一种用于被动防护网监测的双供能型传感器的制作方法

1.本发明涉及铁路监测领域，特别是一种用于被动防护网监测的双供能型传感器。


背景技术：

2.我国西南山区地质灾害频发，对铁路运营安全带来了极大风险。通常多采用加固的方式开展治理，但是落石的发生具有偶发性与随机性，因此在上述地段需布置被动防护网对落石进行拦截，防止入侵铁路。铁路部门非常关心这些区域是否发生了落石以及落石对既有铁路和防护网的影响，因此需要一种可以在复杂恶劣环境下长期稳定工作的传感器，配合视频开展监测。
3.在本领域中，防护网监测的传感器布设在铁路沿线，采用有线供电时，电缆施工难度大，成本高，往往推荐采用太阳能供电方式。但西南地区冬季多阴雨天气，且植被茂密，太阳能板易受遮挡，严重影响太阳能充电效率，严重制约传感器的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的铁路防护网监测传感器采用太阳能供电时，部分地区太阳能利用率低，严重制约传感器的使用寿命的问题，提供一种用于被动防护网监测的双供能型传感器。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，包括振动传感器，所述振动传感器用于连接于防护网立柱，测量所述防护网立柱受到落石冲击后的振动加速度，所述振动传感器包括壳体，所述壳体上设有振动能量收集模块和太阳能板，所述壳体内设有电池，所述振动能量收集模块和所述太阳能板均连接所述电池，所述振动能量收集模块能够收集列车通过时铁路轨道及其附近道路产生的振动机械能并将其转换成电能为所述电池充电，所述太阳能板能够为所述电池充电。
7.采用本发明所述的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，所述振动能量收集模块和所述太阳能板能够以互补形式共同作为所述电池的能量补给来源，弥补了连续阴雨天气以及植被茂密环境下的太阳能充电效率低的问题，提高了所述电池的储能，可有效延长传感器的待机时间，延长使用寿命，该传感器结构简单，使用方便，效果良好。
8.优选地，所述振动能量收集模块通过第四螺栓连接于所述壳体。
9.优选地，所述振动传感器还包括并联接口模块、太阳能控制器和核心控制板，所述并联接口模块、所述太阳能控制器和所述核心控制板设于所述壳体内部，所述太阳能板连接所述太阳能控制器，所述太阳能控制器和所述振动能量收集模块分别连接所述并联接口模块，所述并联接口模块连接所述电池，所述电池连接所述核心控制板。
10.进一步优选地，所述核心控制板采用低功耗技术，通过mcu降频及休眠、设备状态控制、rtc定时唤醒等软件手段和硬件平台低功耗设计，延长设备待机时间。
11.进一步优选地，所述壳体内部用硅胶进行填充，防止外部冲击落石对所述壳体内
部的所述核心控制板带来振动，起缓冲固定作用，同时减少共振，提高测量精度。
12.进一步优选地，所述核心控制板包括无线通信模块，所述无线通信模块用于将采集的振动加速度以无线方式传输回数据中心，减少有线布设。
13.进一步优选地，所述并联接口模块包括两个并联的二极管，两个所述二极管的阳极输入端分别连接所述太阳能控制器和所述振动能量收集模块，两个所述二极管的阴极相连作为输出端与所述电池的充电端口连接。
14.优选地，所述振动能量收集模块包括整流电路、充电电路和若干个振动能量收集单元，所有所述振动能量收集单元连接所述整流电路，所述整流电路连接所述充电电路，所述充电电路连接所述电池。
15.采用这种结构，多个所述振动能量收集单元形成阵列式集成，既保证了输出功率又缩小了器件的整体尺寸，所述整流电路能够将所述振动能量收集单元产生的交流电转化为直流电，为所述电池充电。
16.进一步优选地，每个所述振动能量收集单元包括能够相对运动的两个部件，其中一个所述部件上设置感应线圈，另一个所述部件上设置磁体。
17.优选地，所述振动传感器通过夹具可拆卸连接于所述防护网立柱。
18.进一步优选地，所述夹具包括夹具主体和活动夹耳，所述夹具主体和所述活动夹耳可拆卸连接形成卡接部，所述卡接部上设有第一螺栓，所述卡接部卡接于所述防护网立柱，并通过所述第一螺栓紧固。
19.采用这种结构，所述夹具采用两部分以便快速安装和拆卸于所述防护网立柱上。
20.进一步优选地，所述夹具主体和所述活动夹耳通过第二螺栓可拆卸连接组装，所述壳体通过第三螺栓与所述夹具主体可拆卸连接。
21.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
22.1、本发明所述的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，所述振动能量收集模块和所述太阳能板能够以互补形式共同作为所述电池的能量补给来源，弥补了连续阴雨天气以及植被茂密环境下的太阳能充电效率低的问题，提高了所述电池的储能，可有效延长传感器的待机时间，延长使用寿命，该传感器结构简单，使用方便，效果良好；
23.2、本发明优选的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，将所述太阳能板、所述太阳能控制器、所述电池、所述核心控制板以及所述并联接口模块集于一体设计，设备体积得到有效控制，同时内部集成所述无线通信模块，数据传输无需有线布设，简化施工步骤，实现野外施工的快速部署；
