CN108534754A - 一种倾角监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路灯灯头倾角监测系统，包括倾斜监测装置、监控平台客户端及监控平台服务端；所述倾斜监测装置包括MEMS陀螺仪、及无线通信模块；所述MEMS陀螺仪设置在路灯灯头所述倾斜监测装置通过无线通信模块与监控平台服务端建立通信；在安装时，所述倾斜监测装置用于通过MEMS陀螺仪获得路灯灯头的倾斜角度并发送给监控平台服务端，所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头的调整角度并发送至监控平台客户端；或者在安装后，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端。帮助安装人员正确安装路灯灯头，通过MEMS陀螺仪检测路灯灯头的倾斜角度较于人员主观观察更精准，且减少人员成本。

Description

一种倾角监测系统

技术领域

本发明涉及倾角监测领域，特别涉及一种倾角监测系统。

背景技术

路灯作为城市的重要基础设施，数量巨大，路灯在设计或选用时会根据实地勘测数据得出的灯头倾角参数来确定灯头与灯杆所成角度，路灯安装施工时，施工人员直接将灯头固定在灯杆的连接部件上，凭经验判断灯头照射面与路面所成角度转动灯头到最佳状态。其主要的缺点在于：

1)路灯灯头安装施工时，灯头照射面与路面所成角度判断较主观；

2)需要生产不同倾角的灯杆，增加生产成本；

3)灯头安装完成后，灯头的倾角状态无法监测到，需要依赖于巡查人员，在夜间路灯亮着时依据其照射状态进行判断，也较为主观。而对于灯头倾角明显变化时，通常是灯杆倾斜造成的，这个安全隐患需要及时告警；

4)路面状态改变时，比如道路拓宽、路面坡度调整、路灯下树木遮挡等，这时要调整路灯的照射面时，也需要依据勘测参数精确调节，也施工人员在没有仪器协助下无法完成。

发明内容

为此，需要提供一种倾角监测系统，解决需要通过人员主观判断路灯灯头的倾斜情况，而造成不够精细切容易错误，及增加成本的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种倾角监测系统，所述倾角监测系统用于监测路灯灯头或者检测太阳能光伏板，包括倾斜监测装置、监控平台客户端及监控平台服务端；

所述倾斜监测装置包括MEMS陀螺仪、及无线通信模块；

所述MEMS陀螺仪设置在路灯灯头或者太阳能光伏板；

所述倾斜监测装置通过无线通信模块与监控平台服务端建立通信；

在安装时，所述倾斜监测装置用于通过MEMS陀螺仪获得路灯灯头或者太阳能光伏板的倾斜角度并发送给监控平台服务端，所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头或者太阳能光伏板的调整角度并发送至监控平台客户端；

或者在安装后，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端。

进一步优化，所述无线通信模块为NB-IoT通信模块。

进一步优化，所述倾斜角度包括俯仰角、左偏移倾斜角及右偏移倾斜角；

所述“所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头的倾斜角度并发送至监控平台客户端”具体包括：

所述监控平台服务端用于根据倾斜数据判断路灯或者太阳能光伏板的倾斜角是否达到设计要求，若没有达到要求，则根据左偏移倾斜角及右偏移倾斜角确认路灯灯头或者太阳能光伏板绕灯杆连接部件顺时针或者逆时针的转动角度及根据俯仰角确认路灯灯头或者太阳能光伏板在俯仰角上需要拨动灯头或者太阳能光伏板上下调节的角度，并将该转动角度及上下调节的角度发送至移动终端。

进一步优化，所述“所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端”具体包括：

所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得路灯灯头或者太阳能光伏板的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出预设的预警条件时，判定路灯灯头或者太阳能光伏板是否为损伤性倾斜，若是则向监控平台服务端发送预警信息。进一步优化，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪检测的倾斜数据获得路灯灯头或者太阳能光伏板的俯仰角、左偏移倾斜角及右偏移倾斜角，当若一段时间内，俯仰角、左偏移倾斜角或右偏移倾斜角持续大于预设值时，则判定路灯灯头为损伤性倾斜。

