测量无线信号的信号强度。位置数据的质量可以通过使用确定位置数据的这些(或其它)手段中的多于一个来增强。位置数据可以例如是地理数据(例如坐标)或相对位置数据(例如信号强度)。
[0008]在根据本发明的系统的另一实施例中，天线被布置成从卫星接收无线信号，并且信号处理器被布置成将地理方位确定为位置数据。天线和信号处理器可以组合在例如单个GPS接收器单元中。与GPS相近地，存在可以可替换地或者与GPS组合地使用的其它定位系统，诸如:GLONASS、Galileo、北斗、COMPASS、IRNSS 和 QZSS。
[0009]在根据本发明的系统的各种实施例中，处理器耦合到杆(例如嵌入杆中)，位于远离杆的方位(例如在靠近交通灯的交通信号控制箱中)或者与信号处理器组合(例如在单个单元中、独立单元)。处理器还可以被布置成分析关于至少第二杆的位置数据。这可以例如降低组件成本，因为处理器被共享。附加地或者可替换地，这可以允许基于关于至少第二杆的位置数据来确定杆尚未物理变形(例如通过确定位置数据中的变化在多个杆当中发生)。这是有益的，因为其可以防止物理变形杆的错误肯定检测。作为附加示例，处理器可以是另一系统(例如照明设备控制器)的部分并且向根据本发明的系统提供处理能力；和/或系统可以利用分布式处理或云处理，其中使用多个处理器、各种处理器或虚拟处理器的处理能力。这些实施例中的每一个提供益处，诸如共享处理器以减小组件成本或者嵌入处理器以创建独立单元。
[0010]在又一实施例中，系统还包括杆。这是有利的，因为其提供了即用型(turnkeytype)解决方案。可以安装杆，从而提供根据本发明的系统的功能性。
[0011]在本发明的第二方面中，提供了一种包括根据本发明的系统的处理器的设备。该设备可以与杆组合使用，该杆配备有例如耦合到末端段的GPS接收器(例如出于投用或追踪目的)。通过分析由GPS接收器提供的位置数据，设备可以提供杆物理变形的指示。
[0012]在本发明的第三方面中，提供了一种用于检测杆的物理变形的方法，该杆至少包括其中杆耦合到锚定底座的底座段、其中杆易受物理变形的中间段；以及末端段。该方法包括以下步骤:基于通过在末端段中耦合到杆的天线所接收的无线信号来确定第一时间段中的至少第一位置数据；基于通过天线所接收的无线信号来确定后续时间段中的至少第二位置数据；分析至少第一位置数据和至少第二位置数据以确定至少第一位置数据和至少第二位置数据之间的变化；以及基于该变化来确定杆已经在第一时间段与第二时间段之间在至少中间段中物理变形。
[0013]在本发明的第四方面中，提供了一种计算机程序产品，其包括用于在所述产品运行于计算机上时执行根据本发明的第三方面的方法的步骤的软件代码部分。
[0014]应当理解的是，系统、杆、设备、方法和计算机程序产品具有类似和/或相同的优选实施例，特别地，如从属权利要求中限定的那样。应当理解的是，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。
[0015]本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例显现并且参考所述实施例进行阐述。
【附图说明】
[0016]在以下附图中:
图1A、B示意性和示例性地示出根据本发明的用于检测杆的物理变形的系统；
图2示意性和示例性地示出根据本发明的用于检测杆的物理变形的方法；
图3示意性地示出包括GPS接收器的根据本发明的系统的实施例；
图4示意性地示出包括在多个电线杆当中共享的处理器的根据本发明的系统的实施例；
图5示意性地示出包括顶部上具有天线的街灯的根据本发明的系统的实施例； 图6示意性地示出嵌入照明设备中的根据本发明的系统的实施例，所述照明设备放置在锚定到墙壁的灯具中；
图7示意性地示出应用于交通灯的根据本发明的系统的实施例；
图8示意性地示出包括通过通信网络耦合到处理器的多个杆的根据本发明的系统的实施例。
【具体实施方式】