24.3、本发明优选的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，通过所述夹具主体和所述活动夹耳可拆卸连接形成卡接部再连接于所述防护网立柱，不会对所述防护网立柱造成任何结构破坏，可进行快速安装及拆卸，通过所述第三螺栓可灵活调整所述壳体在所述夹具上的固定方向，以便所述壳体表面安装的所述太阳能板位置朝向最佳，最大限度地提高太阳能充电效率。
附图说明
25.图1为用于被动防护网监测的双供能型传感器的安装示意图；
26.图2为用于被动防护网监测的双供能型传感器的结构示意图；
27.图3为振动能量收集模块和振动传感器的连接示意图；
28.图4为夹具的结构示意图；
29.图5为振动传感器的结构示意图；
30.图6为核心控制板的结构示意图。
31.图中标记：1-夹具，11-第三螺栓，12-第一螺栓，13-第二螺栓，14-夹具主体，15-活动夹耳，2-振动能量收集模块，21-第四螺栓，3-振动传感器，31-壳体，32-太阳能板，33-电池，34-并联接口模块，35-无线通信模块，36-太阳能控制器，37-核心控制板，4-防护网立柱。
具体实施方式
32.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例
35.如图1至图6所示，本发明所述的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，包括夹具1、振动能量收集模块2和振动传感器3，所述振动传感器3能够通过所述夹具1可拆卸连接于所述防护网立柱4，测量所述防护网立柱4受到落石冲击后的振动加速度。
36.如图5和图6所示，所述振动传感器3包括壳体 31、太阳能板 32、电池33、并联接口模块34、太阳能控制器36和核心控制板37，所述壳体31上设置所述振动能量收集模块2和所述太阳能板32，所述壳体31内设置所述电池33、所述并联接口模块34、所述太阳能控制器36和所述核心控制板37，并通过有机硅胶进行填充，固定所述壳体31内的各个元器件，防止外部冲击落石对所述壳体31内部的元器件带来振动，起缓冲固定作用，同时减少共振，提高测量精度，所述太阳能板32嵌于所述壳体31外表面，如图3所示，所述振动能量收集模块2通过第四螺栓21连接于所述壳体31外表面。
37.在一个具体的实施方式中，所述核心控制板37采用低功耗技术，通过mcu降频及休眠、设备状态控制、rtc定时唤醒等软件手段和硬件平台低功耗设计，延长设备待机时间，所述核心控制板37包括433mhz的无线通信模块35，所述无线通信模块35用于将采集的振动加速度以无线方式传输至临近的无线网关，最终传回数据中心，实现报警与视频联动，433mhz的所述无线通信模块35具有高穿透、高绕射、远距离传输等特点，同时无线通信可以减少通信布线，降低施工成本，适合野外山区条件下的数据传输。
38.在一个具体的实施方式中，所述振动能量收集模块2包括整流电路、充电电路和若干个振动能量收集单元，每个所述振动能量收集单元包括能够相对运动的两个部件，其中一个所述部件上设置感应线圈，另一个所述部件上设置磁体，多个所述振动能量收集单元形成阵列式集成，既保证了输出功率又缩小了器件的整体尺寸，所述感应线圈和所述磁体在列车通过时铁路轨道及其附近道路产生的振动发生相对运动，产生感应电流，所有所述振动能量收集单元集成后的输出连接所述整流电路的输入端，所述整流电路能够将所述振动能量收集单元产生的交流电转化为直流电，所述整流电路的输出端连接所述充电电路的输入端，所述充电电路用于将所述整流电路收集的电能存储至所述电池33。
39.在一个具体的实施方式中，所述太阳能板32的输出端与所述太阳能控制器36的输入端口连接，所述太阳能控制器36的输出端用于将电能存储至所述电池33。
40.在一个具体的实施方式中，所述并联接口模块34包括两个并联的二极管，两个所述二极管的阳极输入端分别连接所述太阳能控制器36的输出端和所述充电电路的输出端，两个所述二极管的阴极相连作为输出端与所述电池33的充电端口连接，所述电池33的放电端口与所述核心控制板37的电源端口连接，为所述核心控制板37提供电源。
41.在一个具体的实施方式中，如图4所示，所述夹具1包括夹具主体14和活动夹耳15，所述夹具主体14和所述活动夹耳15通过第二螺栓13可拆卸连接形成卡接部，如图2所示，所述卡接部上设有第一螺栓12，所述卡接部卡接于所述防护网立柱4并通过所述第一螺栓12紧固，所述壳体31通过第三螺栓11与所述夹具主体14可拆卸连接；采用这种结构，所述夹具1采用两部分以便快速安装和拆卸于所述防护网立柱4上。
42.本实施例所述的一种用于被动防护网监测的双供能型传感器，所述振动能量收集模块2和所述太阳能板32能够以互补形式共同作为所述电池33的能量补给来源，弥补了连续阴雨天气以及植被茂密环境下的太阳能充电效率低的问题，提高了所述电池33的储能，可有效延长传感器的待机时间，延长使用寿命；该传感器将所述太阳能板 32、所述太阳能控制器 36、所述电池 33、所述核心控制板37以及所述并联接口模块34集于一体设计，设备体积得到有效控制，同时内部集成所述无线通信模块35，数据传输无需有线布设，简化施工步骤，实现野外施工的快速部署；通过所述夹具主体14和所述活动夹耳15可拆卸连接形成卡接部再连接于所述防护网立柱4，不会对所述防护网立柱4造成任何结构破坏，可进行快速安装及拆卸，通过所述第三螺栓11可灵活调整所述壳体31在所述夹具1上的固定方向，以便所述壳体31表面安装的所述太阳能板32位置朝向最佳，最大限度地提高太阳能充电效率；该传感器结构简单，使用方便，效果良好。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。