一种杆状物抗风检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种杆状物抗风检测系统，包括：三轴加速度传感器模块、称重式压力传感器模块、风速传感器模块和单片机控制模块；三轴加速度传感器模块安装在杆状物的顶部，与单片机控制模块相连用于将采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块计算出杆状物倾角；称重式压力传感器模块固定在杆状物的正面，与单片机控制模块相连用于将采集到的电阻变化发送给单片机控制模块计算出风压；风速传感器模块安装在杆状物的中上部，通过将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块计算出风速；还包括用于显示的LCD模块和用于报警的报警模块。本发明专利技术可实时监测杆状物是否处于即将倒塌或正在倒塌的状态并报警，能有效地降低大风造成的人员伤亡或财产损失。

A system of wind resistance detection for rods

The invention discloses a shaft wind detection system, including: three axis acceleration sensor module, weighing type pressure sensor module, speed sensor module and MCU control module; the top acceleration sensor module is installed in the shaft three axis, three axis acceleration transmission and single-chip microcomputer control module is connected to the acquisition to the MCU control module calculate the shaft angle; weighing pressure sensor module is fixed on the shaft of the front, and single chip control module is connected to the resistance change collected to send to the microcontroller control module to calculate the wind pressure; in the upper part of a wind speed sensor module is installed in the shaft, the speed of sending wind turbine blade will get to the MCU control module the calculated wind speed; also includes a LCD display module and alarm module for alarm. The invention can monitor whether the rod is in a state of collapse or collapse, and alarm, and it can effectively reduce casualties or property losses caused by strong wind.

【技术实现步骤摘要】
一种杆状物抗风检测系统
本专利技术涉及检测
，具体为一种杆状物抗风检测系统。
技术介绍
中国沿海城市，每年都会多次受到台风侵害，台风造成的人员伤亡和财产损失，不可估量。因此，对台风进行监测与防护就显得尤为重要，特别是台风来临之前对杆状物的抗风能力进行检测，能有效地降低台风造成人员伤亡或财产损失。杆状物坍塌受内部结构、内部质量、自然条件及火灾等因素影响，倒塌事故随时可能发生，且事故前兆很不明显，允许人员逃生的时间极短，待人们察觉时，往往已经造成了严重后果。而通过测量杆状物的倾角、受到的压力及周围风速的大小来实现杆状物抗风的检测，可实现实时监测杆状物是否处于即将倒塌或正在倒塌的状态，通过监测杆状物的抗风状态并报警，可以提醒处于即将倒塌的杆状物的附近的人们，为他们谋取逃生的时机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种杆状物抗风检测系统，通过测量杆状物的倾角、受到的风压及周围风速的大小，实时监测杆状物是否处于即将倒塌或正在倒塌的状态并报警，能有效地降低大风造成的人员伤亡或财产损失。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种杆状物抗风检测系统，包括：三轴加速度传感器模块、称重式压力传感器模块、风速传感器模块、单片机控制模块、LCD显示模块和报警模块；所述三轴加速度传感器模块安装在杆状物的顶部，与所述单片机控制模块相连用于将三轴加速度传感器采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出杆状物倾角；所述称重式压力传感器模块固定在杆状物的正面，与所述单片机控制模块相连用于将称重式压力传感器采集到的电阻变化发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风压；所述风速传感器模块安装在杆状物的中上部，通过槽形光电传感器将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风速；所述LCD显示模块与所述单片机控制模块相连用于读取所述杆状物倾角、风压及风速并显示；所述报警模块与所述单片机控制模块相连用于当预设杆状物倾角、预设风压或预设风速到达时，启动报警。所述系统还包括供电模块；所述供电模块与所述单片机控制模块相连用于提供工作电源。所述系统还包括复位模块；所述复位模块与所述单片机控制模块相连用于复位所述单片机控制模块。所述由单片机控制模块计算出杆状物倾角的方法为：通过测得的三轴的加速度分别计算出X、Y、Z三轴与重力加速度的夹角，从而得出系统倾角；如下：其中，AX、AY、AZ分别表示重力加速度在X、Y、Z三轴的分量，α、β、γ分别表示系统的三个倾角值；所述由单片机控制模块计算出风压的方法为：其中，U0表示输出电压即风压，E表示电源电压，K表示应变片的标称灵敏系数，△R1、△R2、△R3和△R4表示相应的电阻增量，R是等臂情况下的等值电阻，ε1、ε2、ε3和ε4表示电阻增量相应的轴向应变。获得风机叶片转速的方法为：在所述风速传感器模块的马达电机前置轴承上安装风机的叶片，在马达电机的被测旋转轴上安装遮光盘，将槽形光电传感器固定在遮光盘工作的位置上，所述遮光盘的同心圆上均匀分布若干个通光的孔或槽，遮光盘转动一周，光敏元件感光次数与盘的开孔数目相等，因此产生相同数目的脉冲信号；将脉冲信号通过单片机定时器或计数器计数，定时器T0启动定时；获取定时器T0在预设时间内定时溢出的时间t、中断次数N1及测得的脉冲数m，计算出马达电机转速，即风机叶片转速，如下：n＝60·m/(N1·t·N)(r/min)其中，n表示马达电机转速，N表示遮光盘上的通光孔或槽的个数，N1表示定时器T0表示中断次数，m表示定时器T0在规定时间内测得的脉冲数，t表示定时器T0定时溢出的时间。所述由单片机控制模块计算出风速的方法为：其中，V表示风速，ωr是风机叶片角速度，R表示叶片的最大旋转半径，λ表示叶尖速比，n表示风机叶片的转速。所述三轴加速度传感器的型号为ADXL345，所述三轴加速度传感器的SCL引脚与所述单片机控制模块的一输入引脚相连；所述三轴加速度传感器的SDA引脚与所述单片机控制模块的另一输入引脚相连。所述称重式压力传感器的型号为HX711，所述称重式压力传感器的SCK引脚与所述单片机控制模块的一输入引脚相连；所述三轴加速度传感器的DT引脚与所述单片机控制模块的另一输入引脚相连。所述报警模块包括蜂鸣器、第三电阻、第四电阻和第一三极管；所述第三电阻和第四电阻串联于直流电源VCC和第一三极管的基极之间；所述蜂鸣器连接于直流电源VCC和第一三极管的集电极之间；所述第一三极管的发射极接地；所述第三电阻与所述第四电阻的连接点与所述单片机控制模块的一输出引脚相连。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种杆状物抗风检测系统，通过测量杆状物的倾角、受到的风压及周围风速的大小，实时监测杆状物是否处于即将倒塌或正在倒塌的状态并报警，能有效地降低大风造成的人员伤亡或财产损失。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的一种杆状物抗风检测系统不局限于实施例。附图说明图1为本专利技术系统的结构框图；图2为本专利技术系统的简要电路图；图3为本专利技术系统的称重式压力传感器具体接线图；图4为本专利技术系统的遮断式光电转速传感器测量结构图；图5为本专利技术系统的单片机控制模块的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1所示，一种杆状物抗风检测系统，包括：三轴加速度传感器模块1、称重式压力传感器模块2、风速传感器模块3、单片机控制模块4、LCD显示模块5、报警模块6、供电模块7、复位模块8和时钟模块9；所述三轴加速度传感器模块1安装在杆状物的顶部，与所述单片机控制模块4相连用于将三轴加速度传感器采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块4并由单片机控制模块4计算出杆状物倾角；所述称重式压力传感器模块2固定在杆状物的正面，与所述单片机控制模块4相连用于将称重式压力传感器采集到的电阻变化发送给单片机控制模块4并由单片机控制模块4计算出风压；所述风速传感器模块3安装在杆状物的中上部，通过槽形光电传感器将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块4并由单片机控制模块4计算出风速；所述LCD显示模块5与所述单片机控制模块4相连用于读取所述杆状物倾角、风压及风速并显示；所述报警模块6与所述单片机控制模块4相连用于当预设杆状物倾角、预设风压或预设风速到达时，启动报警；所述供电模块7与所述单片机控制模块4相连用于提供工作电源；所述复位模块8与所述单片机控制模块4相连用于复位所述单片机控制模块4；所述时钟模块9与所述单片机控制模块4相连用于产生系统时钟。具体的，参见图2所示，所述单片机控制模块4的包括型号为STC89C52的单片机，所述三轴加速度传感器的型号为ADXL345，ADXL345是一款超低功耗的三轴加速度传感器，分辨率高，测量范围合适。它可以在倾斜检测英中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。ADXL345的CS引脚接高电平或悬空，处于I2C接线模式，需要2线式连接。SDA和SCL是I2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杆状物抗风检测系统，其特征在于，包括：三轴加速度传感器模块、称重式压力传感器模块、风速传感器模块、单片机控制模块、LCD显示模块和报警模块；所述三轴加速度传感器模块安装在杆状物的顶部，与所述单片机控制模块相连用于将三轴加速度传感器采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出杆状物倾角；所述称重式压力传感器模块固定在杆状物的正面，与所述单片机控制模块相连用于将称重式压力传感器采集到的电阻变化发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风压；所述风速传感器模块安装在杆状物的中上部，通过槽形光电传感器将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风速；所述LCD显示模块与所述单片机控制模块相连用于读取所述杆状物倾角、风压及风速并显示；所述报警模块与所述单片机控制模块相连用于当预设杆状物倾角、预设风压或预设风速到达时，启动报警。

