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倾角传感器用来测量相对于水平面的倾角变化量。
倾角传感器的原理及技术
理论基础就是牛顿*二定律,根据基本的物理原理,在一个系统内部,速度是无法测量的,但却可以测量其加速度。如果初速度已知,就可以通过积分计算出线速度,进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。
倾角传感器的应用
倾角传感器用于各种测量角度的应用中,例如,高精度激光仪器水平,起重机等机械设备的水平,远距离测距仪器
如何选用倾角传感器
零点稳定性和分辨率是选择倾角传感器重要的参数。如果稳定性不好,会影响到仪器的测量精度。分辨率是能检测出的较小角度/加速度单位。
长期稳定性是另外一个重要的指标。根据应用来选择合适的稳定性,例如应用环境和是否经常需要重新标定。
传感器自身的噪声和电磁干扰决定传感器的分辨率。通过优化EMC保护来抗这些电磁干扰,使得精度较大化。
灵敏度,越灵敏越好,能得到更准确的测量值,但是灵敏度高相对于测量范围就窄,所以要从需求出发,不能一味追求灵敏度增加成本。
GPRS水文监测 地下水监测 GPRS无线传感器
地下水监测系统依靠地下水传感器,将采集到的数据,通过GPRS网络传输到监测中心,工作人员可以在监测中心查看地下水的水位、温度、电导率的数据。监测中心的监测管理软件能够实现数据的远程采集、远程监测的所有数据进入数据库,可实现报表或曲线图。
地下水监测系统主要由:地下水传感器、可编程采集终端、GPRS通讯终端、数据接收监测中心。
水文监测终端广泛应用于雨量、水位、墒情、地下水、井下水位监测。
GPRS通讯网络
西安达泰电子的DTP-S09D设备通过GPRS/GSM网络信号覆盖,具有范围广、通信质量可靠、误码率低、运行稳定、数据传输实时性、安全性和可靠性高、按信息流量计费,使用灵活成本经济。
系统结构:
中心具备宽带网络或移动通讯GPRS的*占用网络通道。服务器,操作系统和系统监控软件(可用组态王),不间断存贮数据。
中心监控软件除管理员外,其它工作人员经授权后可在自己的计算机上进行权利范围内的操作。被授权者在任何地方的计算机上都可以通过INTERNET公网访问和操作该系统。
基于倾角传感器的移动通信铁塔形变预警系统
系统设计目标
基于物联网技术的思路,设计、开发一套移动通信铁塔形变监测系统,实时监控通信铁塔的工作状态,及时发现铁塔存在的安全隐患,实现对铁塔实时、预防性和量化的维护。采用传感器采集铁塔的各项数据,同时将现场的监测数据传送到监控中心,并通过短信将存在问题的铁塔及相关数据发送给对应的维护人员,方便维护人员有重点的进行铁塔维修、维护。具体的建设目标有以下几点:
(1) 移动通信铁塔形变监测预警系统能够 24 小时实时监控铁塔状态信息。这对监控单元供电设计提出较高要求,需要监控单元能够长时间有效工作,功耗尽可能降低;
(2) 监控单元在极限高温和低温下能正常使用。由于在某些地区,通信铁塔所处区域会出现-40℃或 85℃的恶劣气候。因此,要求监控单元的工作温度范围为-40℃~85℃;
(3)监控单元能够高灵敏度的监测铁塔垂直度的变化,可根据对数据积累、分析,修改铁塔形变报警的各项标准。
(4) 如铁塔出现形变,以短信形式通知维护人员,短信内容简单明确,铁塔倾角数据易查询,方便维护人员快速找到形变铁塔问题所在。
无线传感器网络在禽舍中的应用
我国禽舍设施的现代化程度还不太高,与发达国家相比存在一定的差距。近年米在研究国外禽舍设施技术的基础上,我国的禽舍设施对微型计算机的应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段,向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。现有的禽舍监测系统中数据的采集火多采用传统的有线方式,需要铺设大量的信号传输线,既增加了更新维护的难度,又降低了监测的可靠性和操作的灵活性。随着射频技术的发展,无线技术越米越成熟,使禽舍环境实现无线监测成为可能,目前无线技术在国外的畜禽养殖中已得到应用。 