本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，包括N個節(jié)點、M個分基站、一個主基站和一臺計算機(jī)。節(jié)點包括振動式電磁能量收集裝置、儲能元件、檢測模塊、微控制器、收發(fā)器和天線，振動式電磁能量收集裝置采集振動能量和振動信號，將振動能量傳送給儲能元件，儲能元件給微控制器和收發(fā)器供電，振動式電磁能量收集裝置將振動信號傳送給檢測模塊，檢測模塊判斷當(dāng)前振動信號的強(qiáng)弱及類型，如果當(dāng)前振動信號達(dá)到檢測強(qiáng)度，則微控制器控制收發(fā)器經(jīng)由天線發(fā)出入侵信號；分基站接收與其對應(yīng)節(jié)點發(fā)出的入侵信號，并發(fā)送給主基站，主基站將信號傳送給計算進(jìn)行信號處理。本發(fā)明專利技術(shù)具有能源自給、維修費用低、可靠性高的優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于區(qū)域監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種用于區(qū)域內(nèi)大型機(jī)動車輛通過的實時輔助監(jiān)控的，振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
現(xiàn)今常用的區(qū)域監(jiān)控措施主要包括:視頻監(jiān)控、衛(wèi)星監(jiān)控等。視頻監(jiān)控可以直觀有效的展示區(qū)域狀況，然而其過度依賴于人力資源，且很難實現(xiàn)全天24小時實時監(jiān)控；衛(wèi)星監(jiān)控是通過衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)以達(dá)到監(jiān)視和控制目標(biāo)的一種新途徑，然而其依賴于相當(dāng)強(qiáng)大的監(jiān)控軟件且在惡劣天氣狀況下很難發(fā)揮其作用，且其無法用于民用。考慮現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的諸多不足，研發(fā)一種新型輔助監(jiān)控系統(tǒng)變得尤為重要。近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與通訊節(jié)點網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。這些節(jié)點的潛在應(yīng)用包括構(gòu)建民用基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)檢測系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)以及國家邊境的地面監(jiān)控等。然而，網(wǎng)絡(luò)數(shù)目的增加以及器件尺寸的縮小使得高效電源對于強(qiáng)大的智能傳感器體系來說格外重要。因此，要將如此龐大的網(wǎng)絡(luò)付諸實現(xiàn)，首先需要面臨的問題是如何解決眾多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功耗管理問題。和定期充電的移動電話與便攜式電腦不同，植入式器件需要依靠自身的電池持續(xù)工作。電池不僅增加了傳感器的尺寸與數(shù)量，而且工作時間有限。此外，定期更換電池是一項艱巨的任務(wù)，需要大量的花費。在很多情況下，電池更換也是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所不允許的。要解決這一問題，需要從環(huán)境中收集能量。振動能是自然界中廣泛存在的能量，例如大型機(jī)動車輛行駛在時所產(chǎn)生的振動、柴油機(jī)工作時由于氣缸內(nèi)壓力所引起的軸系振動、風(fēng)速過大時所導(dǎo)致的高層建筑設(shè)施的微振動等等。振動能可以通過壓電換能器、電磁換能器、電容換能器等轉(zhuǎn)化為電能，其量級雖然小，然而低功耗電子器件設(shè)計加工技術(shù)的發(fā)展降低了單個節(jié)點的功耗要求，為智能器件通過收集周圍環(huán)境中的振動能實現(xiàn)自供電提供了可能。專利授權(quán)公告號CN 201788581U設(shè)計了一種遠(yuǎn)程無線振動監(jiān)測系統(tǒng)，可對一些現(xiàn)場運行的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程無線監(jiān)控。該專利技術(shù)采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并由振動檢測節(jié)點系統(tǒng)和GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊組成分布式系統(tǒng)。然而該裝置無法實現(xiàn)自供能，必須采用外部能源持續(xù)功能，此外該裝置很難實現(xiàn)大范圍監(jiān)控且不具備根據(jù)探測到的振動信號判斷振源特性的功能。專利申請公布號CN 104836476A公開了一種壓電式振動能量米集器，把環(huán)境中振動所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。然而盡管壓電式能量采集器輸出電壓很高，因其材料電阻極大，導(dǎo)致其輸出電流很小，在自供能領(lǐng)域的實際應(yīng)用受到很大的局限。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種能源自給、維修費用低、可靠性高的，振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)。