CN116718150A - 一种变形监测终端、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变形监测终端、方法及系统，终端包括：传感单元、通信单元、主控单元、供能单元、存储单元以及人机交互单元。本发明的变形监测终端中的传感单元包括MEMS传感器，可以将监测场景中的相关物理量准确转变为便于测量的电学量，进而可以提高无人值守环境的变形监测的数据采集精度；而且，本发明的变形监测方法，当触发预设的采集条件时才控制变形监测终端的各单元进入正常工作状态，其余时间则是进入低功耗模式或休眠，极大提高续航能力；同时，本发明的变形监测系统中的网关可以根据预设的通信协议高效准确地向云端发送打包后的监测数据，保证了监测数据的稳定传输。本发明可广泛应用于变形监测领域。

Description

一种变形监测终端、方法及系统

技术领域

本发明涉及变形监测领域，尤其是一种变形监测终端、方法及系统。

背景技术

野外无人值守环境的变形监测，其应用场景中的恶劣环境，如雨雪、暴晒、高温或高寒等，严重影响变形监测的技术实现，如何解决恶劣环境对数据采集、监测终端续航以及数据通信等过程产生的影响，具有重要研究意义。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种变形监测终端、方法及系统，用于解决恶劣环境对数据采集、监测终端续航以及数据通信等过程产生的影响。

本发明实施例的一方面提供了一种变形监测终端，包括：传感单元、通信单元、主控单元、供能单元、存储单元以及人机交互单元；

所述传感单元，用于采集监测数据；所述传感单元包括MEMS传感器；

所述主控单元，用于获取所述监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；

所述通信单元，用于与网关建立通信链路，并将打包后的监测数据发送至所述网关；

所述存储单元，用于缓存数据；

所述人机交互单元，用于显示所述变形监测终端的工作状态，以及响应用户对所述变形监测终端的操作，执行对应的控制命令；

所述供能单元，用于为所述变形监测终端供电。

可选地，所述传感单元包括MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪传感器以及磁力计。

可选地，所述MEMS加速度传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信；

所述MEMS陀螺仪传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信。

可选地，所述变形监测终端整体呈圆柱切削状，其中，所述变形监测终端的底部为圆形平面，顶部为45°倾斜椭圆交线状。

可选地，所述供能单元采用太阳能充电板；

其中，所述太阳能充电板与所述变形监测终端的顶部平行，且设置于所述变形监测终端的顶部的平面上。

可选地，所述主控单元还用于控制所述供能单元按照预设的供电策略对所述变形监测终端供电。

本发明实施例的另一方面还提供了一种变形监测方法，应用于上述一种变形监测终端中的主控单元，包括：

当所述变形监测终端上电工作后，且触发预设的采集条件时，获取传感单元采集的监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；

控制通信单元通过与网关建立的通信链路将打包后的监测数据发送至所述网关；

控制供能单元停止向人机交互单元和所述通信单元供电，控制所述传感单元进入低功耗模式，并控制所述主控单元进入休眠模式。

可选地，所述预设的采集条件，至少包括以下之一：

到达预设的采集周期、云端向所述变形监测终端请求数据或外界振动将所述主控单元从休眠模式中唤醒。

本发明实施例的另一方面还提供了一种变形监测系统，包括：云端、多个网关以及多个上述的一种变形监测终端；每个所述网关对应有一个监测区域，每个监测区域布置有所述变形监测终端；

其中，所述变形监测终端，用于采集监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；通过与对应网关建立的通信链路将打包后的监测数据上报到对应网关；

所述网关，用于接收对应监测区域内的所述变形监测终端上报的所述打包后的监测数据，并将所述打包后的监测数据发送到所述云端；

所述云端，用于接收所述网关发送的所述打包后的监测数据，并通过显示终端显示所述打包后的监测数据。

可选地，若多个监测区域覆盖同一个变形监测终端，所述同一个变形监测终端作为边界终端，所述边界终端用于分别向其所在的监测区域的网关上报打包后的监测数据；

所述边界终端所在的监测区域的网关，还用于将所述边界终端上报的打包后的监测数据同时发送到所述云端；

所述云端，还用于从多条相同时间戳的监测数据中随机选择一条进行保留，并删除其余相同时间戳的监测数据。

本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器执行所述程序实现上述任一项所述的方法。

本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现上述任一项所述的方法。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。

