CN112886708A - 射频能量采集无线监测设备及其使用方法 - Google Patents

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孙海东
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Abstract

本发明涉及射频能量采集技术领域，尤其涉及射频能量采集无线监测设备及使用方法。本发明要解决的技术问题是同一个地点不同高度和角度的射频信号强弱都有所不同，需要及时调节射频能量收集器的高度和角度才能最大限度地收集射频能量。为了解决上述技术问题，本发明提供了射频能量采集无线监测设备及调节方法，本发明由高度调节机构、角度调节机构和使用方法组成，通过锥齿轮的工作原理来实现高度调节的目的，从而使射频能量收集器更加灵活，通过减速步进电机和转动连接的连接框，使射频能量收集器实时改变角度，从而最大限度地采集射频能量，通过单片机模块、射频传感器和GPRS模块，实时射频能量收集器的全自动高度和角度调节，并实现远程监控。

Description

射频能量采集无线监测设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及射频能量采集无线监测设备，具体是射频能量采集无线监测设备及使用方法，属于射频能量采集技术领域。
背景技术
日常生活中的电子设备越来越多了，它们都需要某种形式的电源才能维持正常工作。幸运的是，我们周围存在很多种能量形式，既可以把风能、光能、物体运动动能转换成电能，甚至从高频无线电信号的传输中也可以收集部分能量。
而射频能量采集技术就是通过射频能量收集器从无线电、电视广播站和无线设备上获取射频能量，再利用射频能量来为一些低功耗电路供电，但在同一个地点不同高度和角度的射频信号强弱都有所不同，需要及时调节射频能量收集器的高度和角度才能最大限度地收集射频能量，而且为了防止人为破坏射频能量收集器，必须在射频能量收集器旁边设置一个监测设备对射频能量收集器进行实时监测。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供射频能量采集无线监测设备及使用方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，射频能量采集无线监测设备，包括第一安装筒、高度调节机构、第二安装筒、角度调节机构、第一安装箱、射频能量收集器和摄像头模块。
所述第一安装筒内部底板上固定安装有高度调节机构，所述高度调节机构顶部与第二安装筒底部固定连接，所述第二安装筒内部底板上固定安装有角度调节机构，所述角度调节机构顶部固定安装有连接柱，所述连接柱一侧面嵌入安装有射频传感器，所述连接柱顶端与射频能量收集器底部固定连接，所述第二安装筒一侧面固定安装有第一安装箱，所述第一安装箱内部固定安装有GPRS模块和单片机模块，所述单片机模块与GPRS模块以及射频传感器电性连接。
所述高度调节机构包括限位筒、螺纹柱、第一转轴、第二锥齿轮、和步进电机，所述第一安装筒内部底板上固定安装有限位筒、第一轴承和步进电机，所述限位筒顶部滑动套接有限位柱，所述第一轴承顶部内圈固定套接有螺纹筒，所述螺纹筒顶部螺纹套接有螺纹柱，所述限位柱和螺纹柱顶部均与第二安装筒底部固定连接，所述螺纹筒外壁固定套接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮远离第一锥齿轮的一侧固定套接有第一转轴，所述第一转轴远离第二锥齿轮的一端与步进电机输出端固定连接。
所述角度调节机构包括第二安装箱、连接板、转筒、第二转轴和转盘，所述第二安装筒内部底板上固定安装有第二安装箱，所述第二安装箱内部底板上固定安装有减速步进电机，所述减速步进电机输出端固定连接有第二转轴，所述第二转轴顶端活动贯穿第二安装箱顶板，并与转盘底部固定连接，所述转盘一侧面固定安装有安装板，所述第二安装箱两侧外表面对称固定安装有连接板，两根所述连接板顶部之间转动安装有连接框，所述连接框内部转动安装有转筒，所述转筒底部与安装板顶端固定连接，所述转筒顶部与连接柱底端固定连接。
优选的，所述减速步进电机和步进电机均与单片机模块电性连接。
优选的，所述步进电机底部通过支撑座固定安装在第一安装筒内部底板上。
优选的，所述第一安装筒内部底板上固定安装有支撑柱，所述第一转轴通过两个第二轴承水平活动贯穿支撑柱。
优选的，两根所述连接板顶部之间通过两个销轴转动安装有连接框，所述连接框内部两侧壁之间通过一根中心轴转动安装有转筒，所述中心轴与两个销轴垂直。
优选的，所述减速步进电机底部部通过防振橡胶垫固定安装在第二安装筒内部底板上。
优选的，所述安装板与第二安装箱顶部呈度角。
