CN110132224A - 一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统 - Google Patents

一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，包括：测量装置、云端服务器存储模块和智能终端应用软件模块，所述测量装置包括姿态测量模块和无线通信模块，所述云端服务器存储模块包括网络服务器和关系型数据库管理系统，所述智能终端应用软件模块包括测量设备显示单元、测量设备选择单元、查询单元和显示单元。通过上述方式，本发明基于物联网技术的天线姿态智能测量系统通过采用基于GPRS的无线通信技术，能够对天线姿态数据进行远程传输，且传输距离远，能够长时间工作，能够同时监测多个不同基站天线的姿态、高度等参数，在基于物联网技术的天线姿态智能测量系统的普及上有着广泛的市场前景。

Description

一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统
技术领域
本发明涉及通信、测试计量领域，特别是涉及一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统。
背景技术
随着现代社会的高速信息化发展，包括智能手机在内的一系列智能设备已经成为人们正常生活中不可缺失的部分。为使得上述智能设备能够正常通信，良好的信号质量必不可少。由于城市中建筑物多且密集，现阶段移动通讯基站多以有向天线、分散基站的形式存在，每个基站负责一片区域的通讯。因此，基站信号的稳定对于无线通讯系统至关重要。
通讯基站天线的姿态角（俯仰角、滚动角、方向角）对于基站的电磁覆盖有着决定性的影响，在确定之后，需要保持稳定，从而为所覆盖区域提供稳定的信号服务。但由于基站天线一般处在室外环境中，会受到天气环境，如强风、暴雨，之类的影响，导致基站的位置，姿态等发生改变，从而影响基站的正常工作，因此，设计提供一种能够实时测量基站姿态等参数的仪器具有十分重要的意义。
目前，一般使用天线姿态测量仪对待测天线进行姿态测量。但目前的方法具有以下缺点：
（1）使用天线姿态测量仪，无法完成对基站天线姿态数据的实时监测，也即无法实时得知基站天线姿态参数出现较大偏移以致于影响正常工作的特殊情况的出现；
（2）需要测量人员手持测量仪前往待测基站天线所在地，才能完成测量工作，对于基站数量多、分布广泛的城市环境，缺乏便利性；
（3）使用天线姿态测量仪，单次只能对单个基站天线完成测量，无法同时对多个基站天线姿态参数进行测量。
由于上述存在的缺陷，实际过程中使用天线姿态测量仪造成了人力资源的极大浪费，同时效果不理想，实用性较低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，通过采用基于 GPRS 的无线通信技术，能够对天线姿态数据进行远程传输，且传输距离远，能够长时间工作，减少更换电源的次数，能够同时监测多个不同基站天线的姿态、高度等参数，以解决天线姿态无法实时测量的问题，同时减少工作人员的工作量，提高测量效率，在基于物联网技术的天线姿态智能测量系统的普及上有着广泛的市场前景。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，包括：测量装置、云端服务器存储模块和智能终端应用软件模块，
所述测量装置包括姿态测量模块和无线通信模块，所述姿态测量模块包括IMU 惯性测量单元芯片、磁传感器、微控制器和电源电路，所述电源电路电性连接所述 IMU 惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器并给所述 IMU 惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器供电，所述 IMU 惯性测量单元芯片外接待测基站天线并实时获取待测基站天线的三轴加速度信息与三轴角速度信息，所述 IMU 惯性测量单元芯片通信连接所述微控制器，所述 IMU 惯性测量单元芯片将获取到的三轴加速度信息与三轴角速度信息传输给微控制器，所述磁传感器外接待测基站天线并实时获取待测基站天线所处位置的磁场信息，所述磁传感器通信连接所述微控制器，所述磁传感器将获取到的磁场信息传输给微控制器，所述微控制器将接收到的三轴加速度信息、三轴角速度信息、磁场信息进行结算，以获得待测基站天线的姿态角信息，