本发明的变形监测终端中的传感单元包括MEMS传感器，可以将监测场景中的相关物理量准确转变为便于测量的电学量，进而可以提高无人值守环境的变形监测的数据采集精度；而且，本发明的变形监测方法，当触发预设的采集条件时才控制变形监测终端的各单元进入正常工作状态，其余时间则是进入低功耗模式或休眠，极大提高续航能力；同时，本发明的变形监测系统中的网关可以根据预设的通信协议高效准确地向云端发送打包后的监测数据，保证了监测数据的稳定传输。

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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变形监测终端的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种传感器电路图；

图3为本发明实施例提供的一种变形监测终端的外形示例图；

图4为本发明实施例提供的一种DIO引脚在LoRa模式下的映射图；

图5为本发明实施例提供的一种通信协议字段定义示例图；

图6为本发明实施例提供的一种变形监测方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种供能调度策略的示例图；

图8为本发明实施例提供的一种变形监测系统的系统拓扑图；

图9为本发明实施例提供的一种星形自组网网络拓扑图；

图10为本发明实施例提供的另一种星形自组网网络拓扑图；

图11为本发明实施例提供的一种变形监测终端应用现场示范图；

图12为本发明实施例提供的一种变形监测终端的数据曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明实施例提供了一种变形监测终端，具体可以包括：传感单元、通信单元、主控单元、供能单元、存储单元以及人机交互单元。

所述传感单元，用于采集监测数据；所述传感单元包括MEMS传感器；所述主控单元，用于获取所述监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；所述通信单元，用于与网关建立通信链路，并将打包后的监测数据发送至所述网关；所述存储单元，用于缓存数据；所述人机交互单元，用于显示所述变形监测终端的工作状态，以及响应用户对所述变形监测终端的操作，执行对应的控制命令；所述供能单元，用于为所述变形监测终端供电。

具体的，为了方便描述，本发明实施例中的变形监测终端可以简称为终端，终端按照功能划分有如下单元：主控单元，承担终端工作逻辑实现、信息交互、原始数据解算等，是整个终端的核心控制所在；传感单元，可以包含MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪传感器以及磁力计三种传感器，为本发明的变形监测系统提供原始的物理数据；人机交互单元，显示终端的工作状态、并响应用户对终端的操作，为用户观察和控制终端提供窗口；存储单元主要用于缓存各种类型数据；供能单元以低功耗的调度策略为整个终端供电，进一步，供能单元可以在有效照射时间中利用太阳能进行补能；通信单元，对接本发明的变形监测系统中的网关，建立通信链路，将打包后的监测数据发送到网关。

本发明实施例中MEMS传感器与主控单元的连接关系可以包括：所述MEMS加速度传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信；所述MEMS陀螺仪传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信。

参照图2，本发明实施例提供了一种传感器电路图。

本发明实施例的传感器可以是MEMS惯性传感器，是一类基于MEMS技术制造的、能将惯性相关物理量，如加速度、旋转等转变为另一类物理量的器件，本发明实施例可以转变为便于测量的电学量。即采用高精度MEMS加速度传感器和MEMS陀螺仪传感器。如图2所示，它们和主控单元之间使用I2C通信协议进行数据通信，I2C协议是一种双向同步串行总线协议，被广泛应用于数据传输速度要求不高、多设备同时挂载的场景中。

考虑监测环境大多时间是处于静止状态，高精度MEMS加速度传感器可以有效的测量出重力在各个轴向的分量，以此可以快速的计算出静止状态下终端的倾斜角度。

但是如果终端发生倾斜或突然的运动，在与运动方向不相垂直的轴向上会叠加运动加速度，这会导致角度解算出错。因此，MEMS陀螺仪通过测量角速度后短时积分可以进行补偿。

接下来，对本发明实施例的变形监测终端的外形进行说明。

所述变形监测终端整体呈圆柱切削状，其中，所述变形监测终端的底部为圆形平面，顶部为45°倾斜椭圆交线状。

一种可选的实施方式下，所述供能单元采用太阳能充电板；其中，所述太阳能充电板与所述变形监测终端的顶部平行，且设置于所述变形监测终端的顶部的平面上。

具体的，针对变形监测终端主要应用于野外、露天等环境中，应用场景可能出现雨雪、冰雹、雾霾、高温、暴晒、严寒、雷击等恶劣天气，变形监测终端的设计可以考虑防雨、防晒、防尘、防腐蚀、防虫蛇鼠咬等。

