CN112729287A - 一种用于井盖的监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于井盖的监控方法，包括：获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值；将所述加速度值、所述角速度值转换成目标数集，并根据所述目标数集绘制振动曲线；将所述振动曲线与标准曲线比较，由比较结果判定井盖状态。本方法可实现在运动状态下实时监控井盖在三轴上的加速度值、角速度值，从而准确判断井盖是否在做相对运动，以及运动的相对位置和方向。
Description
技术领域
本发明涉及基础设施领域，尤其涉及一种用于井盖的监控方法。
背景技术
井盖作为不可或缺的城建设施，其数量庞大、分布范围广泛。井盖丢失已成为普遍事件，而由于井盖丢失导致安全事件层出不穷，给车辆和行人带来极大的安全隐患。因此，对井盖实施有效的监控管理尤为重要。
现有的基于运动传感器的井盖监控方法通常使用三轴加速度来判断井盖的倾角。利用三轴加速度判断井盖的倾角需要井盖处于静止状态，只有在静止状态下才可以通过重力加速度在三个轴上的分量计算出井盖的倾角。而在井盖运动时，由于三个轴都存在除重力加速度外的运动加速度，故运算结果会存在很大误差。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种用于井盖的监控方法，该方法能够实现对井盖状态的实时监控，并准确判断井盖是否在做相对运动，以及运动的相对位置和方向。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于井盖的监控方法，包括：
获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值；
将所述加速度值、所述角速度值转换成目标数集，并根据所述目标数集绘制振动曲线；
将所述振动曲线与标准曲线比较，由比较结果判定井盖状态。
上述技术方案中，当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度低于预设指标时，则判定井盖为非运动状态。
上述技术方案中，当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度高于预设指标时，则判定井盖为运动状态；
利用该运动状态下的所述加速度值和所述角速度值计算该运动状态下井盖的位移量和角度变化值。
上述技术方案中，井盖的位移量和角度变化值由所述加速度值、所述角速度值利用捷联式惯性导航系统算法计算得到。
上述技术方案中，所述加速度值、所述角速度值经卡尔曼滤波方式、四元数矩阵转换方式、载体坐标系向地理坐标系转换方式转换成所述目标数集。
上述技术方案中，步骤“获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值”由设置于井盖上的六轴运动传感器获取。
上述技术方案中，所述六轴运动传感器包括用于采集所述加速度值、所述角速度值的数据采集单元，与所述采集单元相连并控制其工作的控制单元、与所述控制单元相连用于数据计算的计算单元、与所述控制单元相连用于数据存储的存储单元。
上述技术方案中，在判定井盖为非运动状态时，所述控制中心控制所述六轴运动传感器进入低功耗模式。
上述技术方案中，在判定井盖为运动状态时，所述控制中心控制所述六轴运动传感器重复所述加速度值、角速度值的获取并判定井盖状态直至判定井盖为非运动状态。
上述技术方案中，在判定井盖为运动状态时，还包括在井盖从运动状态变化至非运动状态后，将监测的数据传输至监控平台，触发报警装置。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明中通过获取到的井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值作为井盖状态判定的依据，加速度值、角速度值可实时进行获取，包括当井盖处于运动状态时，弥补了必须使井盖处于非运动状态下获取监测数据用来判断井盖状态的缺点。
2.将加速度值、角速度值经转换形成可用于绘制振动曲线的目标数集，利用振动曲线与标准曲线进行比较，优先判断井盖为运动状态还是非运动状态，避免频繁进行大量和复杂的数据运算，提高计算效率，有效降低系统的功耗。
3.在运动状态下进一步计算井盖的位移量和角度变化值，将振动曲线与计算得到的位移量和角度变化值结合判断，双重判断保证判断结果的准确性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。
图1是本发明中监控方法的流程图；
图2是本发明中振动曲线与标准曲线比较图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：参见图1～2所示，一种用于井盖的监控方法，包括：
获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值；
将所述加速度值、所述角速度值转换成目标数集，并根据所述目标数集绘制振动曲线；
将所述振动曲线与标准曲线比较，由比较结果判定井盖状态。
通过监测井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值作为井盖后续状态判定的依据，加速度值、角速度值可实时进行获取，包括当井盖处于运动状态时，弥补了必须使井盖处于非运动状态下获取监测数据用来判断井盖状态的缺点。
将加速度值、角速度值经转换形成可用于绘制振动曲线的目标数集，利用振动曲线与标准曲线进行比较，优先判断井盖为运动状态还是非运动状态，避免频繁进行大量和复杂的数据运算，提高计算效率，有效降低系统的功耗。
