角度监测系统的制作方法

本实用新型是关于检测技术领域，特别是关于一种角度监测系统。

背景技术：

角度监测系统一般应用于多种需要测量倾角的领域，如大型船舶领域、工程机械、测量仪器、工业自动化等领域。在上述领域中，一般来说角度检测区域和监控区域是分开的，两个区域之间存在一定的距离。具体而言，上述领域的角度监测系统通常由吊具分系统和驾驶室分系统两部分组成，使用220v交流供电，采用有线方式通讯。

吊具分系统供电电压220v，内置单轴倾角传感器，测量范围从-10°至+10°。

驾驶室分系统供电电压220v，带有继电器接口，可通过开关设置左右倾斜报警角度。

驾驶室显示屏由驾驶室主控盒供电及提供信号，显示吊具分系统角度值。

吊具分系统还具有多路继电器接口，当传感器倾角达到报警角度后立即动作相关继电器以及控制报警器等。

目前的角度监测系统采用有线通信方式，在实际使用环境中，电磁干扰重、传输线长，部分使用环境存在运动，有线传输所连接的两部分之间存在相对位置变化，易受干扰，接线成本高，线缆易损坏。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种角度监测系统，其采用2.4g无线通信方式，在足够的传输距离之间保证较快的数据传输速率，且便于布施、可靠性强。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种角度监测系统，其包括发射机和接收机，其中，所述发射机包括：倾角传感器、第一信号处理板和第一天线。倾角传感器用于检测角度信息。第一信号处理板与所述倾角传感器电性连接，用于对所述倾角传感器检测的角度信息转换为2.4g无线信号。第一天线用于发射所述2.4g无线信号。所述接收机包括：第二天线和第二信号处理板。第二天线用于接收所述第一天线发射的所述2.4g无线信号。第二信号处理板用于对所述第二天线接收的所述2.4g无线信号进行处理从而进行角度超限报警、继电控制和/或角度显示。

在本实用新型的一实施方式中，所述发射机还包括：第一外壳。第一外壳用于装载所述倾角传感器、所述第一信号处理板以及所述第一天线。

在本实用新型的一实施方式中，所述接收机还包括：第二外壳。第二外壳用于装载所述第二天线以及所述第二信号处理板。

在本实用新型的一实施方式中，所述第一信号处理板包括：信号检测模块、模数转换模块、第一单片机、第一无线通信模块、第一电源、第一供电管理模块。信号检测模块与所述倾角传感器电性连接，用于将所述倾角传感器输入的角度信息转变为电压信号；模数转换模块与所述信号检测模块电性连接，用于将所述电压信号转换为数字信号；第一单片机与所述模数转换模块电性连接，用于将所述数字信号进行处理以及打包；第一无线通信模块与所述第一单片机电性连接，用于将所述单片机输入的数据按照2.4g无线通信协议传输；第一电源用于供电；第一供电管理模块与所述第一电源、所述信号检测模块、所述模数转换模块、所述第一单片机以及所述第一无线通信模块均电性连接，用于将所述第一电源的电压转换为所述信号检测模块、所述模数转换模块、所述第一单片机以及所述第一无线通信模块的工作电压。

在本实用新型的一实施方式中，所述第一单片机还用于在采样定时器中断时进行采样，在发送定时器中断时进行触发发送。

在本实用新型的一实施方式中，所述第一单片机的工作模式包括：周期采样模式、触发模式、周期采样加触发模式，其中，所述周期采样模式中采样频率和发射频率的比值设置为1；所述触发模式中采样频率和发射频率的比值设置为正无穷，且设置触发线，该触发线用于角度超限报警；所述周期采样加触发模式中采样频率和发射频率的比值设置为除去1和正无穷以外的值，且设置所述触发线。