参照图3，本发明实施例提供了一种变形监测终端的外形示例图，并提出以下野外环境适应性加固技术：

1、变形监测终端整体采用增强型ABS工程塑料，该材料具有强度高、韧性好、易于加工成型的特点，可以极大提高在阳光暴晒后的抗雨、抗冰雹能力。

2、变形监测终端整体呈圆柱切削形成45°倾斜椭圆交线状。斜面上面布置太阳能充电板一块，正下方设置人机交互区。安装时，将太阳能充电板面朝向正南方向，以最大化阳光照射时间。

3、以右手笛卡尔坐标系建立变形监测终端的坐标体系，拇指指向X轴正向，食指指向Y轴正向，中指指向Z轴正向。

4、变形监测终端整个外壳完全密封，不留任何缝隙空间，防水等级达到IP68。

5、在应用前加速生命周期，保证变形监测终端在面对温度、水泡、振动极端变化时，稳定可靠。

针对野外无人值守的变形监测场景，本发明实施例变形监测终端中的主控单元还可以用于控制供能单元按照预设的供电策略对变形监测终端供电。

接下来，将介绍本发明的变形监测终端的通信单元。

数据在传输过程中由于现场各种复杂的特性，往往可能出现通信乱码、数据丢失、数据帧间串码等情况出现。为了防止这类情况出现，提高通信稳定性，本发明实施例从两个方面进行了设计保证：信道活动检测和通信协议。

1、信道活动检测。

信道活动检测(Channel Activity Detection，CAD)是指在通信前检测无线信道上的前导码，信道空闲时再进行通信，若信道繁忙等待随机时间后再进行通信。信道检测可以有效避免一个网关对接多个终端时通信碰撞导致的丢包、串包问题。

参照图4，本发明实施例提供了一种DIO引脚在LoRa模式下的映射图。

具体的，若将DIO3寄存器配置为00，DIO1寄存器配置为10，DIO0配置为00，就可以实现通过不同的中断来完成信道活动检测的效果：DIO3引脚的中断表示CAD检测完毕，DIO1引脚的中断表示CAD活动检测被检测到，DIO0引脚的中断表示通信数据被接收。

2、通信协议。

通信协议通过校验、帧头、密钥等手段可以有效防止错码、乱码和恶意破解等问题。参照图5，本发明实施例提供了一种通信协议字段定义示例图。当主控单元从传感单元获取到数据后，将按照图5所示的字段定义进行打包，随后通过通信单元发出。

图5中各字段解释如下：

1.帧头，采用双字节帧头的方式作为数据的起点。

2.帧长，代表整个数据帧的完整字节长度。

3.帧序，为每个帧序号，用于双方确认通信是否连续。

4.发送者编号和接收者编号，标识数据流向，以更好的优化网络拓扑结构。

5.时间戳，标识数据时间，一方面是标注数据采样时间便于应用分析，另一方面是重覆盖节点的数据去重。

6.数据段分为两个部分，分别是绕XYZ三轴(具体定义参见结构设计小结)角度和XYZ三轴向重力加速度数据。

7.校验字段采用CRC16校验，对前述所有数据进行计算，以便接收方接收到数据后进行数据验算。

参照图6，本发明实施例提供了一种变形监测方法，应用于变形监测终端中的主控单元，包括：

S100：当所述变形监测终端上电工作后，且触发预设的采集条件时，获取传感单元采集的监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包。

具体的，所述预设的采集条件，至少包括以下之一：到达预设的采集周期、云端向所述变形监测终端请求数据或外界振动将所述主控单元从休眠模式中唤醒。

S110：控制通信单元通过与网关建立的通信链路将打包后的监测数据发送至所述网关。

S120：控制供能单元停止向人机交互单元和所述通信单元供电，控制所述传感单元进入低功耗模式，并控制所述主控单元进入休眠模式。

具体的，变形监测终端往往要求长时间无人自主工作，任何形式的现场维护都会带来较大的成本负担。能量消耗、调度策略和有效补能就显得尤为重要。因此，接下来结合上述三个方面对本发明实施例的一种变形监测方法进行说明。