进一步优化，所述“所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端”具体包括：

所述倾斜监测装置用于当检测到MEMS陀螺仪的自身加速度大于g/2，g为重力加速度，则向监控平台服务端发出“倾斜装置遭外力破坏”的倾斜报警提示。

进一步优化，所述监控平台服务端还用于当接收到倾斜报警提示后，从数据库中提取所监测的路灯或者太阳能光伏板的身份信息。

进一步优化，所述监控平台服务端还用于在地图上呈现路灯或者太阳能光伏板的所在位置和制造信息。

进一步优化，所述监控平台服务端还包括通信监控组件，所述通信监控组件用于监控倾斜监测装置与监控平台服务端之间的通信状态。

进一步优化，所述监控平台客户端为手机或者PDA。

区别于现有技术，上述技术方案，在路灯安装的过程中，倾斜监测装置通过MEMS陀螺仪检测路灯灯头的倾斜角度，并将倾斜角度通过无线通信模块发送至监控平台服务端，经监控平台服务端计算得到路灯灯头的调整角度，将将路灯灯头调整角度发送至安装人员的监控平台客户端上，进行指导安装人员操作，帮助安装人员正确安装路灯灯头；而安装完成之后，可以在线检测路灯灯头的倾斜状态，对于路灯灯头倾斜角度异常状态给出告警提示，对于路灯故障排查十分有利，提高路灯的监测管理水平；同时减少人员成本。

附图说明

图1为具体实施方式所述路灯灯头倾角监测系统的一种结构示意图；

图2为具体实施方式所述安装路灯灯头的一种示意图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1及图2，本实施例所述倾角监测系统，为用于检测路灯倾角，包括倾斜监测装置、监控平台客户端及监控平台服务端；

所述倾斜监测装置包括MEMS陀螺仪、主控器、电源模块及无线通信模块，所述MEMS陀螺仪及无线通信模块连接于主控器；MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)陀螺仪为六轴陀螺仪，其内置有AD转换器。

所述电源模块用于给MEMS陀螺仪、主控器及无线通信模块供电，所述主控器为单片机等控制器，通过运行于其上的程序管理其它功能模块的工作；所述电源模块为可充电电池；

所述MEMS陀螺仪设置在路灯灯头，所述MEMS陀螺仪用于检测路灯灯头获得倾斜数据，所述倾斜数据包括倾斜速度和自身加速度；

所述无线通信模块用于监控平台客户端建立通信；所述无线通信模块有NB-IoT、2G、3G、4G、5G、zigbee、wifi或GPRS通信模块等，其中优选NB-IoT通信模块或者5G通信模块。NB-IoT(Narrow Band Internet of Things，基于蜂窝的窄带物联网)通信模块，构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

安装路灯灯头时，所述倾斜监测装置用于通过MEMS陀螺仪获得路灯灯头的倾斜角度，并将路灯灯头的倾斜角度发送至监控平台服务端，所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头的倾斜角度并发送至监控平台客户端；其中监控平台客户端可以是安装了路灯灯头监测软件的手机或PDA。

通过MEMS陀螺仪在线检测路灯灯头的倾斜角度，MEMS陀螺仪安装在路灯灯头上，MEMS陀螺仪根据路灯灯头的倾斜情况会产生不同的倾斜数据，倾斜数据包括倾斜速度及自身加速度；倾斜监测装置的主控器根据MEMS陀螺仪产生的倾斜数据经过积分计算得到路灯灯头的倾斜角度，主控器将获得路灯灯头的倾斜角度通过无线通信模块发送给监控平台服务端，监控平台服务端根据倾斜角度计算路灯灯头的调整角度并发送至安装人员的监控平台客户端，通过监控平台客户端上显示路灯灯头的倾斜角度进行帮助安装人员进行安装路灯灯头；MEMS陀螺仪可以精准检测路灯灯头的倾斜角度，帮助安装人员正确安装路灯灯头，提高路灯灯头的安装效率，同时无需人员主观进行观察路灯灯头的倾斜情况，减少人工成本。

而当路灯灯头安装完成之后，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端。倾斜监测装置通过MEMS陀螺仪线检测路灯灯头的倾斜数据，并根据获得的倾斜数据判断其是否超出预设的预警条件，当其超出预设的预警条件后，判断路灯灯头的倾角状态出现异常，则向监控平台服务端发送报警信息，监控平台服务端包括倾角监控组件，当监控平台服务端接收到报警信息后，通过倾角监控组件进行报警提示；解决了灯头安装后对灯头倾斜状态的监测需要依赖于巡查人员，且判断较为主观，不够精准切需要经验丰富，而且人员成本高的问题；进行实时对路灯的倾角状态进行监测，对于灯头倾角异常状态的给出告警提示，对于路灯故障排查十分有利。该方法有助于识别报警异常数据的来源，方便故障追踪，提高路灯的监测管理水平。