优选的，所述第二安装筒远离第一安装箱的一侧面固定安装摄像头模块，所述摄像头模块与单片机模块电性连接。
优选的，所述第一安装筒和第二安装筒均为不锈钢安装筒。
射频能量采集无线监测设备的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
第一步，监测射频信号，通过射频传感器监测该位置的射频信号强弱，并实时将该信号的强弱信息发送给单片机模块。
第二步，寻找射频信号，当该位置的射频信号值低于单片机模块本身程序设定的最低射频信号值时，单片机模块会控制步进电机开始转动，步进电机会带转第一转轴，第一转轴带转第二锥齿轮，因为第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，所以第二锥齿轮会带转第一锥齿轮，第一锥齿轮带转螺纹筒，螺纹筒的转动会使螺纹柱向上旋出或向下旋入，间接调节射频能量收集器的高度，从而寻找最强的射频信号。
第三步，寻找最佳采集角度，当射频能量收集器锁定在最佳高度时，单片机模块开始控制减速步进电机工作，带转第二转轴，第二转轴带转转盘，转盘带转安装板，因为安装板为“L”形，所以会使连接框在两块连接板之间转动，使转筒连接框内部转动，从而使射频能量收集器跟着转动，达到调节射频能量收集器角度的目的，以此寻找最佳采集角度。
第四步，远程监控，单片机模块通过GPRS模块可以连上网络，单片机模块通过网络将此时的射频信号值以及通过摄像头模块拍摄到的场景一并打包发送到监测终端，便于工作人员对射频能量收集器所处环境进行监控。
本发明的有益效果是：
1、本发明安装有高度调节机构，通过锥齿轮的工作原理来实现高度调节的目的，当原来高度的射频信号值较低时，启动步进电机便能间接调节射频能量收集器的高度，直至将射频能量收集器调节到射频信号值最强的高度才停止高度调节，本发明可以使射频能量收集器更加灵活；
2、本发明安装有角度调节机构，减速步进电机配合安装板和转动连接的连接框便能使射频能量收集器实时改变角度，本发明能使射频能量收集器最大限度地采集射频能量，大大提高了射频能量收集器的工作效率；
3、本发明安装有单片机模块和射频传感器，射频传感器能够检测当时该位置的射频信号值，单片机模块则能根据射频传感器检测到的信号值，全自动控制步进电机和减速步进电机是否进行工作，从而使射频能量收集器处于最佳采集点，而且本发明安装有摄像头模块，摄像头模块能实时监控场景，另外，本发明还安装有GPRS模块，GPRS模块能连通网络，单片机模块通过GPRS 模块便能将当时的射频信号值以及场景等信息实时发送到监测终端，以供工作人员远程监控射频能量收集器。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的剖视主视图；
图3为本发明第二安装箱和转筒连接关系的俯视结构示意图；
图4为本发明第二安装箱和转筒连接关系的侧视结构示意图；
图5为本发明方法的流程示意图。
图中：1、第一安装筒，2、第二安装筒，3、连接框，4、连接板，5、转筒，6、连接柱，7、射频传感器，8、射频能量收集器，9、第一安装箱，10、安装板，11、转盘，12、摄像头模块，13、第二转轴，14、第二安装箱。15、减速步进电机，16、限位柱，17、限位筒，18、螺纹柱，19、螺纹筒，20、第一锥齿轮，21、第一轴承，22、第二锥齿轮，23、第二轴承，24、支撑柱， 25、第一转轴，26、步进电机，27、GPRS模块，28、单片机模块。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。
请参阅图1-5所示，射频能量采集无线监测设备，包括第一安装筒1、高度调节机构、第二安装筒2、角度调节机构、第一安装箱9、射频能量收集器 8和摄像头模块12。
所述第一安装筒1内部底板上固定安装有高度调节机构，所述高度调节机构顶部与第二安装筒2底部固定连接，所述第二安装筒2内部底板上固定安装有角度调节机构，所述角度调节机构顶部固定安装有连接柱6，所述连接柱6一侧面嵌入安装有射频传感器7，所述连接柱6顶端与射频能量收集器8 底部固定连接，所述第二安装筒2一侧面固定安装有第一安装箱9，所述第一安装箱9内部固定安装有GPRS模块27和单片机模块28，所述单片机模块28 与GPRS模块27以及射频传感器7电性连接。
所述高度调节机构包括限位筒17、螺纹柱18、第一转轴25、第二锥齿轮 22、和步进电机26，所述第一安装筒1内部底板上固定安装有限位筒17、第一轴承21和步进电机26，所述限位筒17顶部滑动套接有限位柱16，所述第一轴承21顶部内圈固定套接有螺纹筒19，所述螺纹筒19顶部螺纹套接有螺纹柱18，所述限位柱16和螺纹柱18顶部均与第二安装筒2底部固定连接，所述螺纹筒19外壁固定套接有第一锥齿轮20，所述第一锥齿轮20啮合有第二锥齿轮22，所述第二锥齿轮22远离第一锥齿轮20的一侧固定套接有第一转轴25，所述第一转轴25远离第二锥齿轮22的一端与步进电机26输出端固定连接。