1 禽舍采用无线监测的必要性 我国农业正在从粗放型向集约型转变,实现畜禽养殖的自动化与智能化已成一种趋势,无线传感器网络在禽舍环境监测中的应用顺应了时代的要求。无线传感器网络与传统的禽舍环境监控方式相比有三大优势:一是传感器节点的体积很小且整个网络只需要部署一次,因此减少r人为因素对禽舍环境的影响;二是传感器网络节点数量大,每个节点都可以检测到局部环境的详细信息并汇总到汇聚节点,因此传感器网络具有数据采集量大、精度高的特点;三是无线传感器节点本身具有一定的计算能力和存储能力,可以根据物理环境的变化进行较为复杂的监控,传感器节点还具有无线通信功能,可以在节点间进行协同监控。 节点的计算能力和无线通信功能使得传感器网络能够重新编程和重新部署,对环境的变化、传感器网络自身变化以及网络控制指令做出及时反应,因而传感器网络非常适用于禽舍环境的监测。 2禽舍环境监测应用的传感器网络结构 适用于禽舍环境监测的传感器网络结构见图1。传感器节点被大量部署在禽舍环境的监控区域内,自主形成传感器网络。传感器节点将检测到的数据传送到汇聚节点,汇聚节点负责将传感器节点传来的数据传送给终端。 传感器节点自主形成一个多跳网络,处于网络边缘的节点必须通过其他节点向汇聚节点发送数据。每个传感器节点都能检测禽舍环境的温度、湿度、光照等信息,也可以变换监测目标和监测内容。由于传感器节点具有计算能力和通信能力,可以在传感器网络中对采集的数据进行数据融合处理。这样可以减少数据通信量,节省传感器节点的能量。 2.1节点及节点部署 根据禽舍环境特点的要求,传感器节点需要满足体积小、精度高、生命周期长等的特点。目前使用比较多的是加州伯克利分校研制的Mote节点,即通过扩展板的方式带有一个专用的传感器板,板上载有光照传感器、温湿度传感器以及大气压传感器等。 传感器节点在系统中负责完成两方面的工作:一是接收分析用户的监测指令,并根据指令中的参数要求对环境数据进行检测采集;二是通过无线系统将采集的数据发送到汇聚节点。汇聚节点主要负责接收传感节点传来的数据,调度传感节点的运行,实现采集数据的上传和用户指令的下发,汇聚节点是用户和传感节点信息传输的桥梁。汇聚节点除了具备与传感节点同样结构和功能的无线收发模块外,还具有功能强大的处理模块和大容量的存储模块。 如何在禽舍中布置传感节点,直接影响到整个系统的工作效率和投资成本。只有合理的布置节点,才能充分发挥系统高效率和低能耗的优势。关于节点布置的问题在不同的背景下已被研究。确定性布置和自组织布置是节点布置的两种方式。 禽舍中节点的部置还应考虑区域的覆盖和节点问的连接等问题。所谓的覆盖问题,就是我们所监测的目标区域内,都能被传感节点检测到,其实质就是在兼顾节点间通信的基础上,实现监测范围的较大化;每个传感节点都能与汇聚节点通信称为连接,如果系统中存在不连接的节点,某些子区域感测到的信息将成为无效信息。在温室中布置传感节点时,需要考虑有多少个传感节点负责某个参数的测量,决定数量后,要解决怎样准确布置这些节点才能够使得系统效率较高、能耗较低。 2.2节点能量管理 禽舍环境的监测是长时间的连续监测,这对节点能量的供应提出了很高的要求。在传感器网络中,节点对能量的使用是不同的,汇聚节点需要更多的能量接收和发送数据包,网络边缘节点会将能量主要用在数据的搜集上。因此节点在能量的消耗上出现了瓶颈问题。在应用中需要考虑能量消耗较快的节点,并采取一定的节点冗余措施以**数据传输不会因为个别节点的失效而中断。表1给出了传感器节点操作及消耗电量的关系。 节点节省能量主要采用休眠机制,即当一个传感器节点有任务时,只有与其相邻区域内的传感器节点处于活动状态,其余的处于关闭状态。 2.3 s-MAC协议在禽舍无线传感器网络中的应用 设计无线传感器网络MAC协议时,应当考虑的属性有:节省能量、网络的可扩展性和网络效率。目前,在MAC协议的设计中,往往是通过降低网络的公平性,增加网络的延时、吞吐量,米换取协议的能量有效性。 S-MAC(sensor MAC)协议是在802.11MAC协议基础上,针对传感器网络的节省能量需求而提出的传感器网络MAC协议。