所述姿态测量模块通过所述无线通信模块通信连接所述云端服务器存储模块，所述姿态测量模块通过串口通信连接所述无线通信模块，将获得的待测基站天线的姿态角信息传输至所述无线通信模块，所述无线通信模块将接收到的测量信息传送至所述云端服务器存储模块，其中所述测量信息包括所述姿态测量模块的 ID 信息和所述姿态角信息，
所述云端服务器存储模块包括网络服务器和关系型数据库管理系统，所述网络服务器通信连接所述无线通信模块，接收来自所述无线通信模块的测量信息，所述网络服务器通信连接所述关系型数据库管理系统，将测量信息传输给所述关系型数据库管理系统，所述关系型数据库管理系统存储所述网络服务器接收的信息，
所述智能终端应用软件模块包括测量设备显示单元、测量设备选择单元、查询单元和显示单元，所述测量设备显示单元通信连接所述网络服务器，所述测量设备显示单元向所述网络服务器发送查询数据请求，所述网络服务器向所述测量设备显示单元发送当前活跃设备数量信息和 ID 信息，所述测量设备选择单元通信连接所述所述测量设备显示单元，在获取到当前活跃设备数量信息和ID 信息后，用户可以指定一个当前活跃设备，为后续获取所指定设备测量得到的姿态角信息做准备，所述查询单元通信连接所述云端服务器存储模块的所述网络服务器，在用户指定某个当前活跃设备后，所述查询单元向所述网络服务器发送查询请求以获得指定设备的姿态角信息，所述显示单元通信连接所述查询单元并接收姿态角信息。
在本发明一个较佳实施例中，所述微控制器控制数据发送至所述无线通信模块的频率。
在本发明一个较佳实施例中，所述无线通信模块与所述云端服务器数据存储模的所述网络服务器之间的连接方式为 GPRS。
在本发明一个较佳实施例中，所述姿态角信息包括俯仰角信息、滚动角信息、方向角信息。
在本发明一个较佳实施例中，所述测量设备显示单元、所述测量设备选择单元、所述查询单元、所述显示单元外接智能终端。
在本发明一个较佳实施例中，所述智能终端包括电脑、智能手机的一种或者多种。
在本发明一个较佳实施例中，所述云端服务器存储模块的所述关系型数据库管理系统还包括增加数据单元、删除数据单元和查询数据单元。
在本发明一个较佳实施例中，所述增加数据单元根据若干所述测量装置中的所述无线通信模块发送的所述测量信息中的所述 ID 信息建立相应的数据表，并将对应所述ID 信息的所述测量装置上发送的所述测量信息中的所述姿态角信息存入所述数据表中进行存储。
在本发明一个较佳实施例中，所述删除数据单元通信连接并访问所述云端服务器存储模块的所述网络服务器，所述删除数据单元删除指定 ID 设备的数据表并更新所述关系型数据库管理系统中的信息。
在本发明一个较佳实施例中，所述查询数据单元通信连接所述智能终端应用软件模块或者通信连接所述云端服务器存储模块中的所述网络服务器，所述查询数据单元通过所述智能终端应用软件模块或者所述网络服务器通信连接并访问所述关系型数据库管理系统并查询指定设备 ID 的数据历史数据信息。
本发明的有益效果是：本发明基于物联网技术的天线姿态智能测量系统通过采用基于 GPRS 的无线通信技术，能够对天线姿态数据进行远程传输，且传输距离远，能够长时间工作，减少更换电源的次数，能够同时监测多个不同基站天线的姿态、高度等参数，以解决天线姿态无法实时测量的问题，同时减少工作人员的工作量，提高测量效率，在基于物联网技术的天线姿态智能测量系统的普及上有着广泛的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图 1 是本发明的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统一较佳实施例的结构示意图；
图 2 是本发明的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统一较佳实施例的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图 1-图 2，本发明实施例包括：
一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，包括：测量装置、云端服务器存储模块和智能终端应用软件模块。