所述角度调节机构包括第二安装箱14、连接板4、转筒5、第二转轴13 和转盘11，所述第二安装筒2内部底板上固定安装有第二安装箱14，所述第二安装箱14内部底板上固定安装有减速步进电机15，所述减速步进电机15 输出端固定连接有第二转轴13，所述第二转轴13顶端活动贯穿第二安装箱 14顶板，并与转盘11底部固定连接，所述转盘11一侧面固定安装有安装板 10，所述第二安装箱14两侧外表面对称固定安装有连接板4，两根所述连接板4顶部之间转动安装有连接框3，所述连接框3内部转动安装有转筒5，所述转筒5底部与安装板10顶端固定连接，所述转筒5顶部与连接柱6底端固定连接。
具体的，所述减速步进电机15和步进电机26均与单片机模块28电性连接。
具体的，所述步进电机26底部通过支撑座固定安装在第一安装筒1内部底板上。
具体的，所述第一安装筒1内部底板上固定安装有支撑柱24，所述第一转轴25通过两个第二轴承23水平活动贯穿支撑柱24。
具体的，两根所述连接板4顶部之间通过两个销轴转动安装有连接框3，所述连接框3内部两侧壁之间通过一根中心轴转动安装有转筒5，所述中心轴与两个销轴垂直。
具体的，所述减速步进电机15底部部通过防振橡胶垫固定安装在第二安装筒2内部底板上。
具体的，所述安装板10与第二安装箱14顶部呈30度角，在调节角度时不影响射频能量收集器8向上采集信号。
具体的，所述第二安装筒2远离第一安装箱9的一侧面固定安装摄像头模块12，所述摄像头模块12与单片机模块28电性连接。
具体的，所述第一安装筒1和第二安装筒2均为不锈钢安装筒，增加使用寿命。
射频能量采集无线监测设备的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：
第一步，监测射频信号，通过射频传感器7监测该位置的射频信号强弱，并实时将该信号的强弱信息发送给单片机模块28。
第二步，寻找射频信号，当该位置的射频信号值低于单片机模块28本身程序设定的最低射频信号值时，单片机模块28会控制步进电机26开始转动，步进电机26会带转第一转轴25，第一转轴25带转第二锥齿轮22，因为第二锥齿轮22与第一锥齿轮20啮合，所以第二锥齿轮22会带转第一锥齿轮20，第一锥齿轮20带转螺纹筒19，螺纹筒19的转动会使螺纹柱18向上旋出或向下旋入，间接调节射频能量收集器8的高度，从而寻找最强的射频信号。
第三步，寻找最佳采集角度，当射频能量收集器8锁定在最佳高度时，单片机模块28开始控制减速步进电机15工作，带转第二转轴13，第二转轴 13带转转盘11，转盘11带转安装板10，因为安装板10为“L”形，所以会使连接框3在两块连接板4之间转动，使转筒5连接框3内部转动，从而使射频能量收集器8跟着转动，达到调节射频能量收集器8角度的目的，以此寻找最佳采集角度。
第四步，远程监控，单片机模块28通过GPRS模块27可以连上网络，单片机模块28通过网络将此时的射频信号值以及通过摄像头模块12拍摄到的场景一并打包发送到监测终端，便于工作人员对射频能量收集器8所处环境进行监控。
本申请文件中出现的电器元件在使用时均外接连通电源和控制开关，涉及到电路和电子元器件和控制模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.射频能量采集无线监测设备，其特征在于：包括第一安装筒(1)、高度调节机构、第二安装筒(2)、角度调节机构、第一安装箱(9)、射频能量收集器(8)和摄像头模块(12)；
所述第一安装筒(1)内部底板上固定安装有高度调节机构，所述高度调节机构顶部与第二安装筒(2)底部固定连接，所述第二安装筒(2)内部底板上固定安装有角度调节机构，所述角度调节机构顶部固定安装有连接柱(6)，所述连接柱(6)一侧面嵌入安装有射频传感器(7)，所述连接柱(6)顶端与射频能量收集器(8)底部固定连接，所述第二安装筒(2)一侧面固定安装有第一安装箱(9)，所述第一安装箱(9)内部固定安装有GPRS模块(27)和单片机模块(28)，所述单片机模块(28)与GPRS模块(27)以及射频传感器(7)电性连接；
所述高度调节机构包括限位筒(17)、螺纹柱(18)、第一转轴(25)、第二锥齿轮(22)、和步进电机(26)，所述第一安装筒(1)内部底板上固定安装有限位筒(17)、第一轴承(21)和步进电机(26)，所述限位筒(17)顶部滑动套接有限位柱(16)，所述第一轴承(21)顶部内圈固定套接有螺纹筒(19)，所述螺纹筒(19)顶部螺纹套接有螺纹柱(18)，所述限位柱(16)和螺纹柱(18)顶部均与第二安装筒(2)底部固定连接，所述螺纹筒(19)外壁固定套接有第一锥齿轮(20)，所述第一锥齿轮(20)啮合有第二锥齿轮(22)，所述第二锥齿轮(22)远离第一锥齿轮(20)的一侧固定套接有第一转轴(25)，所述第一转轴(25)远离第二锥齿轮(22)的一端与步进电机(26)输出端固定连接；
