一种三轴物流振动监测装置的制作方法

本实用新型涉及加速度振动监测领域，尤其是一种三轴物流振动监测装置。

背景技术：

现代物流行业的快速扩张为人们的生活带来了极大的便利，尤其是伴随着互联网和电子商务的发展，越来越多的人选择便捷的快递到家服务作为生活购物的渠道。快递的过程通常包括订单处理、入库管理、发车调度、货物配送和客户收货多个环节，在货物配送过程中，需要对物品在运输关键节点或者配送全程进行实时监测，尤其是针对一些易碎物品、危险物品或者贵重的精密仪器等物品，实时了解和记录货物在配送途中的运动状态对于保证货物的完好性和安全性十分重要，也便于进行问题责任的认定。因此，亟需一种对配送途中的物品运动状态进行监测的高效率、低功耗且易于装配、状态稳定的振动监测装置。

现有的物流行业的物品监测装置多采用三轴加速度计来检测物品的加速度信号，从而实时反映物品的运动性质。例如专利号为CN104406630A的中国专利文件公开了一种物品运输实时状态监测跟踪装置，包括处理器，在处理器周围分别连接温度传感器、湿度传感器、卫星定位模块、加速度传感器、存储模块以及无线通信模块；处理器实时检测内嵌加速度传感器数据，通过数据处理得到物品当前运动状态，判断运输过程是否存在加速度过载；处理器结合卫星定位模块、温度传感器、湿度传感器相关数据，通过无线通信模块以远程无线传输方式与外部进行数据交互并在存储模块内记录。该专利的处理器根据加速度传感器反馈的三轴加速度、三轴角加速度参数，判断装置当前的空间姿态、运动状态，结合设定参数，对超过设定参数的运动事件进行告警。然而，该专利并未对处理器进行具体说明，无法判定该专利的监测跟踪装置是否能够同时满足高效率和低功耗的要求。

专利号为CN103983805A的中国专利文件公开了一种针对贵重货物运输途中振动监测的加速度记录装置。由MCU单片机、MEMS三轴加速度计、文件系统管理芯片、Flash存储芯片、GPS模块、温湿度传感器、设置按键、LCD液晶显示屏、锂离子电池、电源管理模块等组成。装置可同时对多件运输过程中的货物进行振动加速度及环境数据记录，数据可通过USB接口读出并利用数据后处理软件对运输全程中的振动加速度数据及环境参数绘制历史曲线，从而直观科学地掌握货物全程运输情况，便于准确地查找出事故地点、原因和相关责任人等。该发明成本低、可靠性高、布设灵活，特别适用于易碎物品、危险品特别是精密仪器的运输过程监测。该专利中的微处理器可使用MSP430F149，MSP430F149为16位精简指令集MCU单片机，其数据处理效率较低。

专利号为CN104236635A的中国专利文件公开了一种基于三轴振动传感器的监测系统，包括传感器、信号处理电路、解码处理器和输出装置，其传感器和解码处理器分别连接在信号处理电路的输入和输出端上，输出装置连接在解码处理器的输出端上，传感器为三轴地震动传感器，解码处理器为DSP芯片。该发明实现了小型化的DSP硬件系统，利于减小UGS系统的体积和设置成本，能够方便的实现目标特征提取，如方位角、移动速度等特征点，便于用于自然灾害监控、机械制动监控、车辆监控等领域，同时该系统抗干扰和受安装环境因数影响小，监测结果可靠。然而该专利中的核心处理器包括信号处理电路和DSP解码芯片，产品设计较为复杂，且成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种三轴物流振动监测装置，包括：三轴加速度计，用于按照预定频率测量并输出被测物品的三轴振动幅度数据；位置定位模块，用于实时监测并输出被测物品的位置信息数据；中央处理模块，用于接收三轴振动幅度数据和位置信息数据，并采用ARM单片机对三轴振动幅度数据进行处理，得到超限数据；存储模块，用于对超限数据进行存储。

进一步地，ARM单片机为等于或高于32位的RISC单片机。

优选地，中央处理模块对三轴振动幅度数据进行处理具体为：预先设定三轴振动阈值，当三轴振动幅度数据高于三轴振动阈值时，将三轴振动幅度数据和其对应的位置信息数据整合为超限数据；当三轴振动幅度数据小于或等于三轴振动阈值时，对三轴振动幅度数据和其对应的位置信息数据不进行处理。

进一步地，对应的位置信息数据，是指中央处理器接收的、与三轴振动幅度数据为同一时刻的被测物品的位置信息数据。

优选地，三轴加速度计为三轴石英挠性加速度计，三轴振动幅度数据为被测物品在移动时的三轴线加速度。

进一步地，还包括声光报警模块，当中央处理模块得到超限数据时，声光报警模块进行报警。

优选地，位置定位模块为GPS定位模块。

进一步地，中央处理模块还包括SPI接口单元和JPAG调试接口单元。

优选地，中央处理模块还包括A/D转换单元和RTC时钟单元。

进一步地，存储模块包括Flash存储单元和SRAM存储单元。

优选地，三轴物流振动监测装置还包括电源模块，用于为三轴物流振动监测装置的各个组成部分进行供电。

如上，本实用新型的三轴物流振动监测装置利用低功耗的ARM单片机对数据进行处理，不需要设置单独的解码处理器，能够同时满足高效率和低功耗的要求，具有很好的实用价值。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的三轴物流振动监测装置的组成示意图；