所述测量装置包括姿态测量模块和无线通信模块，所述姿态测量模块包括IMU 惯性测量单元芯片、磁传感器、微控制器和电源电路，所述电源电路电性连接所述 IMU 惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器并给所述 IMU 惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器供电，所述 IMU 惯性测量单元芯片采用 ICM20689 芯片，所述磁传感器采用 IST8315 芯片，所述微控制器采用STM32T8U6 芯片，所述 IMU 惯性测量单元芯片外接待测基站天线并实时获取待测基站天线的三轴加速度信息与三轴角速度信息，所述IMU 惯性测量单元芯片通过串行外设接口 SPI 通信连接所述微控制器，所述 IMU 惯性测量单元芯片将获取到的三轴加速度信息与三轴角速度信息传输给微控制器，所述磁传感器外接待测基站天线并实时获取待测基站天线所处位置的磁场信息，所述磁传感器通过串行通信总线 通信连接所述微控制器，所述磁传感器将获取到的磁场信息传输给微控制器，所述微控制器将接收到的三轴加速度信息、三轴角速度信息、磁场信息进行结算，以获得待测基站天线的姿态角信息，
所述姿态测量模块通过串口通信连接所述无线通信模块，所述姿态测量模块通过所述无线通信模块通信连接所述云端服务器存储模块，所述姿态测量模块通过串口通信连接所述无线通信模块，将获得的待测基站天线的姿态角信息传输至所述无线通信模块，所述无线通信模块将接收到的测量信息传送至所述云端服务器存储模块，其中所述测量信息包括所述姿态测量模块的 ID 信息和所述姿态角信息，其中所述 ID 信息的格式可设置为“城市+地区+设备编号”，所述无线通信模块使用 GPRS 通用分组无线服务技术进行无线通信，无线通信模块采用塔石 E16-DTU 模块，
所述云端服务器存储模块包括网络服务器和关系型数据库管理系统，所述网络服务器通信连接所述无线通信模块，接收来自所述无线通信模块的测量信息，所述网络服务器基于 TCP/IP 协议实现，通过 TCP/IP 协议与无线通信模块进行通信，所述网络服务器通信连接所述关系型数据库管理系统，将测量信息传输给所述关系型数据库管理系统，所述关系型数据库管理系统存储所述网络服务器接收的信息，所述云端服务器存储模块中的网络服务器是基于 Python 编程实现，采用 MySQL 作为云端服务器存储模块的关系型数据库。
所述智能终端应用软件模块包括测量设备显示单元、测量设备选择单元、查询单元和显示单元，所述测量设备显示单元通信连接所述网络服务器，所述测量设备显示单元向所述网络服务器发送查询数据请求，所述网络服务器向所述测量设备显示单元发送当前活跃设备数量信息和 ID 信息，所述测量设备选择单元通信连接所述所述测量设备显示单元，在获取到当前活跃设备数量信息和ID 信息后，用户可以指定一个当前活跃设备，为后续获取所指定设备测量得到的姿态角信息做准备，所述查询单元通信连接所述云端服务器存储模块的所述网络服务器，在用户指定某个当前活跃设备后，所述查询单元向所述网络服务器发送查询请求以获得指定设备的姿态角信息，所述显示单元通信连接所述查询单元并接收姿态角信息。
所述无线通信模块与所述姿态测量模块处在同一块 PCB 版上，无线通信模块与姿态测量模块使用同一个电源电路供电，使用时，可同时在多个待测基站天线上部署所述无线通信模块与所述姿态测量模块，从而可实现对多个待测基站天线姿态数据的同时测量。
优选地，所述微控制器控制数据发送至所述无线通信模块的频率。
优选地，所述无线通信模块与所述云端服务器数据存储模的所述网络服务器之间的连接方式为 GPRS。
优选地，所述姿态角信息包括俯仰角信息、滚动角信息、方向角信息。
优选地，所述测量设备显示单元、所述测量设备选择单元、所述查询单元、所述显示单元外接智能终端。
优选地，所述智能终端包括电脑、智能手机的一种或者多种，其中智能手机包括搭载 Android 系统的智能手机以及搭载 IOS 系统的智能手机。
优选地，所述云端服务器存储模块的所述关系型数据库管理系统还包括增加数据单元、删除数据单元和查询数据单元。
优选地，所述增加数据单元根据若干所述测量装置中的所述无线通信模块发送的所述测量信息中的所述 ID 信息建立相应的数据表，并将对应所述 ID 信息的所述测量装置上发送的所述测量信息中的所述姿态角信息存入所述数据表中进行存储。
