[发明专利]一种基于NB-IoT的物体倾覆预警系统

说明书

本发明公开了一种基于NB‑IoT的物体倾覆预警系统，包括：多个探测器，具有用于固定在被测物体上的外壳、设置在外壳内的PCB线路板以及设置在PCB线路板上的监测电路，监测电路具有固定于PCB印刷线路板中心位置的用于实时感知被测物体的空间运动的六个自由度参数的MEMS惯性传感器模块、用于感知被测物体的周围环境温湿度参数的AM2302环境温湿度监测传感器模块、用于传输自由度参数和环境温湿度参数的NB‑IoT数据模块以及用于对自由度参数和环境温湿度参数进行预处理的32位低功耗STM32F103C单片机；云服务器，与探测器通过广域物联网NB‑IoT基站构成的广域物联网通信连接，用于发出预警信号；以及多个预警终端，通过广域物联网与云服务器通信连接，用于接收预警信号。

技术领域

本发明属于物联网用精密仪器领域，具体涉及一种基于NB-IoT的物体倾覆预警系统。

背景技术

在人们日常生活和生产实践中，在许多场景下需要对敏感设备的运动姿态进行测量与预警，譬如：大型广告牌的倾覆，桥式起重机等大型工程机械工作臂的倾斜，高压输电铁塔杆的倾斜，微楼的倾斜角度监测，电梯运行加速度失常监测，重要资产设备(如保险柜)的非正常移动监测等等。在上述场合下都需要对监测对象的空间运动姿态进行精确测量，若超过安全阈值需要及时报警；或者需要长期监测，掌握其运动变化趋势。就涉及的文献来看，市场上已有对上述设备运动姿态进行远程监测的仪器设备，但大都存在着以＝一个突出的问题采用GPRS/3G/4G等数据传输手段，探测器1功耗较大，无法采用电池供电进行长时间野外职守，运行维护费用较大。因此，需要设计一种能够解决上述问题的物体倾覆预警系统。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于NB-IoT的物体倾覆预警系统。

本发明提供了一种基于NB-IoT的物体倾覆预警系统，具有这样的特征，包括：多个探测器，具有用于固定在被测物体上的外壳、设置在外壳内的PCB线路板以及设置在PCB线路板上的监测电路，监测电路具有固定于PCB印刷线路板中心位置的用于实时感知被测物体的空间运动的六个自由度参数的MEMS惯性传感器模块U2、用于感知被测物体的周围环境温湿度参数的AM2302环境温湿度监测传感器模块U4、用于传输自由度参数和环境温湿度参数的NB-IoT数据模块U3以及用于对自由度参数和环境温湿度参数进行预处理的32位低功耗STM32F103C单片机U1；云服务器，与探测器通过广域物联网NB-IoT基站构成的广域物联网通信连接，用于接收预处理后的自由度参数和环境温湿度参数并根据预处理后的自由度参数和环境温湿度参数得出被测物体的倾角和发生倾覆的危险性等级从而进行判断，进而发出预警信号；以及多个预警终端，通过广域物联网与云服务器通信连接，用于接收预警信号，其中，32位低功耗STM32F103C单片机U1具有Kalman滤波单元以及数据计算单元，Kalman滤波单元用于将被测物体的六个自由度参数进行滤波融合处理，通过最优估计算法得到被测物体的倾角，数据计算单元对六个自由度参数进行递归计算，根据计算出的值来判断被测物体发生倾覆的危险性等级，NB-IoT数据模块U3具有用于设定传输自由度参数和环境温湿度参数的间隔时间的时间设定单元、用于设定环境温湿度参数阈值的阈值设定单元、用于分析环境温湿度参数的数据分析单元以及用于传输自由度参数和环境温湿度参数的数据传输单元，阈值设定单元预先设定一个环境温湿度参数阈值，当数据分析单元分析出采集得到的环境温湿度参数达到环境温湿度参数阈值时，时间设定单元减小自由度参数和环境温湿度参数上传的时间间隔来提高自由度参数和环境温湿度参数的采集频率，从而通过数据传输单元将自由度参数和环境温湿度参数分别传输到Kalman滤波单元进行滤波融合和数据分析单元进行递归计算，得到被测物体的倾角以及发生倾覆的危险性等级，而后将倾角和危险性等级发送到云服务器2进行判断，进而发出预警信号。

在本发明提供的基于NB-IoT的物体倾覆预警系统中，还可以具有这样的特征：其中，六个自由度参数分别为被测物体的沿着X轴的加速度、沿着Y轴的加速度、沿着Z轴的加速度、绕着X轴的转动角度、绕着Y轴的转动角度Y以及绕着Z轴的转动角度。