[发明专利]一种实现杆塔稳固性监测和预警的系统及方法

权利要求书

1.一种实现杆塔稳固性监测和预警的系统，其特征在于，包括电源模块、数据采集及处理模块和远程终端；

所述电源模块，其与所述数据采集及处理模块连接，用于为所述数据采集及处理模块供电；

所述数据采集及处理模块，其与所述远程终端相连，用于采集杆塔的旋转角速度数据和加速度数据，并对旋转角速度数据和加速度数据进行时间同步，再对已同步的旋转角速度数据和加速度数据进行数据滤波和融合处理，再对经滤波和融合后的旋转角速度数据和加速度数据进行积分计算，得到杆塔的状态信息，并将状态信息传输至所述远程终端；

所述远程终端，其用于存储和分析状态信息，并根据分析结果实现预警。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集及处理模块包括陀螺仪、加速度计、主控制模块和无线传输模块；

所述陀螺仪，其输出端与所述主控制模块的输入端相连，用于采集旋转角速度数据，并将旋转角速度数据传输至所述主控制模块；

所述加速度计，其输出端与所述主控制模块的输入端相连，用于采集加速度数据，并将所述加速度数据传输至所述主控制模块；

所述主控制模块，其输出端与所述无线传输模块相连，用于对加速度数据和旋转角速度数据进行时间同步，并对已同步的旋转角速度数据和加速度数据进行数据滤波和融合处理，再对经滤波和融合后的旋转角速度数据和加速度数据进行积分计算，得到并输出杆塔的状态信息；

所述无线传输模块，其用于将所述主控制模块输出的状态信息传送至所述远程终端。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述陀螺仪为MEMS三轴陀螺仪，用于测量三个轴向的旋转角速度数据；所述加速度计为MEMS三轴加速度计，用于测量三个轴向的加速度数据。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主控制模块包括数据同步模块和数据滤波及融合模块；

所述数据同步模块，用于对旋转角速度数据和加速度数据进行时间同步，并将获得的同步数据传输给所述数据滤波及融合模块；

所述数据滤波及融合模块，用于根据数据滤波与融合算法处理已同步的旋转角速度数据和加速度数据，再对经滤波和融合后的旋转角速度数据和加速度数据进行积分计算，得到杆塔的状态信息。

5.一种实现杆塔稳固性监测和预警的方法，其特征在于，具体包括：

步骤1，采集杆塔的加速度数据和旋转角速度数据；

步骤2，对旋转角速度数据和加速度数据进行时间同步，再对已同步的旋转角速度数据和加速度数据进行数据滤波和融合处理；

步骤3，对经滤波和融合后的旋转角速度数据和加速度数据进行积分计算，得到杆塔的状态信息，并将状态信息传输至远程终端；

步骤4，远程终端存储和分析状态信息，并根据分析结果实现预警。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤1中利用基于MEMS技术的三轴陀螺仪采集旋转角速度数据，且利用基于MEMS技术的三轴加速度计采集加速度数据。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2中利用单片机技术对加速度数据和旋转角速度数据进行时间同步和对已同步的旋转角速度数据和加速度数据进行数据滤波和融合处理。

8.根据权利要求5或7所述的方法，其特征在于，对已同步的旋转角速度数据和加速度数据进行数据融合处理具体包括：依据上一时刻的重力矢量方向的估计值，结合陀螺仪测得的旋转角速度值计算当前时刻的重力矢量方向，再与当前时刻加速度计返回的矢量方向进行加权平均，得到当前矢量方向的最优估计值。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中利用单片机技术对经滤波和融合后的旋转角速度数据和加速度数据进行积分计算，且通过无线传输的方式将状态信息传输至远程终端。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3和步骤4中的状态信息包括杆塔的位置信息、速度信息和/或姿态信息。