CN201830463U

CN201830463U - 一种通信塔远程监测系统

Info

Publication number: CN201830463U
Application number: CN2010202158445U
Authority: CN
Inventors: 邢海东; 刘昊扬; 戴若犁; 林翰
Original assignee: Beijing Zhongtong Hexin Communication Engineering Design Institute Co Ltd; BEIJING MEITAINUO COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongtong Hexin Communication Engineering Design Institute Co Ltd; BEIJING MEITAINUO COMMUNICATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-26

Abstract

本实用新型实施例提供一种通信塔远程监测系统，包括：传感器，安装在通信塔上，用于采集通信塔的结构反应数据；数据采集模块，安装在通信塔上，与传感器相连，将通信塔的结构反应数据转发；第一通信模块，安装在通信塔上，与数据采集模块相连，将采集数据发送给第二通信模块；太阳能电池板，安装在通信塔上，将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于为数据采集模块和第一通信模块分别供电；第二通信模块，与中控主机相连，用于接收采集数据；中控主机，用于对接收到的通信塔的结构反应数据进行分析处理，以实现通信塔的远程监测。本实用新型以较低建设成本实现对通信塔工作状态的远程实时监测。

Description

一种通信塔远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种通信塔远程监测系统。

背景技术

在经济技术高速发展的今天，一些重大基础设施、设备被喻为生命线工程，尤其是随着我国的移动通信事业的迅猛发展，移动通信网络已成为我国最重要的基础设施之一，网络的畅通与国计民生密切相关，通信网络的中断会对国民经济产生重大影响，在自然灾害下(如冰灾、地震)甚至影响到人民的生命安全，如四川汶川地震，如果震中的移动通信网络没有瘫痪，政府就能快速掌握灾后状况，从而更高效地展开救援行动。通信基站设施主要是由通信网络设备和通信塔组成，目前对通信网络运行的实时监测已基本实现，但对移动天线的载体——通信塔结构状态的远程实时监测时，由于通信塔所处环境千差万别，有的可能是人迹罕至之处，因此塔下机房的建设及供电存在建设成本高，导致整个通信塔远程监测系统存在建设成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种通信塔远程监测系统，以较低建设成本实现对通信塔结构状态的远程实时监测。

为达上述目的，本实用新型实施例提供了一种通信塔远程监测系统，所述系统包括：传感器，安装在所述通信塔上，用于采集所述通信塔的结构反应数据，传送给数据采集模块；数据采集模块，安装在所述通信塔上，与传感器相连，将所述通信塔的结构反应数据转发给第一通信模块；第一通信模块，安装在所述通信塔上，与数据采集模块相连，用于将数据采集模块传来的采集数据发送给第二通信模块，其中，所述采集数据包括所述通信塔的结构反应数据；太阳能电池板，安装在所述通信塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于利用储存的电能为数据采集模块和第一通信模块分别供电；第二通信模块，与中控主机相连，用于接收第一通信模块发送的采集数据，将所述采集数据转发给中控主机；中控主机，用于对接收到的所述采集数据包含的所述通信塔的结构反应数据进行分析处理，以实现所述通信塔的远程监测。

上述技术方案具有如下有益效果：通过建立通信塔上的传感器-数据采集模块与第一通信模块集成于通信塔上并利用太阳能电池板供电-第二通信模块-远端中控主机这一通信塔结构健康监测系统，以较低建设成本实现了对通信塔结构工作状态的远程实时监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型实施例一种通信塔远程监测系统示意图；

图2为本实用新型实施例中控主机中的中控软件组成模块示意图；

图3为本实用新型实施例整个太阳能发电系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的相关考虑技术主要是传感器技术、通信技术、结构分析技术和计算机技术。

传感器是“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器技术是实现自动检测和自动控制的首要环节。

通信技术是指把数字、声音、图像等信息高效率地传送到远地设备上的一种技术。目前通信方式为无线通信方式。通信系统通常由用户设备、编码和解码、调制和解调、加密和解密、传输和交换设备等组成。

结构分析技术主要用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等。目前常用的结构分析技术为结构有限元分析，原理为利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟，还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。

