CN204461477U - 基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，其特征是：包括手机客户端、安装于各个铁塔的终端设备和远端部署的服务器，所述终端设备包括：开关电源模块、加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式核CPU，嵌入式CPU由传感器接口模块、有线通讯模块、数据存储模块、数据处理模块、处理器模块、无线通讯模块及电源转换模块组成；App客户端完成和用户的交互，按照用户的数据要求向服务器发送数据请求，收到服务器数据请求后对相应数据进行处理并显示，从而实现对高耸建筑物如通信铁塔的在线实时监测。
Description
技术领域
本实用新型属于实时在线状态监测领域，具体是一种用于对高耸建筑物如通信铁塔的工作状态进行实时在线监测的App客户端。
背景技术
高耸建筑如通信铁塔由于高度很高，底部相对较窄，常年受到风力等因素引起的不规律振动，容易导致塔体折断、地基倾斜、塔身倾斜等严重的安全事故。如何对塔体的工作状态进行实时监测是一个亟待解决的问题。随着如今在线监测技术的发展，目前已经可以通过下位机采用传感器实时采集塔体的各种监测数据，然后通过网络发送至服务器，用户再通过浏览器登陆到服务器读取监测数据，实现塔体工作状态的实时在线监测。
但是，目前市场上还没有一种采用手机客户端对高耸建筑物如通信铁塔进行实时在线监测的设计。
发明内容
为克服现有技术中尚缺乏通过手机客户端对高耸建筑物如通信铁塔进行实时在线监测的缺陷，本发明提供一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统及监控方法。
为实现本实用新型目的，采用如下技术方案：
一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，其特征在于：监测系统包括手机客户端、安装于各个铁塔的终端设备和远端部署的服务器，所述终端设备包括：开关电源模块、加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU，加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU的供电线连接开关电源模块，传感器模块通过数据传输线连接嵌入式CPU，嵌入式CPU的控制线接加热模块、GPRS模块和传感器模块，所述传感器模块由倾角传感器、温度传感器、风速风向传感器、IC卡读写器、红外入侵探测器和摄像头组成，预留接地电阻测量传感器及均匀沉降\不均匀沉降测量传感器的预留接口；
嵌入式CPU由传感器接口模块、有线通讯模块、数据存储模块、数据处理模块、处理器模块、无线通讯模块及电源转换模块组成，
终端设备安装在需监测的高耸建筑物塔体或者附近的监测站内，各种传感器安装在塔体顶部，下位机按一定周期采集各个传感器的监测数据，然后通过网络将所有监测数据发送至服务器；
服务器监听下位机和App客户端请求，收到下位机发送的监测数据后存入数据库，根据App请求的数据类型从数据库中读取相应数据发送给App客户端；
App客户端完成和用户的交互，按照用户的数据要求向服务器发送数据请求，收到服务器数据请求后对相应数据进行处理并显示，实现对高耸建筑物如通信铁塔的在线实时监测。
进一步，所述开关电源模块从铁塔处取48VDC转换成监测装置所需的12VDC实现电源供给； 所述加热模块用以当温度低于设定阀值后启动实现CPU稳定启动与运行；所述GPRS模块用于信息的无线传输，GPRS模块通过MINI_PCIE卡槽紧贴CPU板，GPRS模块的天线为外露杆状式天线； 所述嵌入式CPU板接收上位机命令，采集各传感器数据，协调各模块的运行；
所述传感器接口模块的摄像头通过RJ45连接，供电采用+12VDC，通过onvif协议控制工作，IC读卡器、风速风向传感器、倾角传感器的通讯接口为RS485总线，通过SP3485芯片将TTL电平转换为RS485电平；红外入侵探测传感器接口为三线制接插件，分别为+12VDC、GND及继电器开关信号线，温度传感器接口采用三线制接插件，分别为+3.3VDC、GND及温度数字量输入线；
有线通讯模块由以太网接口、10M/100M自适应以太网芯片及晶振构成；
数据存储模块由E2PROM、DATAFLASH、NANDFLASH组成，E2PROM通过I2C总线跟CPU通讯，DATAFLASH通过SPI总线跟CPU连接，NANDFLASH通过数据总线、控制总线与地址总线与CPU进行数据交互，其中NANDFLASH中存放BOOTLOADER、嵌入式LINUX操作系统及JFSS2根文件系统。