[0017]在图1A中，示出与杆110组合的根据本发明的用于检测杆的物理变形的系统100。术语“物理变形”在此用于指示杆被弯曲、折断、扭曲、折叠等。杆110包括底座112、中间114和末端段116。这些段不需要是杆110的物理分立部分。在该示例中，段是杆的虚拟段，并且图1中的虚线指示一个段结束并且另一个段开始的地方。尽管仅示出三个段，但是可以存在更多段，段可以重叠，段可以是任何形状或形式等。底座段112是杆110耦合到锚定底座的地方，在该示例中杆110通过(混凝土)槽座118耦合到地119。末端段116是天线120耦合到杆110的地方，在该示例中天线120通过绑带122耦合到杆110。中间段114在该示例中为底座112与末端116段之间的部分。如果杆110被例如驶向它的汽车撞击，则杆110可能保持附接到槽座118但是在至少中间段114中变得物理变形。这可以导致末端段116移位。在该示例中，末端段116是杆110的顶部并且天线120耦合到杆110的该顶部。然而，天线120可以在不同位置处耦合到杆110，例如在距底座段112的某个距离(例如I米或2米)处或者上到杆110的一半。
[0018]系统100包括耦合125到信号处理器130的天线120，信号处理器130进而耦合到处理器140。天线120被布置成从无线信号源150接收无线信号160。信号处理器130被布置成基于如通过天线120所接收的无线信号160来确定位置数据(未示出)。确定第一时间段中的第一位置数据和后续时间段中的第二位置数据。处理器140被布置成分析位置数据并且基于至少第一位置数据与第二位置数据之间的变化来确定杆110已经物理变形。
[0019]由天线120接收的无线信号160可以是从例如卫星接收的全球性的、区域性的或本地的定位数据。美国政府维护的全球定位系统(GPS)是卫星的集合，每一个卫星包括提供无线信号160的无线信号源150。其它示例有俄罗斯的GLONASS卫星系统、欧洲的Galileo卫星系统、中国的北斗和COMPASS卫星系统、印度的IRNSS卫星系统以及日本的QZSS卫星系统。由这样的系统广播的无线信号160包含诸如轨道数据和信号传送时间之类的信息，其允许信号处理器130确定位置数据；在该情形中地理方位数据，诸如坐标。
[0020]在另一示例中，由天线120接收的无线信号160可以是由灯塔型设备发射的无线信号160。(半)固定位置中的路由器可以发射无线信号160，其可以被用于确定位置数据，例如通过测量信号强度以确定天线120相对于无线信号源150的位置。强信号可以与接近无线信号源150的天线有关。弱信号可以与远离无线信号源150的天线有关。从强信号到弱信号的所测量的信号强度中的突变可以是用于确定杆110已经物理变形的基础。
[0021]在又一示例中，确定与天线120所接收的无线信号160有关的飞行时间相关数据。信号处理器130可以例如生成经由天线120发送到无线信号源150的信号(未示出)，无线信号源150接收该信号并且通过发射无线信号160进行应答。该信号被发送与无线信号160被接收之间的时间是天线120与无线信号源150之间的距离的指示。系统100可以采用这些中的任何单独一个以及这样的技术的组合。另外，这些只是可以如何确定位置数据的一些示例。
[0022]图1B示出如图1A中所示的杆110和系统100，但现在是已经发生了导致杆110变得物理变形并且更具体地在中间段114中变得弯曲的事件之后。如信号处理器130基于所接收的无线信号160确定的位置数据将在如图1B中所描绘的情况中从如图1A中所描绘的情况中所确定的位置数据发生变化。作为示例，如果位置数据是地理方位(例如坐标)，则第一和第二情况中的方位可以不同(例如分开I米或几分之一度)；如果位置数据是所测量的信号强度的派生物(derivative)，则它可以在这两种情况之间变化(例如信号强度从15dBm降至12dBm，或者反之，信号强度增加)；如果位置数据包括飞行时间测量，则飞行时间可以在这两种情况之间变化(例如Ims的差异)。处理器140分析来自第一时间段的第一位置数据(在该示例中，在杆110物理变形之前)和来自后续时间段的第二位置数据(在杆110已经物理变形之后)。如果第一与第二位置数据之间的变化大于阈值(例如lm、3dBm或lms)，则确定杆110物理变形。
[0023]可以进行多次测量以降低错误肯定(即在情况并非