在本实用新型的一实施方式中，所述第二信号处理板包括：第二无线通信模块、第二单片机、告警器、继电器、显示器。第二无线通信模块具有信号放大电路，用于对所述第二天线接收的2.4g无线信号进行解码处理从而转变为数据包。第二单片机与所述第二无线通信模块电性连接，用于对所述第二无线通信模块解码后的数据包进行处理从而获得所述角度超限报警信号、所述继电控制信号以及所述角度显示信号的一个或多个。告警器与所述第二单片机电性连接，用于收到所述角度超限报警信号后进行报警。继电器与所述第二单片机电性连接，用于收到所述继电控制信号后进行继电控制操作。显示器与所述第二单片机电性连接，用于收到所述角度显示信号后进行角度显示。第二电源用于进行供电。第二供电管理模块与所述第二电源、所述第二无线通信模块、所述第二单片机、所述告警器、所述继电器以及所述显示器均电性连接，用于将所述第二电源的电压转换为所述第二无线通信模块、所述第二单片机、所述告警器、所述继电器以及所述显示器的工作电压。

在本实用新型的一实施方式中，所述第二信号处理板还包括：负载识别电路。其与所述第二单片机电性连接，用于识别接入的信号是电压检测信号或是电流检测信号。

在本实用新型的一实施方式中，所述第一单片机还用于采用分区域双线性差值的温度补偿方法对不同温度环境下的角度进行修正。

与现有技术相比，根据本实用新型的角度监测系统，其采用2.4g无线通信方式，能够保证较快的数据传输速率和足够的传输距离，实时性好，且便于布施、降低接线成本，不存在电缆损坏问题、可靠性强。另外本实用新型的角度检测系统中通过采用分区域双线性差值的温度补偿方法对不同温度环境下的角度进行修正，提高了角度测量的精度。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的角度监测系统的结构组成；

图2是根据本实用新型一实施方式的第一信号处理板的结构组成；

图3是根据本实用新型一实施方式的第一单片机的软件处理流程；

图4是根据本实用新型一实施方式的第二信号处理板的结构组成；

图5是根据本实用新型一实施方式的第二单片机的软件处理流程。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

为了克服目前的角度监测系统中存在的问题，本实用新型提供了一种新的角度监测系统，其采用2.4g无线通信方式，在足够的传输距离之间保证较快的数据传输速率，且便于布施、可靠性强。

图1为根据本实用新型一实施方式的角度监测系统。该角度监测系统包括发射机10和接收机20。

发射机10包括：倾角传感器101、第一信号处理板102以及第一天线103。倾角传感器101用于检测角度信息。第一信号处理板102与倾角传感器101电性连接，用于对倾角传感器101检测的角度信息转换为2.4g无线信号。第一天线103用于发射2.4g无线信号。

接收机20包括：第二天线201以及第二信号处理板202。第二天线201用于接收第一天线103发射的2.4g无线信号。第二信号处理板202用于对第二天线201接收的2.4g无线信号进行处理从而进行角度超限报警、继电控制和/或角度显示。

在一实施方式中，发射机10还包括第一外壳104，用于装载倾角传感器101、第一信号处理板102以及第一天线103。接收机20还具有第二外壳203，用于装载第二天线201以及第二信号处理板202。

具体而言，如图2所示，第一信号处理板102包括：信号检测模块102a、模数转换模块102b、第一单片机102c、第一无线通信模块102d、第一电源102e、第一供电管理模块102f。

信号检测模块102a与倾角传感器101电性连接，用于将倾角传感器101输入的角度信息转变为电压信号。

模数转换模块102b与信号检测模块102a电性连接，用于将电压信号转换为数字信号。

第一单片机102c与模数转换模块102b电性连接，用于将数字信号进行处理、打包。

第一无线通信模块102d与第一单片机102c电性连接，用于将单片机输入的数据按照2.4g无线通信协议传输。

第一电源102e，用于供电。本实施方式中选择220v电源。

第一供电管理模块102f与第一电源102e、信号检测模块102a、模数转换模块102b、第一单片机102c以及第一无线通信模块102d均相连，用于将第一电源102e的电压转换为信号检测模块102a、模数转换模块102b、第一单片机102c以及第一无线通信模块102d的工作电压。

