CN107727379B - 基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统及控制方法，包括紧绳器报警处理系统、驾驶台集中监视系统和LoRa无线传输网络；紧绳器报警处理系统设在每个紧绳器中，对紧绳器的状态进行实时监测，当货物捆绑绳索断裂时进行报警；驾驶台集中监视系统用于接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，提醒驾驶员及时处理。本发明的监测及报警系统能对车辆上的紧绳器进行实时监测，当出现货物捆绑绳索断裂时可以实时进行报警，具有安全稳定、抗干扰能力强、传输速度快等优点。

Description

基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统及控制方法

技术领域

本发明属于监测技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统及控制方法。

背景技术

汽车装载完货物，通常要用绳索将货物紧固于汽车，绳索的紧固往往依靠人工拉动，而人工紧绳的缺陷是力量小，不易使货物紧固，运输中，震动容易使绳索松动，绳索松动会使货物移位，造成汽车载重偏重，进而容易导致运输事故，影响运输安全。

目前，市场上虽然出现了一些紧绳装置，但结构较为复杂，且多为手动结构，容易导致紧绳器两端受力不均，造成绳索的松动，不能适时收紧绳索，容易发生脱落。且这些紧绳装置不带有自动监测模块，无法对紧绳装置进行实时监测和报警，影响了运输的安全。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统及控制方法，该监测及报警系统能对车辆上的紧绳器进行实时监测，当货物捆绑绳索断裂时可以实时进行报警，具有安全稳定、抗干扰能力强、传输速度快等优点。

技术方案：本发明所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，包括：

紧绳器报警处理系统，该系统设在每个紧绳器中，对紧绳器的状态进行实时监测，当紧绳器的货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统；

所述的紧绳器报警处理系统包括电源、DC-DC升压变换器、微动开关、无线发送模块、单片机处理器、地址设定拨码开关，所述的电源通过微动开关与DC-DC升压变换器的输入端连接，所述DC-DC升压变换器的输出端分别连接有无线发送模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端还连接有地址设定拨码开关，单片机处理器的输出端连接有无线发送模块；

驾驶台集中监视系统，该系统设在驾驶室中，用于接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理；

所述的驾驶台集中监视系统包括电源、DC-DC降压变换器、无线接收模块、单片机处理器、报警指示灯、报警蜂鸣器、蜂鸣器驱动电路，所述的电源通过DC-DC降压变换器分别连接有无线接收模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端连接有无线接收模块，所述单片机处理器的输出端分别连接有报警指示灯、蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接有报警蜂鸣器；

所述的无线发送模块采用LoRa无线发送模块，无线接收模块采用LoRa无线接收模块。

进一步的，所述紧绳器报警处理系统中的电源采用1节5号碱性电池；驾驶台集中监视系统中的电源采用货车蓄电池。

进一步的，所述微动开关安装在紧绳器右盖板内侧，并通过弹簧与离合机构中的止回棘爪相连接。

进一步的，所述报警指示灯采用红色高亮发光管，且一个报警指示灯对应一个紧绳器。

进一步的，所述报警蜂鸣器采用压电式蜂鸣器；采用PNP功率晶体管作为蜂鸣器驱动电路。

进一步的，所述离合机构包括推进棘爪、止回棘爪和松绳气缸组件，所述推进棘爪安装在板式活塞板上，所述止回棘爪安装在主壳体上，所述松绳气缸组件包括松绳手动拉环、凸轮、气缸活塞杆、气缸缸体、活塞、气缸盖板和螺销，所述手动拉环端部螺纹与气缸活塞杆端部螺纹适配连接，所述凸轮内孔与传动轴动配、凸轮凸部处与螺销适配，所述气缸缸体内有气缸活塞杆一端与活塞相配、另一端与手动拉环连接，气缸缸体底部平面与气道板连接，端面与气缸盖板连接，螺销与气缸活塞杆连接。

本发明还公开了上述一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）将紧绳器报警处理系统安装在车辆上的各个紧绳器的动力驱动机构中，并设定各个紧绳器的地址拨码开关；

（2）在车辆行驶过程中，紧绳器报警处理系统对紧绳器的状态进行实时监测，当紧绳器的货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统；