1、能量消耗。

参照图7，本发明实施例提供了一种供能调度策略的示例图。

功耗方面，按照休眠或低功耗实现形式，可以将各单元分为两类：电源完全断开类，比如人机交互单元和通信单元等，它们在休眠过程中可以完全断开电源，等待主控单元根据调度策略重新上电即可。另一类切换到低功耗工作模式，如传感单元和主控单元。正常情况下，周期数据上报后，主控单元逐个操作其他单元进入低功耗模式，最后主控单元也进入休眠模式。此时，传感单元一直持续监测，在变形监测终端感受到突然发生的加速度变化时，触发振动唤醒中断，唤醒主控单元，进入工作状态。

如图7所示，变形监测终端整个生命周期的运行状态可以分为四个：就绪、采集、通信和休眠。就绪状态是指变形监测终端各项外设自检通过，所有单元准备就绪的状态，该状态下任何的外界刺激都会进行响应；采集状态是指主控单元对MEMS惯性传感器进行数据采集、提取、解算和通信前打包等，囊括了数据从传感器物理量到待通信之间的所有状态，在该状态下某些外界刺激不会得到响应，比如本发明变形监测系统中的云端下发指令；通信状态是指主控单元发送数据到变形监测系统中的网关或者网关下发指令到终端的全过程，该状态下，从云端看变形监测终端处于一个即时响应状态，从云端到变形监测终端的全通信链路被完全接通，任何的下发指令都会实时的被响应。休眠状态是指终端除了处于低功耗模式的主控单元和监测状态变化的传感单元外，所有的其他单元和外设均处于休眠或者断电状态，此状态下仅响应主控单元的定时唤醒机制或者传感的振动唤醒，功耗可达微安级。

2、调度策略。

调度策略方面，上电后，变形监测终端立即开始自检并初始化所有的单元，完成后变形监测终端处于就绪状态，此时有三个触发源可以切换终端的状态至采集状态，一是采集周期到，变形监测终端在正常工作状态会固定周期进行数据采集；二是云端下发了数据请求指令后，主控单元进行解析，完成后进行数据采集；三是振动唤醒后，完成变形监测终端的就绪立即开始采集。如果在就绪状态下保持一定的时间无任何的操作，变形监测终端将会进入休眠模式。

休眠模式下，功耗极低，仅有两种情况会将变形监测终端唤醒：采集周期到和振动唤醒中断触发。在这两种情况下，会马上开始各外设的初始工作，完成了会立即进入到采集状态，此过程无法被打断，享有较高的优先级。

3、有效补能。

有效补能结合变形监测终端主要应用于野外无人露天场景的特点，通过太阳能进行有效充电，考虑若应用场景处于北半球，故可以采用45°倾斜向南的方式以最大程度延长充电时间，具体细节参照上述变形监测终端的外形介绍部分。

在硬件实现方面，为保证最大的补能效率和最小的对变形监测终端干扰，该部分完全采用硬件短路实现，不经过任何的软件控制。采用专业太阳能板锂电池充电管理芯片，通过其充电电流自适应模块，可以根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，以便在任何微小的光照条件下均能进行有效补能。

接下来，将介绍本发明的一种变形监测系统。

参照图8，本发明实施例提供了一种变形监测系统的系统拓扑图。

本发明的变形监测系统可以包括：云端、多个网关以及多个上述介绍的变形监测终端；每个所述网关对应有一个监测区域，每个监测区域布置有所述变形监测终端；

其中，所述变形监测终端，用于采集监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；通过与对应网关建立的通信链路将打包后的监测数据上报到对应网关。

具体的，变形监测终端可以从MEMS传感器中获取原始的监测数据，变形监测终端对监测数据经过基于卡尔曼滤波的优化算法后解算变形监测终端的姿态角，将处理后的监测数据进行通信链路格式化处理，经历一系列的重封装、压缩、加密等数据处理操作，需要被处理的数据被送入通信链路，经过最近的网关上报到云端。

所述网关，用于接收对应监测区域内的所述变形监测终端上报的所述打包后的监测数据，并将所述打包后的监测数据发送到所述云端。

所述云端，用于接收所述网关发送的所述打包后的监测数据，并通过显示终端显示所述打包后的监测数据。

接下来，对本发明的变形监测系统的组网拓扑进行介绍。

参照图9，本发明实施例提供了一种星形自组网网络拓扑图。

考虑变形监测系统常部署在通信条件受限的无人或近无人区域，这对通信链路提出了较高的要求。因此本发明实施例基于LoRa调制技术作为物理层以星形拓扑自组网的形式，建立了整个变形监测系统网络链路。