在本实施方式中，第一单片机102c的软件处理流程如图3所示，发射机10启动后，第一单片机102c对硬件、数据等进行初始化，使信号电路板可以在单片机的控制下有序工作，当倾角传感器101检测数据之后对数据进行处理(滤波处理、倾角计算等)，打包，然后使用产品定义的2.4g无线通信协议传输值接收机20，在发送时使用应答模式，接收机20可以获取应答数据包并对其解析获取数据。并且第一单片机102c在采样定时器中断时进行采样，在发送定时器中断时进行触发发送。在一实施方式中，第一单片机102c的软件设计中还设置了温度补偿功能，通过对不同温度环境下的角度进行修正，从而提高角度的测量精度。具体而言，温度补偿使用的是分区域双线性差值法。

接收机20的工作模式包括：周期采样模式、触发模式、周期采样+触发模式。可以根据实际应用来进行选择。这三种模式取决于：采样频率与发射频率的比值、触发线。

触发模式下，采样频率与发射频率的比值为正无穷，有触发线。该触发模式用于进行报警，平时不通信，但由于平时不进行通信，不利于实时观察通信情况。

周期采样+触发模式下，采样频率与发射频率的比值不为1和正无穷，有触发线。该模式用于提供低速数据传输，高速采样，保证超限(触发线)的实时报警，实现功耗的最优控制。

如用户需要超限报警30ms内传输到接收机20，但角度监测系统显示可500ms更新一次，那么可以选择采样频率50hz，采样频率与发射频率比为25，实现50hz采样，2hz无线数据传输。

周期采样模式下采样频率与发射频率的比值为1，无触发线。

具体而言，如图4所示，第二信号处理板202包括：第二无线通信模块202a、第二单片机202b、告警器202c、继电器202d、显示器202e、第二电源202f、第二供电管理模块202g。

第二无线通信模块202a具有信号放大电路，用于对第二天线201接收的2.4g无线信号进行解码处理从而转变为数据包。

第二单片机202b与第二无线通信模块202a电性连接，用于对第二无线通信模块202a解码后的数据包进行处理从而获得角度超限报警信号、继电控制信号以及角度显示信号的一个或多个。

告警器202c与第二单片机202b电性连接，用于收到角度超限报警信号后进行报警。

继电器202d与第二单片机202b电性连接，用于收到继电控制信号后进行继电控制操作。

显示器202e与第二单片机202b电性连接，用于收到角度显示信号后进行角度显示。

第二电源202f用于进行供电。本实施方式中选择220v电源。

第二供电管理模块202g与第二电源202f、第二无线通信模块202a、第二单片机202b、告警器202c、继电器202d以及显示器202e均电性连接，用于将第二电源202f的电压转换为第二无线通信模块202a、第二单片机202b、告警器202c、继电器202d以及显示器202e的工作电压。

在本实施方式中，第二单片机202b的软件处理流程如图5所示，接收机20启动后，第二单片机202b对硬件、数据等进行初始化，并对硬件电路进行设置，当接收机20接收到数据包后，单片机完成对数据的解析，判断是对接收机20的设置还是接收到的倾角信息，当收到倾角信息后，对数据进行处理，并完成输出，从而进行数据显示、告警或继电器202d控制。在初始化的过程中，会对定时器进行初始化，按照设置周期进行角度信息、负载信息、通信状况、警告信息等输出信息进行更新。

在一实施方式中，第二信号处理板202还包括：负载识别电路，其与第二单片机202b电性连接，用于识别接入的信号是电压检测信号或是电流检测信号。电压检测的输入阻抗一般超过1mω，电流检测的输入阻抗一般低于1kω。通过负载识别电路，可以自动识别电压型、电流型输出，无需用户选择不同接口或不同型号产品，因此该系统可以自动识别接收端所需信号。

综上所述，根据本实施方式的角度监测系统，其采用2.4g无线通信方式，能够保证较快的数据传输速率(可以高达50次/s)和足够的传输距离，实时性好，且便于布施、降低接线成本，不存在电缆损坏问题、可靠性强。另外该角度检测系统中还采用分区域双线性差值的温度补偿方法对不同温度环境下的角度进行修正，提高了角度测量的精度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。