基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备，其特征在于：包括MCU模块以及与MCU模块连接的通信模块、GNSS模块、北斗模块、MEMS模块、TF卡模块、AD采样模块、报警器输系统调试模块；所述的MEMS模块采用ICM

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备


[0001]本技术涉及铁路灾害监测领域，具体是一种基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备。

技术介绍

[0002]目前，铁路灾害监测市场才刚刚起步，灾害监测的普及是必然的。而重庆、四川、贵州等高原和山区地带，桥梁、高架一些大型基础设施，对于位移沉降监测都有迫切的需求。
[0003]利用北斗卫星高精度定位技术监测位移和沉降，是目前也是未来最为有效和便捷的手段。它既可以监测绝对位移、也可以监测相对位移，搭配强大的数据处理和分析技术，可以得到很多有用的信息。只要与位置有关的物体都可以监测，无论是民用、军用、还是铁路，都将大规模应用。
[0004]目前之所以还没有大规模应用，最大的瓶颈是北斗的高精度定位技术，主要应用于特殊行业以及定制化需求，使用的费用比较高。户外长期使用，供电问题也需要很好的解决。

技术实现思路

[0005]本技术为了解决现有技术的问题，提供了一种基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备，基于MEMS传感器监测震动来唤醒上报，通过高精度GNSS模块测量绝对位移和监测相对位移，可以提前预测灾害的发生，增加修复手段，减少经济损失。
[0006]本技术包括MCU模块以及与MCU模块连接的通信模块、北斗模块、GNSS模块、MEMS模块、TF卡模块、AD采样模块、报警器输系统调试模块，所述的MEMS模块采用ICM
‑
20948芯片, 芯片内部集成16位ADC，工作电压不低于1.71V；所述芯片连接有九轴加速度传感器、内置温度传感器、通信接口和中断接口，MEMS模块震动或位移时九轴加速度传感器通过外部中断引脚唤醒MCU模块。
[0007]设备选用STM32F427系列单片机作为主MCU模块，负责所有输入输出信号和数据的处理，实现灾害数据的监测和上报云端服务器。
[0008]设备的MEMS模块主要负责设备的震动监测，设备一旦发生震动，通过MEMS模块唤醒主控MCU模块，主控MCU模块将实时的数据上报云端服务器，同时也可以通过震动大小来动态调整上报频率，可提供数据的实时性，减少系统响应时间。
[0009]NB模块、4G通信模块作为数据上报云端服务器的无线通信通道使用，二者可任选其一，满足不同场景和环境的使用。
[0010]北斗模块作为高精度位移监测使用，同时可为MCU模块提供秒脉冲信号，确保时钟准确性。
[0011]TF卡模块作为数据存储区域，可保证网络连接失效后，重要数据的保存。
[0012]AD采样模块可实时采集电池电量，为设备维护提供相关数据。
[0013]报警器输出模块可外接报警器，发生严重灾害时可通过声光进行警告，避免更加
严重的损失。
[0014]系统调试模块给设备维护人员提供简单的维护接口，可快速判断相关设备故障，提供维护的便携性。
[0015]GNSS模块采用ZED
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F9P，通过UART接口与主控MCU进行通信，获取位移数据和秒脉冲信号。
[0016]本技术有益效果在于：
[0017]1、低功耗设计：本设备选用了低功耗MEMS模块，未发生灾害时，主控MCU定时上报监测数据，数据发送完成后进入睡眠状态，降低功耗。同时启用MEMS模块实时监测灾害震动，一旦发生震动，立即唤醒主控MCU，上报灾害监测数据。确保了灾害监测的及时性，同时也降低了设备功耗，减少设备维护成本。主控MCU也会通过震动的剧烈程度，动态调整数据上报频率。为灾害预防和救援提供准确有效的数据。
[0018]2、高精度位移监测设计：本设备选用高精度GNSS模块测量绝对位移和相对位移，定时上报位移数据，通过大数据分析技术，提前预测灾害的发生，增加修复手段，减少经济损失。
[0019]3、结构一体化设计：通过一体化设计原则，达到防尘防水的要求，同时降低维护成本。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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它的附图。
[0021]图1为灾害监测设备理框图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0023]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
[0024]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
[0025]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或
两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0026]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0027]本技术如图1所示，包括MCU模块以及与MCU模块连接的通信模块、北斗模块、GNSS模块、MEMS模块、TF卡模块、AD采样模块、报警器输系统调试模块，所述的MEMS模块采用ICM
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20948芯片, 芯片内部集成16位ADC，工作电压不低于1.71V；所述芯片连接有九轴加速度传感器、内置温度传感器、通信接口和中断接口，MEMS模块震动或位移时九轴加速度传感器通过外部中断引脚唤醒MCU模块。
[0028]1、MEMS模块
[0029]设备的MEMS模块采用ICM
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20948芯片,低功耗九轴加速度传感器，芯片支持IIC通信接口外接温度传感器，芯片内部集成16位ADC，可编程数字滤波器，内置温度传感器和可编程中断接口。芯片工作电压可低至1.71V,芯片通信接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备，其特征在于：包括MCU模块以及与MCU模块连接的通信模块、GNSS模块、北斗模块、MEMS模块、TF卡模块、AD采样模块、报警器输系统调试模块；所述的MEMS模块采用ICM
‑
20948芯片, 芯片内部集成16位ADC，工作电压不低于1.71V；所述芯片连接有九轴加速度传感器、内置温度传感器、通信接口和中断接口，MEMS模块震动或位移时九轴加速度传感器通过外部中断引脚唤醒MCU模块。2.根据权利要求1所述的基于MEMS传感器的低功耗铁路灾害监测设备，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：付衍，郎文文，陈建平，
申请(专利权)人：江苏启泰物联网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：