图2为本实用新型的三轴加速度计的检测示意图；

图3为本实用新型的三轴加速度计的组成示意图；

图4为本实用新型的位置定位模块的组成示意图；

图5为本实用新型的中央处理模块的组成示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，不应理解为对本实用新型的限制。

如图1中所示，本实用新型提供一种三轴物流振动监测装置，包括：三轴加速度计10，用于按照预定频率测量并输出被测物品的三轴振动幅度数据；位置定位模块20，用于实时监测并输出被测物品的位置信息数据；中央处理模块30，用于接收三轴振动幅度数据和位置信息数据，并采用ARM单片机对三轴振动幅度数据进行处理，得到超限数据；存储模块40，用于对超限数据进行存储。

本实施例中，三轴加速度计10采用高精度的三轴石英挠性加速度计，如图2所示，该三轴石英挠性加速度计用于测量物品的三轴线振动加速度。石英挠性加速度计具有结构简单、精度高的特点，在惯性导航系统、大地测量系统中有广泛的应用。如图3所示，本实施例中的三轴石英挠性加速度计包括质量检测单元11、第一功放电路单元12、第二功放电路单元13、伺服放大器单元14和混合集成电路单元15，进一步地，还包括分别与三轴石英挠性加速度计的各部分相连接的第一电源管理单元16，第一电源管理单元16为三轴石英挠性加速度计的组成部分进行供电。

本实用新型的位置定位模块20采用GPS定位模块，用于测定被监测的物品所处的地理位置。如图4中所示，位置定位模块20包括GPS芯片21、与GPS芯片21相连接的天线单元22和数据输出接口单元23，利用GPS芯片21能够对物品运输的地址位置进行快速精确的实时监测，且抗干扰能力强、体积小、功耗低，应用范围广泛。

中央处理模块30通过输入端读取三轴加速度计10输出的模拟或数字振动信号和位置定位模块20输出的地理位置信号，统一进行算法处理、格式编码。如图5所示，中央处理模块30采用等于或高于32位的RISC芯片31作为中央处理器。本实施例的中央处理模块30还包括SPI接口单元32、JTAG调试接口单元33、A/D转换单元34、RTC时钟单元35和总线矩阵单元36。SPI接口是一种同步串行外设接口，它可以使单片机与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，其信号线少，协议简单，相对数据速率高。JTAG调试接口用于对DSP进行在线编程与测试。与之前传统生产流程中先对芯片进行预编程后再装到板上相比，可大大加快工程进度。A/D转换单元34采用12位的A/D转换器。进一步地，中央处理模块30还包括分别与其各组成部分相连接的第二电源管理单元37。

进一步地，中央处理模块30对三轴振动幅度数据进行处理具体为：预先设定三轴振动阈值A，当三轴振动幅度数据高于三轴振动阈值A时，将三轴振动幅度数据和其对应的位置信息数据整合为超限数据；当三轴振动幅度数据小于或等于三轴振动阈值A时，对三轴振动幅度数据和其对应的位置信息数据不进行处理。本实用新型仅仅对超限数据进行后续处理，对于正常运输状态的振动幅度数据和位置信息数据则不再存储，这样在保证监测不发生疏漏的同时，便于节省存储空间，提高系统对数据的处理速率。

具体地，上述对应的位置信息数据，是指中央处理器30接收的、与三轴振动幅度数据为同一时刻的被测物品的位置信息数据。

更进一步地，本实用新型的三轴物流振动监测装置还包括声光报警模块38，声光报警模块38中设有蜂鸣器和LED警示灯，当中央处理模块30得到超限数据时，例如自由落体、物品倾斜角度过大或加速度超过预定值等情况时，蜂鸣器进行报警，同时LED警示灯点亮以发出警示信息。

本实用新型中，如图5所示，存储模块40包括Flash存储单元41和SRAM存储单元42。Flash存储单元41可用于存储系统初始化、配置以及算法等程序，SRAM存储单元42可用于进行中央处理中的计算单元与外围接口之间的数据缓存。

更为具体地，本实用新型的三轴物流振动监测装置还包括电源模块50，电源模块50连接于三轴物流振动监测装置的各个组成部分，用于为三轴物流振动监测装置的各个组成部分进行供电。

更进一步地，如图1中所示，本实施例的三轴物流振动监测装置还可以包括通信模块60，通信模块60可采用无线通讯方式，例如可通过GSM、GPRS或WIFI网络通信方式连接于控制中心。当得到超限数据时，三轴物流振动监测装置通过无线通信方式将超限振动信息传输至外部的网络或者控制中心，并记录于存储模块40。

综上所述，本实用新型的三轴物流振动监测装置利用低功耗的ARM单片机对数据进行处理，不需要设置单独的解码处理器，能够同时满足高效率和低功耗的要求，具有很好的实用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。