计算机技术是研究信息过程、用以表达此过程的信息结构和规则及其在信息处理系统中实现的学科。计算机技术研究的主要对象是现代计算机及其相关的现象。

如图1所示，为本实用新型实施例一种通信塔远程监测系统示意图，所述系统可以包括：

传感器，安装在所述通信塔上，用于采集所述通信塔的结构反应数据，传送给数据采集模块；

数据采集模块，安装在所述通信塔上，与传感器相连，将所述通信塔的结构反应数据发送给第一通信模块；

第一通信模块，安装在所述通信塔上，与数据采集模块相连，用于将数据采集模块传来的采集数据发送给第二通信模块，其中，所述采集数据包括所述通信塔的结构反应数据；

太阳能电池板，安装在所述通信塔上，用于将太阳能转换成电能，并将转换成的电能储存；还与数据采集模块和第一通信模块分别相连，用于利用储存的电能为数据采集模块和第一通信模块分别供电；

第二通信模块，与中控主机相连，用于接收第一通信模块发送的采集数据，将所述采集数据转发给中控主机；

中控主机，用于对接收到的所述采集数据包含的所述通信塔的结构反应数据进行分析处理，以实现所述通信塔的远程监测。

可选的，本实用新型实施例可以在通信塔上端安装传感器，可以通过电缆与数据采集模块相连接。数据采集模块将所采集的通信塔的环境数据与结构反应数据交给第一通信模块，第一通信模块可以利用无线通信方式(GPRS，3G等)将数据采集模块所采集数据传回中控机房的第二通信模块，由第二通信模块转发给中控主机。中控机房内的中控主机对接收到的监控数据进行分析处理，可以在发现异常情况后发出报警信号，提示通信塔运维公司对出现问题的通信塔进行检查与修复。

可选的，本实用新型实施例所述传感器可以包括如下的一种或者多种：结构运动传感器、环境监控传感器等；其中，所述结构运动传感器可以包括：加速度传感器、倾角传感器等；所述环境监控传感器可以包括：温度传感器、风速传感器等。

可选的，所述数据采集模块，可以由单片机和内存组成，可以用于存储所述通信塔的结构反应数据，还可以对数据进行初步处理。所述中控机房内的中控主机可以由计算机实现，通过计算机中的中控软件对接收到的所述通信塔的环境数据与结构反应数据进行分析处理，以实现所述通信塔的远程监测。

可选的，如图2所示，为本实用新型实施例中控主机中的中控软件组成模块示意图，该中控软件中可以包括如下模块中的一种或者多种：地图管理模块201、数据存储模块202、信号分析模块203、报警提示模块204等；其中，

所述地图管理模块201，可以用于提供地图界面，将所述通信塔所在位置标注在地图上，以方便用户在所述地图上查看所监控的所述通信塔；

所述数据存储模块202，可以用于通过数据库系统对采集数据进行保存；

所述信号分析模块203，可以用于对采集数据进行分析处理，检查所述通信塔的结构是否出现异常；所述信号分析模块203，进一步可以用于对采集数据进行分析处理，计算得到监测参数，追踪所述监测参数的变化并与预置报警阀值比较，并结合环境因素，以检查所述通信塔的结构是否出现异常；其中，所述计算得到的监测参数可以包括：结构低阶频率、塔上关键点位移、塔上关键点倾角、风速、温度等。

所述报警提示模块204，可以用于所述通信塔的结构出现异常时，通知所述通信塔的相应运维人员以对出现问题的通信塔进行检查与修复。所述报警提示模块204，进一步可以用于通过屏幕闪烁、声音、电子邮件、手机短信等方式通知所述通信塔的相应运维人员以对出现问题的通信塔进行检查与修复。

以下对整个通信塔远程监测流程做出如下说明：

①通信塔上端安装的传感器包括加速度传感器、倾角传感器等结构运动传感器；同时也包括温度、风速等环境监控传感器。

②将传感器及其电路部分与数据采集模块及第一通信模块可合并或者单独封装在防水、防尘、防干扰的设备内，通过夹具固定在塔顶平台，或者塔身构件上，传感器和数据采集模块及第一通信模块供电可依靠置于设备顶端的太阳能电池板，体现了设计的高度集成化与简约化，以较低建设成本实现其功能。

太阳能电池板(Solar panel)分类：晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池；非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池；化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。如图3所示，为本实用新型实施例整个太阳能发电系统结构示意图，由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。蓄电池：一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。逆变器：在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意，不是简单的降压)。电池板原料可以包括：玻璃，EVA(EVA为橡塑发泡系列产品，聚乙烯-醋酸乙烯)，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等。

