一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法及系统与流程

本发明属于通信铁塔维护技术领域，特别是涉及一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法及系统。

背景技术：

目前通信铁塔主要由人工进行检测和维护，少量由铁塔在线监测系统实现，但在线监测均没有考虑铁塔摆动对监测参数的影响，会引发错误预警从而产生较大损失。为此，提出一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法及系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是通信铁塔传感器监测数据出现误差时的识别和处理的问题，提出一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法及系统。其中摆动强弱根据铁塔垂直摆动的加速度判断。

本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块传输至系统，系统对传感数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。

基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。

本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，在塔体一定位置(如塔顶)安装加速度传感器检测铁塔摆动加速度，在通信铁塔上安装传感器检测传感器数据。

本发明提出的基于摆动强弱的传感器数据处理系统，包括定时同步采集传感器数据和加速度数据模块、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理模块。

1、定时同步采集传感器数据和加速度数据模块：部署的各传感器定时采集传感数据，记为x；部署的加速度传感器定时采集加速度数据，记为y；加速度传感器和各传感器同步采集数据。

2、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理模块：系统首先判断铁塔摆动强弱，然后判断传感器数据是否需要进行处理；如果y≤Y，其中Y是事先设置的摆动强弱分界值，则系统判断此时为弱摆动，不需要对传感器数据进行处理，返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块；否则系统提取传感数据x的N个历史数据，记为x₁～x_N，其中N是事先设置的正整数，计算平均值a＝(x₁+x₂+…+x_N)/N，如果|x-a|/a>X，其中X是事先设置的传感数据最大偏离值，则删除传感数据x并返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块；如果|x-a|/a≤X，则系统判定传感器数据x有效，不需要对传感器数据进行处理，返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块。

基于摆动强弱的传感器数据处理系统的系统框图，如图3所示。

本发明提出一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法，该方法实现按照如下步骤：

步骤1、初始化数据。

系统设置摆动强弱分界值Y(当实际摆动加速度大于Y时则为强摆动，否则为弱摆动)、传感数据最大偏离值X、正整数N。

步骤2、定时同步采集传感器数据和加速度数据。

部署的各传感器定时采集传感数据，记为x；部署的加速度传感器定时采集加速度数据，记为y；加速度传感器和各传感器同步采集数据。

步骤3、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理。

系统首先判断铁塔摆动强弱，然后计算传感器数据偏离值。如果y≤Y，则系统判断此时为弱摆动，不需要对传感器数据进行处理，返回步骤2；否则系统提取x的N个历史传感数据x₁～x_N，计算平均值a＝(x₁+x₂+…+x_N)/N，如果|x-a|/a>X，则删除该检测值x并返回步骤2；如果|x-a|/a≤X，则系统判定此时的传感器数据x有效，不需要对传感器数据进行处理，返回步骤2。

基于摆动强弱的传感器数据处理方法的方法流程图如图4所示。

本发明的方法及系统具有以下两个优点：

(1)本发明通过判断铁塔摆动对传感器检测的影响，可以有效消除监测数据的误差。

(2)本发明实现了数据监测误差自动判断和处理，提高了铁塔参数检测准确性。

附图说明

图1是本发明的应用场景示意图；

图2是本发明的应用场景整体系统架构图；

图3是本发明的系统框图；

图4是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明优选实施例作详细说明。

本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块传输至系统，系统对传感数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。

基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。

本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，在塔体一定位置(如塔顶)安装加速度传感器检测铁塔摆动加速度，在通信铁塔上安装传感器检测传感器数据。

本发明实施例以倾角传感器数据监测为例，其他传感器数据监测类似，其方法及系统实现如下：

本发明提出的基于摆动强弱的传感器数据处理系统，包括定时同步采集传感器数据和加速度数据模块、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理模块。

1、定时同步采集传感器数据和加速度数据模块：本实施例中，部署在铁塔顶部的倾角传感器定时(本实施例中采样间隔为T＝1s)采集倾角传感数据，记为x；部署在铁塔固定位置(如塔顶)的加速度传感器定时(本实施例中采样间隔为T＝1s)采集加速度数据，记为y；加速度传感器和其他传感器是同步采集数据的。本实施例中，采集传感数据x＝10°，y＝0.12m/s²。

2、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理模块：系统首先判断铁塔摆动强弱，然后判断传感器数据是否需要进行处理；如果y≤Y，其中Y是事先设置的摆动强弱分界值，则系统判断此时为弱摆动，不需要对传感器数据进行处理，返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块；否则系统提取传感数据x的N个历史数据，记为x₁～x_N，其中N是事先设置的正整数，计算平均值a＝(x₁+x₂+…+x_N)/N，如果|x-a|/a>X，其中X是事先设置的传感数据最大偏离值，则删除传感数据x并返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块；如果|x-a|/a≤X，则系统判定传感器数据x有效，不需要对传感器数据进行处理，返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块。本实施例中，设置Y＝0.1m/s²，X＝2，N＝5，y＝0.12>Y，系统提取x的历史5个传感数据x₁～x₅分别为x₁＝1°,x₂＝3°,x₃＝2°,x₄＝2°,x₅＝2°，a＝(x₁+x₂+…+x₅)/5＝2°，|x-a|/a＝4>X＝2，则删除检测数据x并返回定时同步采集传感器数据和加速度数据模块。

本发明提出一种基于摆动强弱的传感器数据处理方法，该方法实现按照如下步骤：

步骤1、初始化数据。

系统设置摆动强弱分界值Y(当实际摆动强度大于X时则为强摆动，否则为弱摆动)、传感数据最大偏离值X、正整数N。本实施例中，Y＝0.1m/s²，X＝2，N＝5。

步骤2、定时同步采集传感器数据和加速度数据。

本实施例中，部署在铁塔顶部的倾角传感器定时(本实施例中采样间隔为T＝1s)采集倾角传感数据，记为x；部署在铁塔固定位置(如塔顶)的加速度传感器定时(本实施例中采样间隔为T＝1s)采集加速度数据，记为y；加速度传感器和其他传感器是同步采集数据的。本实施例中，采集传感数据x＝10°，y＝0.12m/s²。

步骤3、判断铁塔摆动强弱并进行传感器数据处理。

系统首先判断铁塔摆动强弱，然后判断传感器数据是否需要进行处理；如果y≤Y，则系统判断此时为弱摆动，不需要对传感器数据进行处理，返回步骤2；否则系统提取传感数据x的N个历史数据x₁～x_N，计算平均值a＝(x₁+x₂+…+x_N)/N，如果|x-a|/a>X，则删除传感数据x并返回步骤2；如果|x-a|/a≤X，则系统判定传感器数据x有效，不需要对传感器数据进行处理，返回步骤2。本实施例中，y＝0.12>Y，系统提取x的历史5个传感数据x₁～x₅分别为x₁＝1°,x₂＝3°,x₃＝2°,x₄＝2°,x₅＝2°，a＝(x₁+x₂+…+x₅)/5＝2°，|x-a|/a＝4>X＝2，则删除检测数据x并返回步骤2。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。