其中，在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值由设置于井盖上的六轴运动传感器获取。具体的，所述六轴运动传感器设置于井盖的内侧。所述六轴运动传感器包括有数据采集单元、控制单元、计算单元、存储单元等。在所述六轴运动传感器中预设有一加速度阈值，当所述井盖发生运动，其在自然重力方向上的加速度值达到所述加速度阈值时，触发所述六轴运动传感器由低功耗模式切换为工作模式。所述六轴运动传感器的控制单元控制所述采集单元采集在该状态下X轴、Y轴、Z轴上分别的加速度值与分别的角速度值。
在所述采集单元完成数据的采集后，由控制单元控制计算单元对采集的加速度值、角速度值进行转换。将所述六轴运动传感器切换为工作模式后第一次采集的加速度值、角速度值作为初始加速度值、初始角速度值。将所述初始加速度值、初始角速度值经卡尔曼滤波方式、四元数矩阵转换方式、载体坐标系向地理坐标系转换方式转换成目标数集。利用所述目标数集绘制振动曲线。
将绘制的振动曲线与预设的标准曲线相比较，当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度低于预设指标时，则判定井盖为非运动状态。当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度高于预设指标时，则判定井盖为运动状态。如图2所示，其中曲线1、曲线2为井盖在两个运动状态下绘制的振动曲线，曲线3为标准曲线。图中A、B两个阶段，曲线1、曲线2的振动幅度与标准曲线的振动幅度存在高度的相似，由此可以判定在A、B两个阶段井盖处于运动状态。其中，曲线1、曲线2中不同的振动方向表示井盖运动时的不同方向，其具体方向的判定需要结合在该状态下井盖的位移量和角度变化值确定。在A、B两个阶段中都存在大幅振动阶段和小幅振动阶段。当井盖被开启或关闭时，其角度发生大幅的变动，即表现为振动曲线中的大幅振动阶段。当井盖被拖动时，即表现为振动曲线中的小幅振动阶段。
利用振动曲线作为优先判断条件，使六轴运动传感器可以高效率的完成运算，避免了频繁进行大量、复杂的数据运算，有效降低系统运行功耗。
在利用振动曲线判定井盖处于非运动状态时，由所述控制中心控制所述六轴运动传感器进入低功耗模式。
在利用振动曲线判定井盖处于运动状态下时，利用初始加速度值、初始角速度值计算该运动状态下井盖的位移量和角度变化值。井盖的位移量和角度变化值由所述初始加速度值、所述初始角速度值利用捷联式惯性导航系统算法计算得到。在完成初始状态下位移量和角度变化值的计算后，控制中心控制所述六轴运动传感器重复所述加速度值、角速度值的获取、计算、判断的过程，直至由振动曲线判定得到的井盖状态处于非运动状态为止，将井盖整个运动过程中采集的数据进行汇总，并将汇总后的监测数据传输至监控平台，并触发报警装置，提醒相关工作人员进行处理。
将振动曲线与位移量和角度变化值相结合对井盖的状态进行判断，双重判断提高了判断结果的准确性。
在一个优选的实施方式中，设于所述六轴运动传感器内的系统还具有自学习功能。由于六轴运动传感器所处的环境不同，因此在实际使用过程中，每一六轴运动传感器产生的振动曲线会存在一定的区别。系统会根据每次的振动曲线对系统内预设的标准曲线进行修正，以保证后续稳定判断的条件。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种用于井盖的监控方法，其特征在于，包括：
获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值；
将所述加速度值、所述角速度值转换成目标数集，并根据所述目标数集绘制振动曲线；
将所述振动曲线与标准曲线比较，由比较结果判定井盖状态。
2.根据权利要求1所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度低于预设指标时，则判定井盖为非运动状态。
3.根据权利要求1所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：当所述振动曲线的振动幅度与标准曲线上的振动幅度的相似度高于预设指标时，则判定井盖为运动状态；
利用该运动状态下的所述加速度值和所述角速度值计算该运动状态下井盖的位移量和角度变化值。
4.根据权利要求3所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：井盖的位移量和角度变化值由所述加速度值、所述角速度值利用捷联式惯性导航系统算法计算得到。
5.根据权利要求1所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：所述加速度值、所述角速度值经卡尔曼滤波方式、四元数矩阵转换方式、载体坐标系向地理坐标系转换方式转换成所述目标数集。
6.根据权利要求1所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：步骤“获取井盖分别在X轴、Y轴、Z轴上的加速度值和角速度值”由设置于井盖上的六轴运动传感器获取。
7.根据权利要求6所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：所述六轴运动传感器包括用于采集所述加速度值、所述角速度值的数据采集单元，与所述采集单元相连并控制其工作的控制单元、与所述控制单元相连用于数据计算的计算单元、与所述控制单元相连用于数据存储的存储单元。
8.根据权利要求7所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：在判定井盖为非运动状态时，所述控制中心控制所述六轴运动传感器进入低功耗模式。
9.根据权利要求7所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：在判定井盖为运动状态时，所述控制中心控制所述六轴运动传感器重复所述加速度值、角速度值的获取并判定井盖状态直至判定井盖为非运动状态。
10.根据权利要求9所述的用于井盖的监控方法，其特征在于：在判定井盖为运动状态时，还包括在井盖从运动状态变化至非运动状态后，将监测的数据传输至监控平台，触发报警装置。
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