优选地，所述删除数据单元通信连接并访问所述云端服务器存储模块的所述网络服务器，所述删除数据单元删除指定 ID 设备的数据表并更新所述关系型数据库管理系统中的信息。
优选地，所述查询数据单元通信连接所述智能终端应用软件模块或者通信连接所述云端服务器存储模块中的所述网络服务器，所述查询数据单元通过所述智能终端应用软件模块或者所述网络服务器通信连接并访问所述关系型数据库管理系统并查询指定设备ID 的数据历史数据信息。
具体实施例：
步骤 1、将集成了所述姿态测量模块与所述无线通信模块的所述测量装置安装固定在某城市 A、某城市 B 的三座通信基站天线上，ID 分别设置为“A+B+01”、“A+B+02”、“A+B+03”。
步骤 2、三个不同的所述测量设备中的所述无线通信模块与所述云端服务器存储模块中的网络服务器建立连接。
步骤 3、三个不同的所述姿态测量模块通过内部所述 IMU 惯性测量单元芯片获得待测天线的三轴加速度与三轴角速度，通过串行外设接口 SPI 将数据传输给所述微控制器；所述姿态测量模块通过内部的所述磁传感器获得待测天线位置所处的磁场强度，通过串行通信总线 将数据传输给所述微控制器；所述微控制器获得数据后，进行姿态解算，获得待测基站天线的姿态角信息，包括俯仰角、滚动角、方向角。
步骤 4、三个不同的所述姿态测量模块中的所述微控制器将不同的所述测量模块的 ID 与姿态角信息作为最后的测量信息，并通过串口发送给各自匹配的所述无线通信模块。
步骤 5、三个不同的所述无线通信模块实时将不同所述测量模块发送的测量信息上发到所述云端服务器存储模块中。
步骤 6、所述姿态测量模块与所述无线通信模块将实时重复步骤 3、4、5。
步骤 7、所述云端服务器存储模块通过所述网络服务器与三个不同的所述测量设备中的所述无线通信模块所建立的连接，获得三个不同的所述测量设备上发的测量信息。根据三个不同的所述测量设备分别上发的第一条数据中的设备ID 信息，在所述云端服务器存储模块中的所述关系型数据库管理系统中建立三张不同的以三个设备 ID 为名的数据表，然后将相应 ID 对应的数据流中的信息实时对应存入不同的数据表中。
步骤 8、通过所述智能终端应用软件模块，与所述云端服务器存储模块中的所述网络服务器建立连接。
步骤 9、所述测量设备显示单元向所述网络服务器发送查询数据请求指令，获取当前活跃设备，在智能终端屏幕上显示当前活跃的三个测量设备 ID。
步骤 10、所述测量设备选择单元向所述网络服务器发送指令，选择测量设备。
步骤 11、所述查询单元向所述网络服务器发送指令，查询所选择的测量设备测得的姿态信息，并显示在智能终端屏幕上。
本发明基于物联网技术的天线姿态智能测量系统的有益效果是：
一、本发明使用了基于 GPRS 的无线通信技术，能够对天线姿态数据进行远程传输，且传输距离远；
二、本发明使用了基于 GPRS 的低功耗无线通信技术，使得基于物联网技术的天线姿态智能测量系统能够长时间工作，可减少更换电源的次数；
三、本发明使用了基于 GPRS 的无线通信技术，使得基于物联网技术的天线姿态智能测量系统能够同时监测多个不同基站天线的姿态、高度等参数；
四、本发明采用基于云端服务器的云存储系统，以及安装在智能智能手机上的应用软件，使得用户能够实时查询不同天线的姿态等参数数据；
五、本发明能够保存不同天线姿态的历史数据，提供查询功能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，包括：测量装置、云端服务器存储模块和智能终端应用软件模块，
所述测量装置包括姿态测量模块和无线通信模块，所述姿态测量模块包括IMU 惯性测量单元芯片、磁传感器、微控制器和电源电路，所述电源电路电连接所述 IMU 惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器并给所述 IM惯性测量单元芯片、所述磁传感器、所述微控制器供电，所述 IMU 惯性测量单元芯片外接待测基站天线并实时获取待测基站天线的三轴加速度信息与三轴角速度信息，所述 IMU 惯性测量单元芯片通信连接所述微控制器，所述 IMU 惯性测量单元芯片将获取到的三轴加速度信息与三轴角速度信息传输给微控制器，所述磁传感器外接待测基站天线并实时获取待测基站天线所处位置的磁场信息，所述磁传感器通信连接所述微控制器，所述磁传感器将获取到的磁场信息传输给微控制器，所述微控制器将接收到的三轴加速度信息、三轴角速度信息、磁场信息进行结算，以获得待测基站天线的姿态角信息，
