CN112229361A

CN112229361A - 支柱倾斜监测设备及智能支柱

Info

Publication number: CN112229361A
Application number: CN202011082162.6A
Authority: CN
Inventors: 刘平原; 多俊军
Original assignee: Fashida Dalian Industrial Group Co ltd
Current assignee: Fashida Dalian Industrial Group Co ltd
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2021-01-15

Abstract

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种支柱倾斜监测设备及智能支柱，旨在解决现有技术中立柱无倾斜状态监测的装置的问题，本发明提供一种支柱倾斜监测设备包括第一检测机构和第二检测机构，第一检测机构用于检测支柱倾斜角度，并生成第一检测信号；第二检测机构用于检测支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号；控制器配置为基于第一检测信号和第二检测信号启动警报装置。本发明的支柱倾斜监测设备通过第一检测机构监测支柱的倾斜角度，并通过第二检测机构校正第一检测信号的准确度安全可靠的同时，将太阳能电池板作为电源装置进行供电环保节能，本申请能够及时排除故障及隐患，保证交通安全，确保车辆正常通行，避免交通事故。

Description

支柱倾斜监测设备及智能支柱

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种支柱倾斜监测设备及智能支柱。

背景技术

支柱应用广泛，例如在高速公路或者铁路中风屏障固定物主要为支柱，铁路隧道中接触网线也是依靠支柱进行固定，一旦支柱发生倾斜，则可能造成风屏障坍塌，轻则导致通行中断，严重则造成交通事故。因此有必要监测支柱倾斜状态，为及时排除故障及隐患，保证正常通行提供措施。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中立柱无倾斜状态监测的装置，本申请一方面提供一种支柱倾斜监测设备，该监测设备设置于支柱，该监测设备主要包括电源装置、检测装置、警报装置、控制器；

所述控制器与所述检测装置通信连接，所述检测装置包括第一检测机构和第二检测机构，所述第一检测机构用于直接获取所述支柱的倾斜角度，并生成第一检测信号；所述第二检测机构用于基于三轴加速度信息获取所述支柱的倾斜角度，并生成第二检测信号；

所述控制器配置为基于所述第一检测信号和所述第二检测信号启动所述警报装置；

所述电源装置分别与所述检测装置、所述警报装置和所述控制器电性连接。

在一些优选技术方案中，所述第一检测机构包括角速度传感器和计时器，所述角速度传感器用于获取所述支柱的倾斜角速度和倾斜时间，基于所述倾斜角速度和所述倾斜时间获取所述支柱的第一倾斜角度，并生成第一检测信号。

在一些优选技术方案中，所述第二检测机构包括三轴加速度传感器，所述第二检测机构通过所述三轴加速度传感器获取所述支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号，所述控制器能够基于所述第二检测信号获取所述支柱的第二倾斜角度。

在一些优选技术方案中，当所述第一倾斜角度大于阈值，且所述第二倾斜角度小于阈值时，所述控制器控制所述警报装置生成第一警报信号；

当所述第一倾斜角度大于阈值，且所述第二倾斜角度大于阈值时，所述控制器控制所述警报装置生成第二警报信号。

在一些优选技术方案中，当所述第二倾斜角度大于阈值且所述第二倾斜角度的倾斜时间大于t时，所述控制器控制所述警报装置生成第二警报信号，t∈(10min，15min)。

在一些优选技术方案中，该监测设备还包括固定构件，所述固定构件包括具有容纳空间的密封壳体，所述检测装置、警报装置、控制器均设置于所述容纳空间内，所述电源装置装设于所述壳体上端，所述壳体下端设置有夹持结构，所述壳体通过所述夹持结构与所述支柱固定。

在一些优选技术方案中，所述电源装置包括太阳能电池板。

本申请另一方面提供一种智能支柱，该支柱包括任一上述技术方案中所述的支柱倾斜监测设备。

在一些优选技术方案中，该智能支柱还包括与所述警报装置通信连接的显示装置，所述显示装置接收所述警报装置的警报信号并进行显示。

在一些优选技术方案中，该智能支柱还包括照明装置和图像采集装置，所述照明装置、所述图像采集装置分别与所述控制器通信连接，所述照明装置、所述图像采集装置分别与所述电源装置电性连接，所述图像采集装置用于采集所述智能支柱周边环境的二维图像；所述照明装置用于为所述智能支柱周边环境照明。