在本实施例中，为了进一步帮助安装人员精准地安装路灯灯头，所述倾斜角度包括俯仰角γ、左偏移倾斜角β及右偏移倾斜角α；所述“所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头的倾斜角度并发送至监控平台客户端”具体包括：所述监控平台服务端用于根据倾斜数据判断路灯的倾斜角是否达到设计要求，若没有达到要求，则根据左偏移倾斜角及右偏移倾斜角确认路灯灯头绕灯杆连接部件顺时针或者逆时针的转动角度及根据俯仰角确认路灯灯头在俯仰角上需要拨动灯头上下调节的角度，并将该转动角度及上下调节的角度发送至移动终端。左偏移倾斜角及右偏移倾斜角决定了路灯照射面相对于路灯灯杆的左右偏移，俯仰角γ决定了路灯照射面的相对于灯杆前后的偏移；倾斜监测装置的主控器通过检测MEMS陀螺仪的倾斜速度及自身加速度后，经过积分计算得到路灯灯头的左倾斜角、右倾斜角及俯仰角，并将路灯灯头的左倾斜角、右倾斜角及俯仰角通过无线通信模块发送至监控平台服务端，当监控平台服务端接收到路灯灯头的倾斜角度后，首先判断路灯灯头的俯仰角是否达到了设计要求，若没有达到俯仰角没有达到设计要求，则监控平台服务端根据左偏移倾斜角及右偏移倾斜角确认路灯灯头绕灯杆水位连接部件顺时针或者逆时针的转动角度及根据俯仰角确认路灯灯头在俯仰角上需要拨动灯头上下调节的角度，然后将连接部件需要逆时针的转动角度或者顺时针的旋转角度及上下调节的角度发送至安装人员的监控平台客户端上。

例如，所述倾斜角度α、β、γ(图2)是通过获取MEMS陀螺仪的倾斜速度和自身加速度数据后，经积分计算得到的。图2中xyz为原坐标轴，x’y’z’为改变α、β、γ后的坐标轴。倾斜角α、β决定了路灯照射面相对于路灯灯杆的左右偏移，在灯头安装时，将灯头绕灯杆连接部件顺时针或逆时针转动，理论上α＝β，如图2所示，顺时针转动灯头时，路灯主要照射区域从南向北移动，逆时针转动灯头时，路灯主要照射区域从北向南移动；俯仰角γ决定了路灯照射面的相对于灯杆前后的偏移，如图2所示，增大俯仰角γ时，路灯主要照射区域从车道1向车道2移动，减小俯仰角γ时，路灯主要照射区域从车道2向车道1移动，根据倾斜角α、β，计算灯头绕灯杆连接部件顺时针或逆时针转动的角度，通过管理平台服务端通信软件向管理平台客户端软件发送数据，指导施工人员操作；根据勘测数据中俯仰角要求，给出灯头俯仰角γ上需要拨动灯头上下调节的角度，通过管理平台的服务端通信软件向监控平台客户端发送数据，指导施工人员操作，使得路灯灯光照射区域达到勘测数据要求，且使安装人员能够精准地进行对没有达到涉及要求的路灯灯头进行调节。

倾角监控组件用于不同场景下的处理倾角数据，当处于路灯灯头安装状态时，将倾角监测装置上传的陀螺仪角度变化数据，转换成顺时针或逆时针转动角度数据，或灯头俯仰角数据，发送给监控平台客户端，指导施工人员操作；当处于路灯灯头安装完成状态时，判断角度变化是否为路灯倾斜，如果是，则在监控平台服务端上给出告警。

倾斜监测装置在本实施例中，为了能够针对路灯灯头的倾角异常进行预警，所述“所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端”具体包括：所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得路灯灯头的俯仰角判断是否超出预设的预警条件，当超出预设的预警条件时，判定路灯灯头或者太阳能光伏板是否为损伤性倾斜，若是则向监控平台服务端发送预警俯仰角监控平台服务端俯仰角监控平台服务端监控平台服务端俯仰角监控平台服务端倾斜监测装置在线监测灯头的倾角状态，进而评估路灯灯头的倾斜状态，可以过滤灯杆正常晃动数据，若MEMS陀螺仪检测到倾斜角度α、β、γ各个角度在时间域t内的波动小于k，则监测平台将忽略该事件，判定为灯杆或灯头在受外力影响下的正常晃动，对于路灯故障排除十分有利，提高路灯的监测管理水平，其中，当若一段时间内，倾斜角度的俯仰角γ、左偏移倾斜角β或右偏移倾斜角α俯仰角持续落大于预设值k，则判定路灯灯头为损伤性倾斜。而当所述倾斜监测装置通过主控器检测到MEMS陀螺仪的自身加速度大于g/2，g为重力加速度，则向监控平台服务端发出“倾斜装置遭外力破坏”的倾斜报警提示；当监控平台服务端接收到倾斜报警提示后，通过倾角监控组件进行报警提示。其中，监控平台服务端接收到预警信息后，可从数据库中自动提取所监测的路灯的身份信息，同时，工作人员可在监控平台服务端上登记报警情况处理流程，如手动解除报警信息、指派巡检人员等。

