一种具有远程状态监测的智能界桩

1.本发明涉及智能界桩技术领域，具体为一种具有远程状态监测的智能界桩。


背景技术：

2.界桩作为地界标志的桩子，起到地界标识标志、确权划界的作用。界桩按照用途划分有水利界桩、铁路界桩、公路界桩、自然景区保护界桩、农田保护区界桩等；现在市面安装界桩主要油钢筋混凝土桩、玻璃钢桩、花岗岩桩、塑钢桩等组成，目前国内相关工程中已安装的界桩多为混凝土桩，存在易遭受人为破坏且不易及时发现，边界范围受地形限制巡视极其困难，管理成本很大。
3.大部分界桩的布设间距在50～100m之间，用界桩进行划界标识的范围较大、数量很多，以水库为例，水库的划界范围一般在淹没区周边，一个小(i)型水库的划界周长在5km以上，较大的水库划界周长都在10km以上，而且大部分界桩都布设在没有道路可通行的地方，利用人工对界桩进行巡检时，只能依靠步行巡检，巡检一圈需要耗费很长时间，划界范围较小的一天内可以完成，划界范围较大时甚至需要几天时间，而且不可能每天派人巡检。
4.因此，提出一种具有远程状态监测的智能界桩，通过智慧界桩，利用信息化技术进行远程监管，实现在办公室实时监管和数据存储一体化管理，可远程及时了解界桩位置、是否被盗、是否倾倒等信息，通过远程预警和报警，可精确定位进行现场勘察，能有效地减少巡查人员的排查时间，提高界桩管理人员的工作效率，对界桩区域进行动态监督和管理，通过系统软件可实现确权划界的界桩、边线可视化呈现。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种具有远程状态监测的智能界桩，包括控制器电路板、超广角摄像头、紧急报警按钮、音频麦克风、传感器组、太阳能电池板、磷酸铁锂电池、nb通讯天线、bd定位天线；所述控制器电路板内部包括微控制器、充电控制电路、稳压电源电路、nb通讯模组、bd定位模组，所述充电控制电路、稳压电源电路分别与微控制器连接，所述nb通讯模组、bd定位模组分别通过串口与微控制器连接；所述传感器组包括激光传感器、温湿度传感器、加速度传感器，所述激光传感器、温湿度传感器、加速度传感器、超广角摄像头、紧急报警按钮、音频麦克风分别与微控制器连接。
6.进一步的，所述紧急报警按钮为一个自恢复按钮，其中一个引脚与电源正极连接，另一个引脚与微控制器的io口连接。
7.进一步的，所述音频麦克风通过模拟接口连接至微控制器的模拟输入接口。
8.进一步的，所述激光传感器、温湿度传感器、加速度传感器均分别通过iic接口与微控制器连接。
9.进一步的，所述磷酸铁锂电池分别与充电控制电路、稳压电源电路连接。
10.进一步的，所述nb通讯天线与nb通讯模组连接，所述bd定位天线与bd定位模组连接。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
12.(1)本发明通过设计智能界桩的传感器及控制电路板，实现界桩安装位置的环境数据采集，无人化巡检功能，可以有效的减少巡检人员的人力投入；
13.(2)本发明通过设计智能界桩的位移监测、晃动监测，可实现智能界桩的损坏、丢失预警，有效的解决界桩经常丢失、损坏的情况；
14.(3)本发明具有的一键报警功能，有人员在附近发生状况时，可以通过按下一键报警按钮进行远程报警，可以实现远程的报警快速处理，为界桩赋予了新的功能。
附图说明
15.图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
16.如附图1所示，本发明提供的一种具有远程状态监测的智能界桩，包括控制器电路板、超广角摄像头、紧急报警按钮、音频麦克风、传感器组、太阳能电池板、磷酸铁锂电池、nb通讯天线、bd定位天线；所述控制器电路板内部包括微控制器、充电控制电路、稳压电源电路、nb通讯模组、bd定位模组，所述充电控制电路、稳压电源电路分别与微控制器连接，所述nb通讯模组、bd定位模组分别通过串口与微控制器连接，所述传感器组包括激光传感器、温湿度传感器、加速度传感器，所述激光传感器、温湿度传感器、加速度传感器、超广角摄像头、紧急报警按钮、音频麦克风分别与微控制器连接。
17.所述的微控制器主要用芯片型号stm32l051组成；
18.所述充电控制电路主要由芯片tp4054以及基础元器件构成；
19.所述稳压电源电路主要由芯片tps563201、电感mwsa0503-3r3mt、电容22uf-0805以及部分基础元器件构成；
20.所述nb通讯模组主要由芯片bc260-y、电容100uf-0805以及部分基础元器件构成；
21.所述bd定位模组主要由芯片um220-iv部分基础元器件构成；
22.所述超广角摄像头主要由芯片imx317传感模组、200
°
超广角多片组合镜头构成；
23.所述紧急报警按钮采用m22自恢复防水按钮构成；
24.所述音频麦克风主要由芯片mems3729、以及部分基础元器件构成；