本发明的有益效果:

本发明的支柱倾斜监测设备能够通过第一检测机构直接获取支柱的倾斜角度，并通过第二检测机构校正支柱的真实倾斜角度，安全可靠，同时通过太阳能电池板作为电源装置进行供电环保节能，本申请能够及时排除故障及隐患，保证交通安全，确保车辆正常通行，避免交通事故。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种实施例的支柱倾斜监测设备框架图；

图2为本发明第一种实施例的智能支柱的结构示意图；

图3为本发明第二种实施例的智能支柱的结构示意图；

附图标记列表：

1-智能支柱；2-电源装置；3-照明装置；4-显示装置；5-警报装置。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明一方面提供一种支柱倾斜监测设备，包括固定构件、电源装置、检测装置、警报装置、控制器，所述电源装置、所述检测装置、所述警报装置、所述控制器均通过所述固定构件装设于支柱；

所述控制器与所述检测装置通信连接，所述检测装置包括第一检测机构和第二检测机构，所述第一检测机构用于检测所述支柱的倾斜角度，并生成第一检测信号；所述第二检测机构用于检测所述支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号；

另一方面提供一种智能支柱，该立柱包括上述支柱倾斜监测设备。

为了更清晰地对本发明支柱倾斜监测设备进行说明，下面结合附图对本发明一种优选实施例进行展开详述。

本发明的支柱倾斜监测设备主要包括电源装置、检测装置、警报装置、控制器，所述控制器与所述检测装置通信连接，所述检测装置包括第一检测机构和第二检测机构，所述第一检测机构用于直接获取支柱的倾斜角度，并生成第一检测信号；所述第二检测机构用于基于三轴加速度信息获取所述支柱的倾斜角度，并生成第二检测信号；

作为本发明的一个优选实施例，本发明的支柱倾斜监测设备如图2所示，包括固定构件、电源装置2、检测装置、警报装置5、控制器，电源装置2、检测装置、警报装置5、控制器均通过固定构件装设于支柱；可以理解的是，固定构件可以为一个也可以为多个，当固定构件为多个时，多个固定构件可分开设置，只要能够保证控制器分别与检测装置和警报装置5通信连接即可。可以理解的是，本申请的支柱倾斜监测设备可以安装在风屏障支柱或高铁接触网支柱，为方便理解，在本发明的说明书中，将风屏障支柱和高铁接触网支柱两者统称为支柱。

进一步地，在本申请的优选实施例中，固定构件包括具有容纳空间的密封壳体，检测装置、警报装置、控制器均设置于容纳空间内，电源装置2装设于壳体上端，壳体下端设置有夹持结构，壳体通过夹持结构与支柱固定。可以理解的是本发明的电源装置2优选包括太阳能电池板，电源装置分别与检测装置、警报装置和控制器电性连接。通过将太阳能电池板装设于壳体上端，使得太阳能电池板能够充分收到太阳照射，以便于提高太阳能的利用率和转化率，为本发明的支柱倾斜监测设备中的各装置供电，节能环保，减少设备维护工作。可以理解的是，本发明的电源装置2还包括蓄电池，蓄电池可设置于壳体的容纳空间内部，蓄电池作为备用电池在太阳能电池板由于环境原因无法供电时为其他设备提供电量，例如夜间，通过该冗余配置使得本发明的支柱倾斜监测设备安全且可靠。