（3）驾驶台集中监视系统接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理；

（4）驾驶员根据对应的闪烁报警灯找出发生故障的紧绳器，并作出及时处理。

进一步的，具体的：

正常时，最快2秒左右，紧绳器收紧1次，棘轮的棘齿行进1个齿，行进过程中，带动止回棘爪有个摆动动作，在棘齿的齿尖与止回棘爪接触时，这个摆动最大，通过弹簧就使微动开关闭合，报警系统得电，向驾驶台发送信息，此时的信息是正常紧绳信息，驾驶台系统收到后，发光管照样显示，但蜂鸣器不叫；

当断绳时，相当于绳子一直是松的，紧绳器一直在收紧，这时棘轮的棘齿大概0.5秒就行进1个齿，微动开关就要闭合1次，发出1次信息，此时的信息是真正的报警信息，驾驶台系统收到后，发光管亮，蜂鸣器也要叫；

驾驶台监视系统根据收到某一紧绳器信息的间隔时间，由驾驶台单片机处理器来判断是正常的紧绳信息还是报警信息。

有益效果：本发明的监测及报警系统能对车辆上的紧绳器进行实时监测，当货物捆绑绳索断裂时可以实时进行报警，具有安全稳定、抗干扰能力强、传输速度快等优点。

附图说明

图1为本发明的紧绳器报警处理系统结构框图；

图2为本发明的驾驶台集中监视系统结构框图；

图3为本发明的无线传输系统结构框图；

图4为紧绳器的离合机构一侧示意图；

图5为图4的另一侧示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1到图3所示的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，包括：

紧绳器报警处理系统，该系统设在每个紧绳器中，对紧绳器的状态进行实时监测，当货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统。

所述的紧绳器报警处理系统包括电源、DC-DC升压变换器、微动开关、无线发送模块、单片机处理器、地址设定拨码开关，所述的电源通过微动开关与DC-DC升压变换器的输入端连接，所述DC-DC升压变换器的输出端分别连接有无线发送模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端还连接有地址设定拨码开关，单片机处理器的输出端连接有无线发送模块。

当某个货物捆绑绳索断裂时，触动微动开关闭合，电池通过微动开关向报警处理系统供电，单片机处理器将此紧绳器地址信息、报警信息通过无线发送模块，传送给驾驶台集中监视系统。

本系统中，采用1节普通5号碱性电池（1.5V）为电源，以提高紧绳器电源通用性；

由于单片机处理器、无线发送模块的供电电压为3.6V，因此需采用DC-DC boost升压电路，将1.5V电池电压升到3.6V，使单片机处理器、无线发送模块能正常工作；

采用微动开关作为报警触发装置，同时微动开关也作为电池供电开关，当货物捆绑绳索未断裂时，微动开关断开，电池完全不耗电，极大地提高了电池使用时间。

地址设定拨码开关，用于设定紧绳器地址信息，货车所用各紧绳器的地址需各不相同，系统中采用6位拨码开关，可设置64个不同地址，能满足绝大部分货车所需紧绳器数量。

无线发送模块采用源自军用战术通信系统的LoRa调制技术模块，可极大抑制同频干扰，且具有极低功耗等优势，适应小数据量在复杂环境中的无线通信。

驾驶台集中监视系统，该系统设在驾驶室中，用于接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理。

所述的驾驶台集中监视系统包括电源、DC-DC降压变换器、无线接收模块、单片机处理器、报警指示灯、报警蜂鸣器、蜂鸣器驱动电路，所述的电源通过DC-DC降压变换器分别连接有无线接收模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端连接有无线接收模块，所述单片机处理器的输出端分别连接有报警指示灯、蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接有报警蜂鸣器。

货车蓄电池电压一般在24~29V之间，由于单片机处理器、无线接收模块的供电电压为3.6V，因此需采用DC-DC buck降压电路，将蓄电池电压降到3.6V，使单片机处理器、无线发送模块能正常工作；

报警指示灯采用红色高亮发光管，报警蜂鸣器采用压电式蜂鸣器，由于蜂鸣器所需工作电流较大，系统中采用PNP功率晶体管作为驱动电路。

为了使驾驶员能辨别哪个紧绳器发生报警，系统中对应每个紧绳器有一个报警指示灯，而报警蜂鸣器则是共用一个。

无线接收模块采用源自军用战术通信系统的LoRa调制技术模块，可极大抑制同频干扰，且具有极低功耗等优势，适应小数据量在复杂环境中的无线通信。

无线信息传输系统（如图3所示）

各紧绳器报警处理系统和驾驶台集中监视系统之间采用无线传输方式，由于货车运输过程中绝大部分时间处于高速移动状态，环境也比较复杂，干扰较大，加之紧绳器报警处理系统由1节普通碱性电池供电，因此无线信息传输系统要具有抗干扰能力强、功耗低、传输速度快等特点。