③通信塔上的传感器可以通过电缆与数据采集模块连接。一方面电缆可以为塔顶传感器模块供电，另一方面电缆可以将传感器模块的采集数据传输至数据采集模块。

④数据采集模块可以由单片机与内存两个主要部分构成，负责临时存储所采集数据并可以进行初步处理，接收第一通信模块传来的命令并通过第一通信模块向远端中控机房中的第二通信模块发送采集数据。

⑤第一通信模块和第二通信模块的通信方式为无线通信方式，无线方式利用GPRS或者3G方式与中控软件直接通信，根据中控端指令将采集数据打包发送。

⑥中控软件位于远离通信基站的中控机房内的中控主机中，可以由地图管理模块、数据存储模块、信号分析模块、报警提示模块等组成。其中，地图管理模块提供直观化的地图界面，将通信塔所在位置标注在地图上，用户可以方便的在地图上查看所监控通信塔的基本信息与当前工作状况；数据存储模块通过数据库系统对过往采集数据进行保存；信号分析模块对采集数据进行处理，并与过往历史进行综合比对，检查结构是否出现异常信号；一旦发现结构出现异常情况，报警提示模块通过屏幕闪烁、声音、以及电子邮件、手机短信等方式通知通信塔运维公司工作人员。

⑦中控软件对通信塔结构发生异常情况的侦测原理包括结构反应基本信息提取与通信塔结构健康综合评分。结构反应基本信息提取为从采集数据中计算得到结构低阶频率(该监测参数可以通过加速度传感器测得数据计算得到)、塔上关键点位移(该监测参数可以通过加速度传感器和倾角传感器采集数据计算测得)、塔上关键点倾角(该监测参数可以通过加速度传感器或者倾角传感器测得)等，追踪其变化并设置报警阀值；通信塔结构健康综合评分为通过专家库系统，对包括结构基本信息在内的数据，结合环境因素(例如温度传感器测得的温度、风速传感器测得的风速等)、历史采集数据等通过综合比较，建立通信塔结构健康状况综合评分系统，对受监控通信塔进行实时健康评估。

需要说明的是，本实用新型实施例各种典型通信塔结构形式，可以包括单管塔，三管塔，角钢塔等，本实用新型实施例所述技术方案并不以此为限。

本实用新型实施例技术方案带来的有益效果：本实用新型实施例通过建立通信塔上的传感器-数据采集模块与第一通信模块集成于通信塔上并利用太阳能电池板供电-第二通信模块-远端中控主机这一通信塔结构健康监测系统，以较低建设成本实现了对通信塔结构工作状态的远程实时监测。可以通过利用安装在通信塔上的加速度、温度、风速等传感器采集塔结构在工作状态下的结构反应与周边环境数据，将采集数据传回中控机房。在中控机房内，监控程序对采集数据进行分析，在通信塔结构出现问题时及时发现并报警提示派人到现场进行检查维修。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述全部或部分步骤，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种通信塔远程监测系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集模块，安装在所述通信塔上，与传感器相连，将所述通信塔的结构反应数据转发给第一通信模块；

2.如权利要求1所述通信塔远程监测系统，其特征在于，所述传感器包括如下的一种或者多种：结构运动传感器、环境监控传感器；其中，所述结构运动传感器包括：加速度传感器、倾角传感器；所述环境监控传感器包括：温度传感器、风速传感器；所述传感器，还用于将所述环境监控传感器采集的所述通信塔的环境数据，传送给数据采集模块。

3.如权利要求1所述通信塔远程监测系统，其特征在于，所述数据采集模块通过电缆与所述传感器相连。

4.如权利要求1所述通信塔远程监测系统，其特征在于，所述第一通信模块，用于利用无线通信方式将所述采集数据发送给所述第二通信模块。

5.如权利要求2所述通信塔远程监测系统，其特征在于，所述数据采集模块，由单片机和内存组成，用于存储所述通信塔的环境数据与结构反应数据并可以进行初步处理，接收通信模块传来的命令并根据该命令发送所述采集数据。

6.如权利要求1所述通信塔远程监测系统，其特征在于，所述太阳能电池板包括：晶体硅电池板、非晶硅电池板、化学染料电池板。