S-MAC协议通过周期性休眠获得低占空比运行,通过选择和维护休眠调度表,使相邻节点组成休眠/唤醒自动同步的虚拟组,从而实现信息传输的同步,并减少控制开销。其特点是形成一个使相邻节点都能自由通信的平面拓扑结构,同步节点形成一个无簇内通信的虚拟组,很容易适应拓扑结构的改变。 假设通常情况下传感器网络的数据传输量少,节点协同完成相同的任务,网络内部能够进行数据处理和融合以减小数据通信量,网络能够容忍一定程度的通信延迟,既提供了良好的扩展性,义减少了节点能量的消耗。 无线传感器网络应用到禽舍中,建立禽舍无线监测系统,实现了对禽舍信息的无线采集和畜禽养殖业的自动化与智能化,对于提高畜禽的产量,具有重要的现实意义。同时它的发展和应用对现代科学技术产生了较其重要的影响,在*、医疗、环境监测、家庭自动化和其他领域具有广阔的应用前景。 赵建华,韩玉杰 (东北林业大学,黑龙江哈尔滨 150040) 中国家禽2010.3 江洪涛采集审核;程彬彬编辑上传。
基于倾角传感器的移动通信铁塔形变预警系统
监测需求分析
3G、 4G 网络的大面积覆盖为人们提供了更为优质的通信服务, 为人们带来了较大的便利,而与此同时通信网络扩张所产生的问题也伴随而来。通信设备数量的增加,导致维护难度逐渐增大。维护不及时致使通信设备在遭受自然环境或人为因素的破坏后,得不到及时的修理,导致通信线路塔体发生倾斜、形变甚至倒塌,通信铁塔一旦倒塌将导致覆盖区域内通信中断,直接影响了通信网络的运行安全。近年来通信铁塔倒塌的事故日渐增多,严重影响了人们的日常生活。
针对通信铁塔维护大多采用铅垂仪等人工方式进行简单检测,检查铁塔是否存在表面物理损坏,如铁塔倾斜、钢结构生锈或变形、螺丝松动、螺帽丢失等,粗浅层面的铁塔维护。工程师利用这些表面物理现象,简单判断铁塔的工作状态是否正常,这样不但效率低,而且并不能实施监测铁塔状态,做到铁塔倾斜的早期预测,并及时排除可能存在的安全隐患,以**通信基站的正常运行。监测人员的不足以及检测手段的落后,导致往往出现较为严重的问题后,才进行事后补救处理。而铁塔倾斜造成的后果是非常严重的,会大大降低铁塔的使用年限,增加使用成本,严重的会造成局部的通信中断,因此,通信铁塔的维护方式急需进行改进。
智能传感器是 20 世纪 80 年代发展起来的一种新型传感器,融合了信息采集、处理、和交换的功能。由智能传感器组成的无线传感器网络,集无线通讯技术、传感器技术、计算机网络技术等于一体,作为近年来一项新兴的技术,给我们的生活方式带来革命性的变化。结合当下的技术发展,利用无线传感技术设计一种智能化的通信铁塔形变监测系统具有重要的现实意义。
(1) 积累大量珍贵数据。通信铁塔形变监测预警节点,可以及时发现铁塔的倾斜和变形特点,并找出其垂直度的变化规律,提早预见存在故障的铁塔,使人为或自然现象导致的地面塌陷、铁塔倾斜、铁塔形变在早期就处于严密监控下。大量有效数据的积累为后期铁塔形变预警积累了宝贵的数据、经验,促使铁塔监测更为科学有效。
(2) 减少巡视人员劳动强度。依照长期实时的监测数据,铁塔维护人员可以有目的对铁塔进行监测维护,缩小检测范围。并根据数据提前分析可能存在的问题,做到提前准备。
(3) 提高通讯网络的可靠性。传统的移动铁塔检测方法难以发现存在潜在问题的铁塔,常常是在铁塔倒塌后再进行补救,对通信网络的可靠性造成了严重的损害。铁塔形变监测系统,以监测为核心,当铁塔发生形变趋势的时候及早排查,大大降低了铁塔倒塌的可能。
(4) 创造良好的社会效益。铁塔形变监测系统不仅可以应用于移动通信网络铁塔的监测预警,也可用于对电网铁塔、景观铁塔等设备的监测中,提高铁塔使用寿命,节省成本。
本文的目标是构建移动通信铁塔形变监测预警系统,通过在铁塔较容易形变的地方,放置垂直度传感器对铁塔形变进行实时监测,并将采集到的数据进行计算、分析,实时监控通信铁塔的工作状态,及时发现铁塔存在的安全隐患。系统还将铁塔工作状态数据和形变预警信号,传递至铁塔监控中心,方便相关人员进行实时监测、统计、分析,并以报警器、短信、电话等方式告知运维人员,从而实现精细化、预防性、综合集中控管的智能铁塔维护。