【技术特征摘要】
1.一种杆状物抗风检测系统，其特征在于，包括：三轴加速度传感器模块、称重式压力传感器模块、风速传感器模块、单片机控制模块、LCD显示模块和报警模块；所述三轴加速度传感器模块安装在杆状物的顶部，与所述单片机控制模块相连用于将三轴加速度传感器采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出杆状物倾角；所述称重式压力传感器模块固定在杆状物的正面，与所述单片机控制模块相连用于将称重式压力传感器采集到的电阻变化发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风压；所述风速传感器模块安装在杆状物的中上部，通过槽形光电传感器将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风速；所述LCD显示模块与所述单片机控制模块相连用于读取所述杆状物倾角、风压及风速并显示；所述报警模块与所述单片机控制模块相连用于当预设杆状物倾角、预设风压或预设风速到达时，启动报警。2.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述系统还包括供电模块；所述供电模块与所述单片机控制模块相连用于提供工作电源。3.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述系统还包括复位模块；所述复位模块与所述单片机控制模块相连用于复位所述单片机控制模块。4.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述由单片机控制模块计算出杆状物倾角的方法为：通过测得的三轴的加速度分别计算出X、Y、Z三轴与重力加速度的夹角，从而得出系统倾角；如下：其中，AX、AY、AZ分别表示重力加速度在X、Y、Z三轴的分量，α、β、γ分别表示系统的倾角值。5.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于，所述由单片机控制模块计算出风压的方法为：其中，U0表示输出电压即风压，E表示电源电压，K表示应变片的标称灵敏系数，△R1、△R2、△R3和△R4表示相应的电阻增量，R是等臂情况下的等值电阻，ε1、ε2、ε3和ε4表示电阻增量相应的轴向应变。6.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冠鲁，陈小锋，吴闽旭，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35