系统中采用源自军用战术通信系统的LoRa调制技术无线收发模块，LoRa是基于线性调频扩频调制，保持了像FSK调制相同的低功耗特性，线性扩频技术由于其可以实现低功耗长距离通信，且具有抗干扰鲁棒性极强等优点，已在军事和空间通信领域使用了数十年，而LoRa是将线性扩频技术用于商业用途的一种低成本实现技术。

系统中使用LoRa无线通信发送、接收模块，可极大抑制同频干扰，且具有极低功耗等优势，发送模块以+20dBm/-100mW 的恒定射频功率输出，接收模块具有-148dBm的高接收灵敏度。

紧绳器报警处理系统中的微动开关与紧绳器的离合机构连接，紧绳器的离合机构如下：

如图4和图5所示的一种自动恒张力气动紧绳器离合机构，包括推进棘爪5、止回棘爪25和松绳气缸组件，所述推进棘爪5安装在板式活塞板上，所述止回棘爪25安装在主壳体15上，微动开关36安装在紧绳器右盖板内侧，并通过弹簧与止回棘爪25相连接。所述松绳气缸组件包括松绳手动拉环26、凸轮27、气缸活塞杆28、气缸缸体29、活塞、气缸盖板30和螺销31，所述手动拉环26端部螺纹与气缸活塞杆28端部螺纹适配连接，所述凸轮27内孔与传动轴61动配、凸轮凸部33处与螺销31适配，所述气缸缸体29内有气缸活塞杆28一端与活塞相配、另一端与手动拉环26连接，气缸缸体29底部平面与气道板连接，端面与气缸盖板30连接，螺销31与气缸活塞杆28连接。

本离合松绳时有两种方法：

a.气动离合：压缩空气从直角快插进入通气固定件B、换向通气导柱，拨动开关手柄带动开关通气套向下滑动使换向通气导柱中气路与气缸缸体29连通，压缩空气进入气缸缸体29推动活塞、活塞杆28作轴向移动，活塞杆上的螺销31推动凸轮27作圆周运动，凸轮27的斜坡推动推进棘爪5、止回棘爪25作离心运动，使其与棘轮62脱开从而达到松绳的目的。

b.手动离合：当压缩空气意外中断、松绳气缸不能正常工作时，将松绳手动拉环26端部螺纹旋入活塞杆28端部，拉动手动拉环26带动活塞杆28、带动凸轮27作圆周运动，凸轮27的斜坡推动推进棘爪5、止回棘爪25作离心运动，使其与棘轮62脱开从而达到松绳的目的。

上述一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）将紧绳器报警处理系统安装在车辆上的各个紧绳器的动力驱动机构中，并设定各个紧绳器的地址拨码开关；

（2）在车辆行驶过程中，紧绳器报警处理系统对紧绳器的状态进行实时监测，当货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统；

（3）驾驶台集中监视系统接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理；

（4）驾驶员根据对应的闪烁报警灯找出发生故障的紧绳器，并作出及时处理。

具体的控制过程如下：

正常时，最快2秒左右，紧绳器收紧1次，棘轮的棘齿行进1个齿，行进过程中，带动止回棘爪有个摆动动作，在棘齿的齿尖与止回棘爪接触时，这个摆动最大，通过弹簧就使微动开关闭合，报警系统得电，向驾驶台发送信息，此时的信息是正常紧绳信息，驾驶台系统收到后，发光管照样显示，但蜂鸣器不叫。

当断绳时，相当于绳子一直是松的，紧绳器一直在收紧，这时棘轮的棘齿大概0.5秒就行进1个齿，微动开关就要闭合1次，发出1次信息，此时的信息是真正的报警信息，驾驶台系统收到后，发光管亮，蜂鸣器也要叫。

驾驶台监视系统根据收到某一紧绳器信息的间隔时间，由驾驶台单片机处理器来判断是正常的紧绳信息还是报警信息。

也就是说，如果以0.5秒左右间隔时间收到某一紧绳器信息，那么说明这个紧绳器的绳子断了；否则是正常紧绳时收到的信息（最快2秒1次，正常情况下越往后，紧绳频率越慢，如果是钢铁货物，可能很长时间才紧一次）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，其特征在于：包括：