数据处理模块由两片SDRAM组成，通过地址总线、数据总线及控制总线与CPU连接；
处理器模块由CPU、复位部件、调试接口、调试接口、USB_DEVICE、主晶振及低速晶振组成，CPU主频达到400MHz，具有外设DMA 和分布式存储器架构，连同6层总线矩阵，实现存储器、外设和外部接口之间的多重数据同时传送；
无线通讯模块由MINI_PCIE接口、GPRS模块、SIM卡槽及GPRS天线组成，GPRS模块通过MINI_PCIE接口与CPU连接，该模块借用嵌入式LINUX中的TCP/IP协议包进行数据包的互联网交互；
电源转换模块从外部开关电源中取+12VDC，通过+12VDC转化为+5VDC，再通过+5VDC转+3.6VDC芯片将+5VDC转换为+3.6VDC，其中最大电流为2A，通过+5VDC转+3.3VDC芯片将+5VDC转换为+3.3VDC，通过+5VDC转+1VDC芯片,将+5VDC转换为+1VDC，LM293DR通过时序调整来实现CPU上电启动时+3.3VDC和+1VDC供电时差；+3.3VDC为数据存储单元、数据处理单元、处理器单元及有线通讯单元供电，+1VDC为处理器模块供电。
所述无线通讯模块用AT指令进行电话拨打，短信、彩信发送及接收。GPRS天线为贴片式天线或外露式杆状天线。
本实用新型提供的基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，App客户端完成和用户的交互，按照用户的数据要求向服务器发送数据请求，收到服务器数据请求后对相应数据进行处理并显示，从而实现对高耸建筑物如通信铁塔的在线实时监测。通过服务器和管理人员手机客户端双闭环控制，控制精度更高，不但能够精确地监测到铁塔参数的变化而且能够迅速的做出调整，响应设备能够对参数变化迅速做出反应。
附图说明
图1为本实用新型基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统结构图，图中：1为应用层、2为服务层、3为数据采集层，11为手机客户端，21为应用服务器，22为交换机，23为通信服务器，24为数据库服务器，31为终端设备；
图2为本实用新型系统的终端设备结构图；
图3为数据管理服务流程；
图4为数据应用服务流程。
具体实施方式
见图1-图3提供的一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，监测系统包括手机客户端、安装于各个铁塔的终端设备和远端部署的服务器，所述终端设备包括：开关电源模块、加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU，加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU的供电线连接开关电源模块，传感器模块通过数据传输线连接嵌入式CPU，嵌入式CPU的控制线接加热模块、GPRS模块和传感器模块，所述传感器模块由倾角传感器、温度传感器、风速风向传感器、IC卡读写器、红外入侵探测器和摄像头组成，预留接地电阻测量传感器及均匀沉降\不均匀沉降测量传感器的预留接口；
嵌入式CPU由传感器接口模块、有线通讯模块、数据存储模块、数据处理模块、处理器模块、无线通讯模块及电源转换模块组成；
终端设备安装在需监测的高耸建筑物塔体或者附近的监测站内，各种传感器安装在塔体顶部，下位机按一定周期采集各个传感器的监测数据，然后通过网络将所有监测数据发送至服 务器；
服务器监听下位机和App客户端请求，收到下位机发送的监测数据后存入数据库，根据App请求的数据类型从数据库中读取相应数据发送给App客户端；
App客户端完成和用户的交互，按照用户的数据要求向服务器发送数据请求，收到服务器数据请求后对相应数据进行处理并显示，实现对高耸建筑物如通信铁塔的在线实时监测。
所述开关电源模块从铁塔处取48VDC转换成监测装置所需的12VDC实现电源供给；保证电源供给的稳定性。
所述加热模块在当温度低于设定阀值后启动实现CPU稳定启动与运行。
所述GPRS模块用于信息的无线传输，模块通过MINI_PCIE卡槽，紧贴CPU板，天线选择用外露杆状式天线；
所述传感器模块由倾角传感器、温度传感器、风速风向传感器、IC卡读写器、红外入侵探测器和摄像头组成，预留接地电阻测量传感器及均匀沉降\不均匀沉降测量传感器的预留接口，实现对各测量指标值的测量和采集；
所述嵌入式CPU板：为装置的控制中心。接收上位机命令，采集各传感器数据，协调各模块的运行；