如图9所示，每个监测区域以网关进行标定，每个网关所覆盖的物理现实中的区域被划定为一个监测区域，每个监测区域内有多个监测终端。

变形监测终端如前所述，包含有通信单元，该通信单元在物理上同时存在于网关中。它们的物理实现均是基于LoRa无线通信技术。LoRa无线通信技术具有功耗低、距离远、组网方便的特点，本发明实施例的变形监测终端和网关之间的通信可以基于LoRa无线通信技术实现。变形监测终端中的主控单元将数据打包好以后，通过LoRa通信网络发送给网关。

网关由于起着一个承上启下的作用，对下接收覆盖范围内的所有变形监测终端上行数据，也发送云端下发的各类查询和控制指令。对上将所有变形监测终端的数据进行解包再重封装转发到云端，也接收并分解云端的查询和控制指令。因此，网关具有数据量大、直接对接云端服务器、长时间在线等特点，在本发明实施例的变形监测系统中采用蜂窝无线网络和云端通信。

考虑到，可能存在某个变形监测终端会同时处于多个监测区域中，因此，若多个监测区域覆盖同一个变形监测终端，所述同一个变形监测终端作为边界终端，所述边界终端用于分别向其所在的监测区域的网关上报打包后的监测数据；所述边界终端所在的监测区域的网关，还用于将所述边界终端上报的打包后的监测数据同时发送到所述云端；所述云端，还用于从多条相同时间戳的监测数据中随机选择一条进行保留，并删除其余相同时间戳的监测数据。

具体的，参照图10，本发明实施例提供了另一种星形自组网网络拓扑图。

监测区域的部署和划分往往跟业务有较强的关系，根据监测需要和监测范围的覆盖大小，每个监测点位的网络拓扑除了需要考虑自身体系外，还会涉及到物理位置相邻的系统。如图10所示，和图9不同之处在于，监测点位2和监测点位3中间有一个额外的终端，即虚线框所示，该变形监测终端同时被两个监测区域覆盖，作为边界终端。边界终端上行的数据会同时被监测点位2和监测点位3的网关接收，这两个网关同时会将边界终端上行的数据上报到云端，云端系统接收到两条同样的时间戳的终端数据时，会随机删除一条，只保存一份。以此实现了变形监测终端的任意自组网，这不仅有利于现场施工安装不需要配网、联网过程，更可以有效的解决某个监测区域的变形监测终端过多，超出网关覆盖范围，同时部署多台网关于同一个监测区域的问题。

针对野外无人值守环境中的低成本变形监测场景，本发明实施例基于MEMS惯性传感器建立从传感到云端的监测系统。面向应用场景中的实际需求，基于星形自组网网络拓扑设计了高可靠冗余通信链路；针对长时无人值守的形变监测需求，本发明实施例从传感、供能和通信等三个方面进行了工程实现；根据应用场景中的恶劣环境，如雨雪暴晒高温高寒等问题，设计了防水等级达IP68的外壳结构。本发明的变形监测系统具有优秀的形变监测指标、可靠的野外环境运行和温度的数据通信能力。

为了更详细描述本发明，接下来将以具体实例说明本发明的实际应用过程。

参照图11，本发明实施例提供了一种变形监测终端应用现场示范图。

本发明实施为水库坝体形变监测，在背水坡多点分布安装变形监测终端，多点同时监测坡体形变。

参照图12，本发明实施例一种变形监测终端的数据曲线图。

在本发明实施例的试点应用过程中，变形监测终端上线率达100％。数据稳定性方面，按照每十分钟上报周期持续24小时不间断上报，理论上报条数151200条，实际上报153640条，去除报警重复上报，实际上报151120条，数据丢包率约0.05％。

关于实验结果，本发明实施例以一个部署在背水坡东南角最低端的0101C号终端为例进行数据分析。如图12所示，该数据取共计547条，图12中共有曲线9条，为便于观察分别对应纵轴6条，横坐标标识时间。

关于变形监测终端运行相关指标，图12中的信号强度曲线，由于该变形监测终端和网关不在视距范围内，信号存在一定波动，但在理想强度内；电池电压曲线，由于部署现场日照条件较好，电池始终保持在满电压状态；变形监测终端内部温度曲线，由于温度在6日下午、7日下午温度较高，8日下午有一定升温，9日温度无太大变化，通过天气查询可以知道，当地在6日、7日天气均为晴天，8日开始阴雨天气，数据曲线符合实际情况。