所述姿态测量模块通过所述无线通信模块通信连接所述云端服务器存储模块，所述姿态测量模块通过串口通信连接所述无线通信模块，将获得的待测基站天线的姿态角信息传输至所述无线通信模块，所述无线通信模块将接收到的测量信息传送至所述云端服务器存储模块，其中所述测量信息包括所述姿态测量模块的 ID 信息和所述姿态角信息，
所述云端服务器存储模块包括网络服务器和关系型数据库管理系统，所述网络服务器通信连接所述无线通信模块，接收来自所述无线通信模块的测量信息，所述网络服务器通信连接所述关系型数据库管理系统，将测量信息传输给所述关系型数据库管理系统，所述关系型数据库管理系统存储所述网络服务器接收的信息，
所述智能终端应用软件模块包括测量设备显示单元、测量设备选择单元、查询单元和显示单元，所述测量设备显示单元通信连接所述网络服务器，所述测量设备显示单元向所述网络服务器发送查询数据请求，所述网络服务器向所述测量设备显示单元发送当前活跃设备数量信息和 ID 信息，所述测量设备选择单元通信连接所述所述测量设备显示单元，在获取到当前活跃设备数量信息和ID 信息后，用户可以指定一个当前活跃设备，为后续获取所指定设备测量得到的姿态角信息做准备，所述查询单元通信连接所述云端服务器存储模块的所述
网络服务器，在用户指定某个当前活跃设备后，所述查询单元向所述网络服务器发送查询请求以获得指定设备的姿态角信息，所述显示单元通信连接所述查询单元并接收姿态角信息。
2.根据权利要求 1 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述微控制器控制数据发送至所述无线通信模块的频率。
3.根据权利要求 1 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述无线通信模块与所述云端服务器数据存储模的所述网络服务器之间的连接方式为GPRS。
4.根据权利要求 1 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述姿态角信息包括俯仰角信息、滚动角信息、方向角信息。
5.根据权利要求 1 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述测量设备显示单元、所述测量设备选择单元、所述查询单元、所述显示单元外接智能终端。
6.根据权利要求 5 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述智能终端包括电脑、智能手机的一种或者多种。
7.根据权利要求 1 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述云端服务器存储模块的所述关系型数据库管理系统还包括增加数据单元、删除数据单元和查询数据单元。
8.根据权利要求 7 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述增加数据单元根据若干所述测量装置中的所述无线通信模块发送的所述测量信息中的所述 ID 信息建立相应的数据表，并将对应所述 ID 信息的所述测量装置上发送的所述测量信息中的所述姿态角信息存入所述数据表中进行存储。
9.根据权利要求 7 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述删除数据单元通信连接并访问所述云端服务器存储模块的所述网络服务器，所述删除数据单元删除指定 ID 设备的数据表并更新所述关系型数据库管理系统中的信息。
10.根据权利要求 7 所述的基于物联网技术的天线姿态智能测量系统，其特征在于，所述查询数据单元通信连接所述智能终端应用软件模块或者通信连接所述云端服务器存储模块中的所述网络服务器，所述查询数据单元通过所述智能终端应用软件模块或者所述网络服务器通信连接并访问所述关系型数据库管理系统并查询指定设备 ID 的数据历史数据信息。
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