在本实施例中，为了帮助监控人员进行对路灯进行查看，并及时对出现倾斜状态异常的路灯进行处理，所述监控平台服务端还用于在地图上呈现路灯所在位置和路灯的制造信息。监控平台服务端在地图上呈现路灯所在位置和路灯的制造信息，可以帮助监控人员进行对路灯进行查看，同时当出现路灯灯头发生倾斜时，倾角监控组件将发送倾斜的路灯灯头在地图上显示，对监控人员进行倾斜报警提示，使监控人员可以及时知晓发生倾斜的路灯灯头的各种情况，能够及时准确地做出处理。

在本实施例中，为了检测和排查现场设备的通信异常，所述监控平台服务端还包括通信监控组件，所述通信监控组件用于监控倾斜监测装置与监控平台服务端之间的通信状态。通信监控组件通过监控倾斜监测装置与监控平台服务端之间的通信状态是否正常进行判断倾斜检测装置是否出现异常，如倾斜监测装置的通信设备出现异常或者丢失的情况。其中，倾斜监测装置间隔预设时间向通信监控组件进行发送确认信息，当通信监控组件接收到该确认信息时，判定倾斜监测装置未出现异常，而当通信监控组件未接收到确认信息时，判断倾斜监测装置出现异常，则通信监控组件针对该异常及时通知管理人员进行处理该异常；或者通信监控组件间隔预设之间向倾斜监测装置发送确认信息，当倾斜监测装置接收到确认信息时，向通信监控组件向倾斜监测装置发送应答信息，当通信监控组件接收到应答信息时，判定倾斜监测装置未出现异常，而当通信监控组件未接收到应答信息时，判断倾斜监测装置出现异常。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾角监测系统，所述倾角监测系统用于监测路灯灯头或者检测太阳能光伏板，其特征在于，包括倾斜监测装置、监控平台客户端及监控平台服务端；

所述倾斜监测装置包括MEMS陀螺仪及无线通信模块；

所述MEMS陀螺仪设置在路灯灯头或者太阳能光伏板；

所述倾斜监测装置通过无线通信模块与监控平台服务端建立通信；

在安装时，所述倾斜监测装置用于通过MEMS陀螺仪获得路灯灯头或者太阳能光伏板的倾斜角度并发送给监控平台服务端，所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头或者太阳能光伏板的倾斜角度并发送至监控平台客户端；

或者在安装后，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端。

2.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述无线通信模块为NB-IoT通信模块或者5G通信模块。

3.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述倾斜角度包括俯仰角、左偏移倾斜角及右偏移倾斜角；

所述“所述监控平台服务端用于根据倾斜角度计算路灯灯头的倾斜角度并发送至监控平台客户端”具体包括：

所述监控平台服务端用于根据倾斜数据判断路灯或者太阳能光伏板的倾斜角是否达到设计要求，若没有达到要求，则根据左偏移倾斜角及右偏移倾斜角确认路灯灯头或者太阳能光伏板绕灯杆连接部件顺时针或者逆时针的转动角度及根据俯仰角确认路灯灯头或者太阳能光伏板在俯仰角上需要拨动灯头上下调节的角度，并将该转动角度及上下调节的角度发送至移动终端。

4.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述“所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端”具体包括：

所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得路灯灯头或者太阳能光伏板的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出预设的预警条件时，判定路灯灯头或者太阳能光伏板是否为损伤性倾斜，若是则向监控平台服务端发送预警信息。

5.根据权利要求4所述倾角监测系统，其特征在于，所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪检测的倾斜数据获得路灯灯头或者太阳能光伏板的俯仰角、左偏移倾斜角及右偏移倾斜角，当若一段时间内，俯仰角、左偏移倾斜角或右偏移倾斜角持续大于预设值时，则判定路灯灯头为损伤性倾斜。

6.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述“所述倾斜监测装置用于根据MEMS陀螺仪获得的倾斜数据判断是否超出预设的预警条件，当超出后发送报警信息给监控平台服务端”具体包括：

所述倾斜监测装置用于当检测到MEMS陀螺仪的自身加速度大于g/2，g为重力加速度，则向监控平台服务端发出“倾斜装置遭外力破坏”的倾斜报警提示。

7.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述监控平台服务端还用于当接收到倾斜报警提示后，从数据库中提取所监测的路灯或者太阳能光伏板的身份信息。

8.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述监控平台服务端还用于在地图上呈现路灯或者太阳能光伏板的所在位置和制造信息。

9.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述监控平台服务端还包括通信监控组件，所述通信监控组件用于监控倾斜监测装置与监控平台服务端之间的通信状态。

10.根据权利要求1所述倾角监测系统，其特征在于，所述监控平台客户端为手机或者PDA。