一种基于NB-IOT通信的低功耗铁塔倾斜监测设备的制作方法

本技术属于铁搭监测，具体是一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备。

背景技术：

1、随着电子信息技术的快速发展，用于传输电力、辅助信号传输的电力、电信铁塔越来越多，其结构特点是各种塔型均属空间桁架结构，杆件主要由单根等边角钢或组合角钢组成，杆件间连接采用粗制螺栓，靠螺栓受剪力连接，整个塔由角钢、连接钢板和螺栓组成，个别部件如塔脚等由几块钢板焊接成一个组合件，因此热镀锌防腐、运输和施工架设极为方便。铁塔在使用过程中，因地质灾害、年久失修、金属老化等原因引发铁塔倾斜、建筑桥梁坍塌事故偶有发生，容易给人们的日常生活及工农业生产带来了严重的危害。

2、现有电力和铁路通信铁塔的倾斜及姿态监测，主要采用人工定时巡检的方式来进行监测工作，而该种方式容易受人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验和技能技术水平等因素的影响，存在误检、漏检的可能性较大。

技术实现思路

1、为了克服现有现有电力和铁路通信铁塔的倾斜及姿态监测，主要采用人工定时巡检的方式来进行监测工作，容易受人员状态和技能水平的影响，存在误检、漏检的可能性较大的不足，本申请实施例提供一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，通过采用高精度九轴姿态传感技术、nb-iot通信技术和后台管理技术，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出铁塔的当前姿态角度，具有实时监测、数据回传、铁塔定位、时间存储等功能，可提高数据的可靠性。

2、本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，包括监测节点，监测节点设置有多个，多个所述监测节点设置在不同的铁塔上；

4、其中，所述监测节点的内部设置有三轴加速仪、三轴陀螺仪和三轴磁力计；

5、所述三轴加速仪利用产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大电路和滤波电路进行信息采集；

6、所述三轴陀螺仪用与同时测定六个方向的位置、移动轨迹和加速度；

7、所述三轴磁力计根据磁偏角和磁倾角测量磁场并反映出各分量。

8、在一种可能的实现方式中，所述监测节点的输出端连接有网关主机，所述网关主机的输出端连接有后台服务器，所述后台服务器的输出端连接有交换机，所述交换机的输出端连接有用户端。

9、在一种可能的实现方式中，所述监测节点的内部还设置有单片机，所述单片机与三轴加速仪之间的信号、所述单片机与三轴陀螺仪之间的信号以及所述单片机与三轴磁力计之间的信号均双向传输。

10、在一种可能的实现方式中，所述单片机的输入端连接有调理电路，所述调理电路的输入端连接有锂电池，所述调理电路的输出端连接有通信模块，所述通信模块与单片机之间的信号双向传输。

11、在一种可能的实现方式中，所述网关主机依托于nb-iot通信技术，所述通信模块通过nb-iot信号与网关主机进行连接。

12、在一种可能的实现方式中，所述网关主机使用的nb-iot通信技术，上行采用sc-fdma，发射功率为23dbm，下行采用ofdma，发射功率为43dbm，调制方式为qpsk和bpsk。

13、在一种可能的实现方式中，所述后台服务器内部设置有通信服务器、数据处理服务器、存储服务器、web处理服务器，所述后台服务器外设有远程监控。

14、在一种可能的实现方式中，所述调理电路采用低压线性稳压器。

15、综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

16、1.通过采用高精度九轴姿态传感技术、nb-iot通信技术和后台管理技术，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出铁塔的当前姿态角度，具有实时监测、数据回传、铁塔定位、时间存储等功能，可大幅减少监测的人工成本，并提高数据的可靠性、实时性；

17、2.通过利用内置在监测节点内部的锂电池，使锂电池为各个模块供电，并设定休眠时间，可以避免电源长期高负荷状态工作，有利于保证监测节点低功耗工作，提高续航时间。

技术特征：

1.一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于，包括监测节点，其设置有多个，多个所述监测节点设置在不同的铁塔上；

2.如权利要求1所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述监测节点的输出端连接有网关主机，所述网关主机的输出端连接有后台服务器，所述后台服务器的输出端连接有交换机，所述交换机的输出端连接有用户端。

3.如权利要求2所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述监测节点的内部还设置有单片机，所述单片机与三轴加速仪之间的信号、所述单片机与三轴陀螺仪之间的信号以及所述单片机与三轴磁力计之间的信号均双向传输。

4.如权利要求3所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述单片机的输入端连接有调理电路，所述调理电路的输入端连接有锂电池，所述调理电路的输出端连接有通信模块，所述通信模块与单片机之间的信号双向传输。

5.如权利要求4所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述网关主机依托于nb-iot通信技术，所述通信模块通过nb-iot信号与网关主机进行连接。

6.如权利要求5所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述网关主机使用的nb-iot通信技术，上行采用sc-fdma，发射功率为23dbm，下行采用ofdma，发射功率为43dbm，调制方式为qpsk和bpsk。

7.如权利要求2所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述后台服务器内部设置有通信服务器、数据处理服务器、存储服务器、web处理服务器，所述后台服务器外设有远程监控。

8.如权利要求4所述的一种基于nb-iot通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，其特征在于：所述调理电路采用低压线性稳压器。

技术总结
本申请提供了一种基于NB‑IOT通信的低功耗铁塔倾斜监测设备，包括监测节点，监测节点设置有多个，多个监测节点设置在不同的铁塔上，监测节点的内部设置有三轴加速仪、三轴陀螺仪和三轴磁力计，监测节点的输出端连接有网关主机，网关主机的输出端连接有后台服务器，后台服务器的输出端连接有交换机，交换机的输出端连接有用户端，监测节点的内部还设置有单片机，单片机的输入端连接有调理电路，调理电路的输入端连接有锂电池，调理电路的输出端连接有通信模块；其技术要点为：通过采用高精度九轴姿态传感技术、NB‑IOT通信技术和后台管理技术，能够在动态环境下准确输出铁塔的当前姿态角度，有利于提高数据的可靠性。

技术研发人员：彭朝亮,王序,周瑾,周鹏,孙晨,院利军,张志韬,张晓远,罗颖,张岩,刘春波,尹一凡,马占书,张洋,尤哲,王利清,董荣华,张宇鹏,王晟,郭科,赵宁
受保护的技术使用者：通号工程局集团北京研究设计实验中心有限公司
技术研发日：20230621
技术公布日：2024/2/1