紧绳器报警处理系统，该系统设在每个紧绳器中，对紧绳器的状态进行实时监测，当紧绳器的货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统；

所述的紧绳器报警处理系统包括电源、DC-DC升压变换器、微动开关、无线发送模块、单片机处理器、地址设定拨码开关，所述的电源通过微动开关与DC-DC升压变换器的输入端连接，所述DC-DC升压变换器的输出端分别连接有无线发送模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端还连接有地址设定拨码开关，单片机处理器的输出端连接有无线发送模块；

驾驶台集中监视系统，该系统设在驾驶室中，用于接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理；

所述的驾驶台集中监视系统包括电源、DC-DC降压变换器、无线接收模块、单片机处理器、报警指示灯、报警蜂鸣器、蜂鸣器驱动电路，所述的电源通过DC-DC降压变换器分别连接有无线接收模块、单片机处理器，所述单片机处理器的输入端连接有无线接收模块，所述单片机处理器的输出端分别连接有报警指示灯、蜂鸣器驱动电路，所述蜂鸣器驱动电路连接有报警蜂鸣器；

所述的无线发送模块采用LoRa无线发送模块，无线接收模块采用LoRa无线接收模块；

所述微动开关安装在紧绳器右盖板内侧，并通过弹簧与离合机构中的止回棘爪相连接；所述离合机构包括推进棘爪、止回棘爪和松绳气缸组件，所述推进棘爪(5)安装在板式活塞板上，所述止回棘爪(25)安装在主壳体上，所述松绳气缸组件包括松绳手动拉环(26)、凸轮(27)、气缸活塞杆(28)、气缸缸体(29)、活塞、气缸盖板(30)和螺销(31)，所述手动拉环(26)端部螺纹与气缸活塞杆(28)端部螺纹适配连接，所述凸轮(27)内孔与传动轴(61)动配、凸轮凸部(33)处与螺销(31)适配，所述气缸缸体(29)内有气缸活塞杆(28)一端与活塞相配、另一端与手动拉环(26)连接，气缸缸体(29)底部平面与气道板连接，端面与气缸盖板(30)连接，螺销(31)与气缸活塞杆(28)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，其特征在于：所述紧绳器报警处理系统中的电源采用1节5号碱性电池；驾驶台集中监视系统中的电源采用货车蓄电池。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，其特征在于：所述报警指示灯采用红色高亮发光管，且一个报警指示灯对应一个紧绳器。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统，其特征在于：所述报警蜂鸣器采用压电式蜂鸣器；采用PNP功率晶体管作为蜂鸣器驱动电路。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将紧绳器报警处理系统安装在车辆上的各个紧绳器的动力驱动机构中，并设定各个紧绳器的地址拨码开关；

(2)在车辆行驶过程中，紧绳器报警处理系统对紧绳器的状态进行实时监测，当紧绳器的货物捆绑绳索断裂时进行报警，并将报警信号和地址信息通过无线模块传输至驾驶台集中监视系统；

(3)驾驶台集中监视系统接收各紧绳器报警处理系统的地址信息和报警信息，当某一紧绳器的货物捆绑绳索断裂时，发出报警信息，驾驶台集中监视系统收到此报警信息后，对应的报警灯闪烁，报警蜂鸣器发出警报声，提醒驾驶员及时处理；

(4)驾驶员根据对应的闪烁报警灯找出发生故障的紧绳器，并作出及时处理。

6.根据权利要求5所述的一种基于LoRa技术的紧绳器监测报警系统的控制方法，其特征在于：具体的：

正常时，最快2秒，紧绳器收紧1次，棘轮的棘齿行进1个齿，行进过程中，带动止回棘爪有个摆动动作，在棘齿的齿尖与止回棘爪接触时，这个摆动最大，通过弹簧就使微动开关闭合，报警系统得电，向驾驶台发送信息，此时的信息是正常紧绳信息，驾驶台系统收到后，发光管照样显示，但蜂鸣器不叫；

当断绳时，相当于绳子一直是松的，紧绳器一直在收紧，这时棘轮的棘齿0.5秒就行进1个齿，微动开关就要闭合1次，发出1次信息，此时的信息是真正的报警信息，驾驶台系统收到后，发光管亮，蜂鸣器也要叫；

驾驶台监视系统根据收到某一紧绳器信息的间隔时间，由驾驶台单片机处理器来判断是正常的紧绳信息还是报警信息。