进一步地，在另一些优选实施例中，固定构件包括两个对向设置的C形卡合结构，两个C形卡合结构分别设置于支柱的两侧并通过紧密配合构成密封环型结构，该环形结构与支柱外径或支柱的分支外径紧密配合，以使得本申请支柱倾斜监测设备与支柱固定；该实施例属于抱杆式安装，适应于圆形柱体的监测。在另一优选实施例中，固定构件包括间隔设置的多个固定带，本申请支柱倾斜监测设备通过固定带固设于支柱。固定构件的结构多样，本领域技术人员可随意设置其大小，在本申请的优选实施方式中支柱倾斜监测设备主要包括的器件均为电子元件结构简单而小巧，一般不大于10英寸，便于拆卸和维修，更进一步地，本申请的固定构件也可以为螺钉钻孔式安装。固定构件具体结构不再一一赘述。

进一步地，控制器与检测装置通信连接，检测装置包括第一检测机构和第二检测机构，其中，第一检测机构用于检测支柱的倾斜角度，并生成第一检测信号；第二检测机构用于检测支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号；控制器配置为基于第一检测信号和第二检测信号启动警报装置5。本申请中三个江湖正交方向即为xyz三个方向构成的直角坐标系。

在一些优选实施例中，第一检测机构包括角速度传感器和计时器，角速度传感器用于获取支柱的倾斜角速度和倾斜时间，基于倾斜角速度和倾斜时间获取支柱的第一倾斜角度，并生成第一检测信号。具体而言，建立三轴坐标，在设备为常规状态下时，A点位于Z轴上，当设备发生倾斜时A点向XY平面方向倾斜，产生θ角，根据角速度传感器得知角速度为a，发生倾斜的时间为t₁，则θ＝at₁，此时θ角为第一倾斜角。

在另一些优选实施例中，第二检测机构包括三轴加速度传感器，第二检测机构通过三轴加速度传感器获取支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号，控制器能够基于第二检测信号获取支柱的第二倾斜角度α。具体而言，当设备水平放置时，设备竖直方向加速度为g。设备水平方向加速度为0。当发生倾斜式，X方向加速度为X_g，X_g为竖直加速度在X向上的分量。根据正弦定理，

X_g＝g*sin(α)，则α＝arcsin(X_g/g)。X_g通过三轴加速度传感器读取数值，则放入以上公式则计算出第二倾斜角度α。

当第一倾斜角度θ大于阈值，且第二倾斜角度α小于阈值时，控制器控制警报装置生成第一警报信号；第一警报信号为预警信号，其预示支柱松动；此时说明支柱松动，支柱随外力影响而发生倾斜，但能自复位，此时控制器控制警报装置启动并生成第一警报信号。

当第一倾斜角度θ大于阈值，且第二倾斜角度α大于阈值时，即第一检测机构和第二检测机构均检测出支柱异常倾斜时，认定检测装置检测角度有效，控制器控制警报装置生成第二警报信号；第二警报信号为严重报警信号，其预示着支柱倾斜。

在本发明的一些优选实施例中，当第二倾斜角度α大于阈值且第二倾斜角度α的倾斜时间大于t时，控制器控制警报装置5生成第二警报信号，t∈(10min，15min)。即第二检测机构测量周期大于10分钟以上，对设备进行连续测量，连续测量倾斜角大于阈值，则判定支柱已经倾斜，此时控制器控制警报装置启动并生成第二警报信号。

进一步地，本发明的控制器包括信号处理电路，信号处理电路主要有四部分组成，第一部分为倾斜监测传感信号电路，第二部分为通讯电路，第三部分为电源电路，第四部分为CPU处理电路。CPU通过提取加速度传感器和角速度传感器电路的信号，计算出倾斜角。然后通过通讯电路以无线方式发送出去。

本发明的优选实施例另一方面提供一种智能支柱，该智能支柱1包括上述实施例所述的支柱倾斜监测设备，因此其具备任一上述的支柱倾斜监测设备的特点，即能够解决相同的技术问题并产生了相同的有益效果，不再重复说明。

进一步地，该智能支柱1还包括照明装置3和图像采集装置，照明装置3、图像采集装置分别与控制器通信连接，照明装置3、图像采集装置分别与电源装置2电性连接，参阅附图2，图像采集装置3用于采集智能支柱1周边环境的二维图像；图像采集装置包括摄像头，其可以获取周边环境图像获知智能支柱周边天气或者空气质量，或者过往交通车辆是否遵循交通规则。照明装置用于为智能支柱1周边环境照明，其相当于路灯。