—種振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，包括N個節(jié)點、Μ個分基站、一個主基站和一臺計算機(jī)，節(jié)點包括振動式電磁能量收集裝置、儲能元件、檢測模塊、微控制器、收發(fā)器和天線，振動式電磁能量收集裝置采集振動能量和振動信號，將振動能量傳送給儲能元件，儲能元件給微控制器和收發(fā)器供電，振動式電磁能量收集裝置將振動信號傳送給檢測模塊，檢測模塊判斷當(dāng)前振動信號的強(qiáng)弱及類型，如果當(dāng)前振動信號達(dá)到檢測強(qiáng)度，則微控制器控制收發(fā)器經(jīng)由天線發(fā)出入侵信號；分基站接收與其對應(yīng)節(jié)點發(fā)出的入侵信號，并發(fā)送給主基站，主基站將信號傳送給計算進(jìn)行信號處理。本專利技術(shù)一種振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，還可以包括:1、分基站包括振動式電磁能量收集裝置、儲能元件、微控制器、收發(fā)器和天線，振動式電磁能量收集裝置采集振動能量，將振動能量傳送給儲能元件，儲能元件給微控制器和收發(fā)器供電，天線接收節(jié)點發(fā)送來的入侵信號，微控制器控制收發(fā)器將接收到的入侵信號轉(zhuǎn)發(fā)給主基站。2、振動式電磁能量收集裝置，包括兩塊定磁鐵、一塊動磁鐵、線圈、外殼和內(nèi)殼，內(nèi)殼位于外殼內(nèi)部，線圈位于內(nèi)殼和外殼之間，兩塊定磁鐵固定在內(nèi)殼內(nèi)部的上下端部，動磁鐵位于兩塊定磁鐵之間，并且與上下定磁鐵極性相反。3、整數(shù) Ν=1，2，...，η;Μ=1，2，...，η。有益效果:1、電磁式振動能量收集裝置使得節(jié)點在監(jiān)測振動的同時可通過收集周圍環(huán)境中的振動能實現(xiàn)自供電，這一點可以大大減少系統(tǒng)的維護(hù)費用；2、當(dāng)有大型機(jī)動車輛靠近監(jiān)控節(jié)點時，系統(tǒng)可以自動檢測到該信號、發(fā)出警報并顯示出相應(yīng)位置，在減少人力防護(hù)的同時可以大大加強(qiáng)大區(qū)域內(nèi)大型機(jī)動車輛的實時監(jiān)控防護(hù)能力；3、所設(shè)計監(jiān)控節(jié)點內(nèi)置微控制器，可以通過再編程調(diào)整檢測到的振動信號臨界值，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控級別的調(diào)整。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的節(jié)點系統(tǒng)組成框圖；圖3為本專利技術(shù)的分基站系統(tǒng)組成框圖；圖4為本專利技術(shù)的電磁式振動能量收集裝置簡圖；圖5為本專利技術(shù)的工作原理示意圖。【具體實施方式】下面將結(jié)合附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本專利技術(shù)的目的在于設(shè)計一種集振動式能量收集裝置、儲能元件、信號發(fā)射與接收設(shè)備于一體的大區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計用于區(qū)域內(nèi)大型車輛的輔助監(jiān)控，在一定程度可以大大加強(qiáng)安防能力。本專利技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的:所設(shè)計監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要由多個節(jié)點、數(shù)個分基站、一個主基站和一臺計算機(jī)組成。節(jié)點是整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)最為核心的部分，其包括振動式能量收集裝置、儲能元件以及信號發(fā)射裝置，負(fù)責(zé)信號的監(jiān)測與輸出；分基站連接數(shù)個節(jié)點，其負(fù)責(zé)接收節(jié)點所發(fā)出的信號兵將其再次輸出，起中轉(zhuǎn)作當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種振動式自供能地面監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括N個節(jié)點、M個分基站、一個主基站和一臺計算機(jī)，節(jié)點包括振動式電磁能量收集裝置、儲能元件、檢測模塊、微控制器、收發(fā)器和天線，振動式電磁能量收集裝置采集振動能量和振動信號，將振動能量傳送給儲能元件，儲能元件給微控制器和收發(fā)器供電，振動式電磁能量收集裝置將振動信號傳送給檢測模塊，檢測模塊判斷當(dāng)前振動信號的強(qiáng)弱及類型，如果當(dāng)前振動信號達(dá)到檢測強(qiáng)度，則微控制器控制收發(fā)器經(jīng)由天線發(fā)出入侵信號；分基站接收與其對應(yīng)節(jié)點發(fā)出的入侵信號，并發(fā)送給主基站，主基站將信號傳送給計算進(jìn)行信號處理。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉學(xué)廣，韓超，呂紹平，張佳琪，范朝陽，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江;23
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。