对于变形监测终端的变形监测，XYZ的角度和加速度变化，由图12得知整体较为平稳，特别是加速度曲线，在静态场景下，使用加速度解算倾斜角度，有较好的稳定性和较高的可靠性。

本发明实施例提供的一种变形监测系统，集传感、采集、处理、通信、上云于一体。首先，通过星形组网的网络架构，结合应用场景设计了重复覆盖节点的网络拓扑，形成了稳定可靠、不丢包、防干扰的数据链路。其次，针对应用场景的恶劣条件、长时间无人值守等特点进行了硬件实现，分别对传感单元、供能调度、通信单元进行了设计。并结合应用场景的工作条件、天气情况等进行了外壳增强。最后，在实际的坝体形变监测现场进行了试点应用，有效的验证了链路稳定性、设备可靠性。

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图6所示的方法。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种变形监测终端，其特征在于，包括：传感单元、通信单元、主控单元、供能单元、存储单元以及人机交互单元；

所述传感单元，用于采集监测数据；所述传感单元包括MEMS传感器；

所述主控单元，用于获取所述监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；

所述通信单元，用于与网关建立通信链路，并将打包后的监测数据发送至所述网关；

所述存储单元，用于缓存数据；

所述人机交互单元，用于显示所述变形监测终端的工作状态，以及响应用户对所述变形监测终端的操作，执行对应的控制命令；

所述供能单元，用于为所述变形监测终端供电。

2.根据权利要求1所述的一种变形监测终端，其特征在于，所述传感单元包括MEMS加速度传感器、MEMS陀螺仪传感器以及磁力计。

3.根据权利要求2所述的一种变形监测终端，其特征在于，所述MEMS加速度传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信；

所述MEMS陀螺仪传感器通过I2C通信协议与所述主控单元进行数据通信。

4.根据权利要求1所述的一种变形监测终端，其特征在于，所述变形监测终端整体呈圆柱切削状，其中，所述变形监测终端的底部为圆形平面，顶部为45°倾斜椭圆交线状。

5.根据权利要求4所述的一种变形监测终端，其特征在于，所述供能单元采用太阳能充电板；

其中，所述太阳能充电板与所述变形监测终端的顶部平行，且设置于所述变形监测终端的顶部的平面上。

6.根据权利要求1所述的一种变形监测终端，其特征在于，所述主控单元还用于控制所述供能单元按照预设的供电策略对所述变形监测终端供电。

7.一种变形监测方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的一种变形监测终端中的主控单元，包括：

当所述变形监测终端上电工作后，且触发预设的采集条件时，获取传感单元采集的监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；

控制通信单元通过与网关建立的通信链路将打包后的监测数据发送至所述网关；

控制供能单元停止向人机交互单元和所述通信单元供电，控制所述传感单元进入低功耗模式，并控制所述主控单元进入休眠模式。

8.根据权利要求7所述的一种变形监测方法，其特征在于，所述预设的采集条件，至少包括以下之一：

到达预设的采集周期、云端向所述变形监测终端请求数据或外界振动将所述主控单元从休眠模式中唤醒。

9.一种变形监测系统，其特征在于，包括：云端、多个网关以及多个如权利要求1至6任一项所述的一种变形监测终端；每个所述网关对应有一个监测区域，每个监测区域布置有所述变形监测终端；

其中，所述变形监测终端，用于采集监测数据并根据预设的通信协议对所述监测数据进行打包；通过与对应网关建立的通信链路将打包后的监测数据上报到对应网关；

所述网关，用于接收对应监测区域内的所述变形监测终端上报的所述打包后的监测数据，并将所述打包后的监测数据发送到所述云端；

所述云端，用于接收所述网关发送的所述打包后的监测数据，并通过显示终端显示所述打包后的监测数据。

10.根据权利要求9所述的一种变形监测系统，其特征在于，若多个监测区域覆盖同一个变形监测终端，所述同一个变形监测终端作为边界终端，所述边界终端用于分别向其所在的监测区域的网关上报打包后的监测数据；

所述边界终端所在的监测区域的网关，还用于将所述边界终端上报的打包后的监测数据同时发送到所述云端；

所述云端，还用于从多条相同时间戳的监测数据中随机选择一条进行保留，并删除其余相同时间戳的监测数据。