传感器接口模块, 摄像头通过RJ45连接，供电采用+12VDC，通过onvif协议控制它正常工作。IC读卡器、风速风向传感器、倾角传感器的通讯接口为RS485总线，通过SP3485芯片将TTL电平转换为RS485电平实现通讯电平标准化。红外入侵探测传感器接口采用三线制接插件，分别为+12VDC、GND及继电器开关信号线。温度传感器接口采用三线制接插件，分别为+3.3VDC、GND及温度数字量输入线。其中接地电阻测量接口及均匀沉降\不均匀沉降测量接口为系统预留的接口，该版本中这些接口不接具体的传感器。
有线通讯模块,由以太网接口、10M/100M自适应以太网芯片及晶振（50MHZ）构成。DM9161AEP可以自适应选择10M/100M以太网，简化了连网流程。可靠的50MHZ晶振保证数据传输时序的一致性。HY911105A牢固连接网络线，避免接头松落产生的网络不通。
数据存储单元：由E2PROM、DATAFLASH（AT45DB321D-SU）、NANDFLASH组成。E2PROM通过I2C总线跟CPU通讯，DATAFLASH通过SPI总线跟CPU连接，NANDFLASH通过数据总线、控制总线与地址总线与CPU进行数据交互。其中NANDFLASH中存放BOOTLOADER、嵌入式LINUX操作系统及JFSS2根文件系统。E2PROM、DATAFLASH由于容量比较小，但是可靠性高，可以存放一些重要的数据，如设备信息等。
数据存储模块由E2PROM、DATAFLASH、NANDFLASH组成，E2PROM通过I2C总线跟CPU通讯，DATAFLASH通过SPI总线跟CPU连接，NANDFLASH通过数据总线、控制总线与地址总线与CPU进行数据交互，其中NANDFLASH中存放BOOTLOADER、嵌入式LINUX操作系统及JFSS2根文件系统。
数据处理模块由两片SDRAM组成，通过地址总线、数据总线及控制总线与CPU连接；
处理器模块由CPU、复位部件、调试接口（JTAG）、调试接口（DEBUG）、USB_DEVICE、主晶振（18.432MHZ）及低速晶振（32.768K）组成，CPU主频达到400MHz，具有外设DMA 和分布式存储器架构，连同6层总线矩阵，实现存储器、外设和外部接口之间的多重数据同时传送；
无线通讯模块由MINI_PCIE接口、GPRS模块（龙尚T5300L）、SIM卡槽及GPRS天线组成，GPRS模块通过MINI_PCIE接口与CPU连接，该模块借用嵌入式LINUX中的TCP/IP协议包进行数据包的互联网交互；
电源转换模块从外部开关电源中取+12VDC，通过+12VDC转化为+5VDC，再通过+5VDC转+3.6VDC芯片（LMR10520）将+5VDC转换为+3.6VDC，其中最大电流为2A，通过+5VDC转+3.3VDC芯片 （AMS1117-3.3）将+5VDC转换为+3.3VDC，通过+5VDC转+1VDC芯片（TPS60500DGS）,将+5VDC转换为+1VDC，LM293DR通过时序调整来实现CPU上电启动时+3.3VDC和+1VDC供电时差；+3.3VDC为数据存储单元、数据处理单元、处理器单元及有线通讯单元供电，+1VDC为处理器模块供电。
所述无线通讯模块用AT指令进行电话拨打，短信、彩信发送及接收。GPRS天线可以选用贴片式天线和外露式杆状天线。
上述开关电源模块、加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU，加热模块、GPRS模块、传感器模块都是功能模块 而且由硬件电路实现的。
见图4，各个终端设备周期性向服务器发送数据，服务器接收所有数据后通过数据处理模块对数据进行完整性、正确性检测、报警处理、封装，然后分门别类通过数据库接口管理模块，发送给数据库服务器，存储于数据库表中。
当用户终端需要对特定数据采集装置进行设定操作时，可以经过数据应用服务端，将命令发送给数据管理服务器。数据管理服务器中的命令处理模块对命令进行解析，然后对特定的铁塔进行定点数据采集、数据下发、更新等操作。
应用业务服务端内部采用视图和逻辑模型分离的方式，以保证架构的灵活性、模块的独立性和系统的可扩展性。
通过终端设备管理命令模块和数据管理服务器通信，进行数据采集装置的操作管理。
通过数据录入模块和数据查询模块，访问数据库服务器。
通过应用逻辑模块和应用APP，支撑手机客户端的各种应用业务。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本实用新型文件后，根据本实用新型的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本实用新型所保护的范围。
Claims (3)