在本申请的另一些优选实施例中，参阅图3，该智能支柱1还包括与警报装置通信连接的显示装置4，显示装置4包括显示屏，显示装置4接收警报装置5的警报信号并通过显示屏进行显示。该智能支柱1的控制器还包括信号转换装置，信号转换装置能够将第一检测信号和第二检测信号进行转换，转换为警报信号文字，并通过显示装置显示以便于提示过往车辆行人提前预知风险，降低财产损失和人身伤害，减少支柱倾斜造成的不良后果。图2所示的警报装置5的显示屏即为显示装置，显示屏设置于智能支柱的分照明装置上方，控制器可以通过生成不同信号以改变警报信号的显示屏颜色或图案，例如当上述第一警报信号生成后，控制器能够控制图2所示的警报装置的显示屏呈现黄色；当上述第二警报信号生成后，控制器能够控制图2所示的警报装置的显示屏呈现红色。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：

本发明的支柱倾斜监测设备能够通过第一检测机构监测支柱的倾斜角度，并通过第二检测机构校正支柱的真实倾斜角度，安全可靠，同时通过太阳能电池板作为电源装置进行供电环保节能，本申请能够及时排除故障及隐患，保证交通安全，确保车辆正常通行，避免交通事故。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种支柱倾斜监测设备，其特征在于，该监测设备包括电源装置、检测装置、警报装置、控制器；

所述控制器与所述检测装置通信连接，所述检测装置包括第一检测机构和第二检测机构，所述第一检测机构用于直接获取支柱的倾斜角度，并生成第一检测信号；所述第二检测机构用于基于三轴加速度信息获取支柱的倾斜角度，并生成第二检测信号；

2.根据权利要求1所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，所述第一检测机构包括角速度传感器和计时器，所述角速度传感器和所述计时器分别用于获取所述支柱的倾斜角速度和倾斜时间，并基于所述倾斜角速度和所述倾斜时间获取所述支柱的第一倾斜角度，并生成第一检测信号。

3.根据权利要求2所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，所述第二检测机构包括三轴加速度传感器，所述第二检测机构通过所述三轴加速度传感器获取所述支柱沿三个相互正交方向的加速度，并生成第二检测信号，所述控制器能够基于所述第二检测信号获取所述支柱的第二倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，

当所述第一倾斜角度大于阈值，且所述第二倾斜角度小于阈值时，所述控制器控制所述警报装置生成第一警报信号；

5.根据权利要求4所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，当所述第二倾斜角度大于阈值且所述第二倾斜角度的倾斜时间大于t时，所述控制器控制所述警报装置生成第二警报信号，t∈(10min，15min)。

6.根据权利要求1所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，该监测设备还包括固定构件，所述固定构件包括具有容纳空间的密封壳体，所述检测装置、警报装置、控制器均设置于所述容纳空间内，所述电源装置装设于所述壳体上端，所述壳体下端设置有夹持结构，所述壳体通过所述夹持结构与所述支柱固定。

7.根据权利要求6所述的支柱倾斜监测设备，其特征在于，所述电源装置包括太阳能电池板。

8.一种智能支柱，其特征在于，该智能支柱包括上述权利要求1-7中任一项所述的支柱倾斜监测设备。

9.根据权利要求8所述的智能支柱，其特征在于，该智能支柱还包括与所述警报装置通信连接的显示装置，所述显示装置接收所述警报装置的警报信号并进行显示。

10.根据权利要求8所述的智能支柱，其特征在于，该智能支柱还包括照明装置和图像采集装置，所述照明装置、所述图像采集装置分别与所述控制器通信连接，所述照明装置、所述图像采集装置分别与所述电源装置电性连接，所述图像采集装置用于采集所述智能支柱周边环境的二维图像；所述照明装置用于为所述智能支柱周边环境照明。