所述角度调节机构包括第二安装箱(14)、连接板(4)、转筒(5)、第二转轴(13)和转盘(11)，所述第二安装筒(2)内部底板上固定安装有第二安装箱(14)，所述第二安装箱(14)内部底板上固定安装有减速步进电机(15)，所述减速步进电机(15)输出端固定连接有第二转轴(13)，所述第二转轴(13)顶端活动贯穿第二安装箱(14)顶板，并与转盘(11)底部固定连接，所述转盘(11)一侧面固定安装有安装板(10)，所述第二安装箱(14)两侧外表面对称固定安装有连接板(4)，两根所述连接板(4)顶部之间转动安装有连接框(3)，所述连接框(3)内部转动安装有转筒(5)，所述转筒(5)底部与安装板(10)顶端固定连接，所述转筒(5)顶部与连接柱(6)底端固定连接。
2.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述减速步进电机(15)和步进电机(26)均与单片机模块(28)电性连接。
3.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述步进电机(26)底部通过支撑座固定安装在第一安装筒(1)内部底板上。
4.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述第一安装筒(1)内部底板上固定安装有支撑柱(24)，所述第一转轴(25)通过两个第二轴承(23)水平活动贯穿支撑柱(24)。
5.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：两根所述连接板(4)顶部之间通过两个销轴转动安装有连接框(3)，所述连接框(3)内部两侧壁之间通过一根中心轴转动安装有转筒(5)，所述中心轴与两个销轴垂直。
6.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述减速步进电机(15)底部部通过防振橡胶垫固定安装在第二安装筒(2)内部底板上。
7.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述安装板(10)与第二安装箱(14)顶部呈30度角。
8.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述第二安装筒(2)远离第一安装箱(9)的一侧面固定安装摄像头模块(12)，所述摄像头模块(12)与单片机模块(28)电性连接。
9.根据权利要求所述1的射频能量采集无线监测设备，其特征在于：所述第一安装筒(1)和第二安装筒(2)均为不锈钢安装筒。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的射频能量采集无线监测设备得出射频能量采集无线监测设备的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括如下步骤：
第一步，监测射频信号，通过射频传感器(7)监测该位置的射频信号强弱，并实时将该信号的强弱信息发送给单片机模块(28)；
第二步，寻找射频信号，当该位置的射频信号值低于单片机模块(28)本身程序设定的最低射频信号值时，单片机模块(28)会控制步进电机(26)开始转动，步进电机(26)会带转第一转轴(25)，第一转轴(25)带转第二锥齿轮(22)，因为第二锥齿轮(22)与第一锥齿轮(20)啮合，所以第二锥齿轮(22)会带转第一锥齿轮(20)，第一锥齿轮(20)带转螺纹筒(19)，螺纹筒(19)的转动会使螺纹柱(18)向上旋出或向下旋入，间接调节射频能量收集器(8)的高度，从而寻找最强的射频信号；
第三步，寻找最佳采集角度，当射频能量收集器(8)锁定在最佳高度时，单片机模块(28)开始控制减速步进电机(15)工作，带转第二转轴(13)，第二转轴(13)带转转盘(11)，转盘(11)带转安装板(10)，因为安装板(10)为“L”形，所以会使连接框(3)在两块连接板(4)之间转动，使转筒(5)连接框(3)内部转动，从而使射频能量收集器(8)跟着转动，达到调节射频能量收集器(8)角度的目的，以此寻找最佳采集角度；
第四步，远程监控，单片机模块(28)通过GPRS模块(27)可以连上网络，单片机模块(28)通过网络将此时的射频信号值以及通过摄像头模块(12)拍摄到的场景一并打包发送到监测终端，便于工作人员对射频能量收集器(8)所处环境进行监控。
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