25.所述激光传感器主要由xkc-kl200-v激光反射测距传感器构成；
26.所述温湿度传感主要由sht30芯片以及部分基础元器件构成；
27.所述加速度传感器采用adxl355bez-rl7芯片以及部分基本元器件构成；
28.所述太阳能电池板采用50mm*30mm6v100ma多晶硅太阳能电池板，4片并联构成；
29.所述磷酸铁锂电池采用32700电池4节并联组成；
30.所述nb通讯天线采用fpc-ipex型号天线组成；
31.所述bd定位天线采用20mm*20mm有源双频天线ipex接口组成。
32.具体的，太阳能电池板进行太阳能的采集，使用4块太阳能电池板输出端并联后将输出正极接口连接至充电控制电路中tp4054芯片的输入接口vcc端口上，输入负极接口连接至充电控制电路中tp4054芯片的的电源接口gnd端口上，一个2k电阻的一端连接至tp4054芯片prog端口，另一端连接至gnd端口，实现充电电流的限制功能；
33.磷酸铁锂电池由4节32700电池并联组成，总容量为20000mah，并联后的电池正极连接至充电控制电路中tp4054芯片的bat端口上，同时连接至稳压电源电路所使用的tps563201芯片的vin端口，磷酸铁锂电池的负极连接至充电控制电路中tp4054芯片gnd接口和稳压电源电路所使用的tps563201芯片的gnd端口；
34.稳压电源电路中tps563201芯片的out端口输出稳定的3.3v电压，用于给系统提供稳定电源；
35.nb通讯模组的vcc接口连接至稳压电源电路的vout输出接口，使用3.3v电压进行模组电源供给，模组的ant接口连接至nb通讯天线，nb通讯天线采用fpc天线，粘贴至界桩顶部非金属材质上，nb通讯模组的tx、rx、psm_int接口别连接至微控制器uart1的rx、tx接口和pa2接口，nb通讯模组通过通用异步串口与微控制器进行通讯，微控制器通过at指令集对nb通讯模组进行配置后，创建网络连接，连接至云服务器，与云服务器进行数据交互。
36.bd定位模组的vcc接口连接至稳压电源电路的vout输出接口，使用3.3v电压进行模组电源供给，模组的ant接口连接至bd定位天线，用于接收北斗导航卫星的信号；模组的tx、rx接口分别连接至微控制器uart2的rx、tx接口，bd定位模组通过通用异步串口与微控制器进行通讯。
37.超广角摄像头的vcc接口连接至稳压电源电路的vout输出接口，使用3.3v电压给超广角摄像头供电，scl、sda接口连接至微控制器的scl、sda接口，d0-d7连接至微控制器的pb0-pb7接口，微控制器在需要进行图像采集时通过iic接口控制超广角摄像头进行图像采集控制，并通过d0-d7进行数据传输，将图像的rgb信息传输至微控制器，用于抓拍图像的上传。
38.紧急报警按钮为一个自恢复按钮，其中一个引脚连接至稳压电源电路的vout输出接口，另一个引脚连接至微控制器的pa1接口，微控制器通过检测该pa1接口的输入电平变化来判断按钮是否按下，当检测到按钮状态为按下状态时，触发报警程序，自动上传报警信息至服务器，实现远程报警功能。
39.音频麦克风用于采集当前环境音频，其out接口为模拟信号输出接口连接至微控制器的的模拟输入接口pa3，当需要进行环境音频信息采集时，微控制器采集音频模拟信号，并将信号进行音频编码，并根据当前任务需要上传至服务器。
40.激光传感器安装在界桩本体侧方，有效检测距离3-5米，激光传感器的信号输出端out接口连接至微控制器的pa4接口，当有人员经过界桩时，激光反射传感器检测到有障碍物信号，即判断有物体或者人员穿过界桩，激光传感器的信号输出信号电平变化，微控制器检测到信号发生变化，触发一次上报事件，可将当前图像信息上报至服务，可根据需要打开此功能，实现虚拟电子围栏功能。
41.温湿度传感器使用sht30芯片，内部集成温度、湿度传感器，通过iic接口连接至微控制器，温湿度传感器的scl接口连接至微控制器的scl接口，温湿度传感器的sda接口连接至微控制器的sda接口，具有低功耗特点，当微控制器需要采集温湿度数据时，唤醒温湿度传感器，开始测量，并转换数据，得到当前温湿度数据用于信息上报。
42.加速度传感器采用高精度、低功耗3轴加速度传感器，通过iic接口连接至微控制器，加速度传感器的scl接口连接至微控制器的scl接口，加速度传感器的sda接口连接至微控制器的sda接口同时中断输出引脚连接至微控制器的pa4接口，当各个轴的加速度变化超
过设定阈值后将产生中断信号触发微控制器，微控制器唤醒后读取当前加速度值，同时计算出角度值，即可获得当前界桩的倾斜或者晃动的变化量，并根据设定阈值选择是否上报服务器，以实现界桩的异动唤醒功能。
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。