1.一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，其特征在于：监测系统包括手机客户端、安装于各个铁塔的终端设备和远端部署的服务器，所述终端设备包括：开关电源模块、加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU，加热模块、GPRS模块、传感器模块和嵌入式CPU的供电线连接开关电源模块，传感器模块通过数据传输线连接嵌入式CPU，嵌入式CPU的控制线接加热模块、GPRS模块和传感器模块，所述传感器模块由倾角传感器、温度传感器、风速风向传感器、IC卡读写器、红外入侵探测器和摄像头组成，预留接地电阻测量传感器及均匀沉降\不均匀沉降测量传感器的预留接口；
嵌入式CPU由传感器接口模块、有线通讯模块、数据存储模块、数据处理模块、处理器模块、无线通讯模块及电源转换模块组成；
终端设备安装在需监测的高耸建筑物塔体或者附近的监测站内，各种传感器安装在塔体顶部，下位机按一定周期采集各个传感器的监测数据，然后通过网络将所有监测数据发送至服务器；
服务器监听下位机和App客户端请求，收到下位机发送的监测数据后存入数据库，根据App请求的数据类型从数据库中读取相应数据发送给App客户端；
App客户端完成和用户的交互，按照用户的数据要求向服务器发送数据请求，收到服务器数据请求后对相应数据进行处理并显示，实现对高耸建筑物如通信铁塔的在线实时监测。
2.如权利要求1所述基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，其特征在于：所述开关电源模块从铁塔处取48VDC转换成监测装置所需的12VDC实现电源供给； 所述加热模块用以当温度低于设定阀值后启动实现CPU稳定启动与运行；所述GPRS模块用于信息的无线传输，GPRS模块通过MINI_PCIE卡槽紧贴CPU板，GPRS模块的天线为外露杆状式天线； 所述嵌入式CPU板接收上位机命令，采集各传感器数据，协调各模块的运行；
所述传感器接口模块的摄像头通过RJ45连接，供电采用+12VDC，通过onvif协议控制工作，IC读卡器、风速风向传感器、倾角传感器的通讯接口为RS485总线，通过SP3485芯片将TTL电平转换为RS485电平；红外入侵探测传感器接口为三线制接插件，分别为+12VDC、GND及继电器开关信号线，温度传感器接口采用三线制接插件，分别为+3.3VDC、GND及温度数字量输入线；
有线通讯模块由以太网接口、10M/100M自适应以太网芯片及晶振构成；
数据存储模块由E2PROM、DATAFLASH、NANDFLASH组成，E2PROM通过I2C总线跟CPU通讯，DATAFLASH通过SPI总线跟CPU连接，NANDFLASH通过数据总线、控制总线与地址总线与CPU进行数据交互，其中NANDFLASH中存放BOOTLOADER、嵌入式LINUX操作系统及JFSS2根文件系统；
数据处理模块由两片SDRAM组成，通过地址总线、数据总线及控制总线与CPU连接；
处理器模块由CPU、复位部件、调试接口、调试接口、USB_DEVICE、主晶振及低速晶振组成，CPU主频达到400MHz，具有外设DMA 和分布式存储器架构，连同6层总线矩阵，实现存储器、外设和外部接口之间的多重数据同时传送；
无线通讯模块由MINI_PCIE接口、GPRS模块、SIM卡槽及GPRS天线组成，GPRS模块通过MINI_PCIE接口与CPU连接，该模块借用嵌入式LINUX中的TCP/IP协议包进行数据包的互联网交互；
电源转换模块从外部开关电源中取+12VDC，通过+12VDC转化为+5VDC，再通过+5VDC转+3.6VDC芯片将+5VDC转换为+3.6VDC，其中最大电流为2A，通过+5VDC转+3.3VDC芯片将+5VDC转换为+3.3VDC，通过+5VDC转+1VDC芯片,将+5VDC转换为+1VDC，LM293DR通过时序调整来实现CPU上电启动时+3.3VDC和+1VDC供电时差；+3.3VDC为数据存储单元、数据处理单元、处理器单元及有线通讯单元供电，+1VDC为处理器模块供电。
3.如权利要求2所述的一种基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统，其特征在于无线通讯模块用AT指令进行电话拨打，短信、彩信发送及接收，GPRS天线为贴片式天线或外露式杆状天线。
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| CN201520051530.9U CN204461477U (zh) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | 基于智能手机平台的高耸建筑物状态监测系统 |
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