The invention discloses an intelligent paper roll monitoring system based on millimeter wave radar and NB_IoT, including paper roller device end and cloud service end. The paper roller device end is mainly composed of ultra-wideband millimeter wave radar sensor, which is responsible for acquiring envelope data composed of iron core and paper roll, and then NB_IoT transmits data to the server end; and then the server side transmits the analysis results to the paper roller end. Then it is displayed on the paper roller; the cloud server is mainly responsible for receiving data, and then processing the data; through data processing, we can get the conclusion of the total consumption of paper roll, whether there is waste, whether the use of a single device is abnormal; and then return the device, or display it on the web page. The invention makes the volume of rolled paper in the roller recorded in digital form, more intuitive in front of us; at the same time, it also detects the damage of equipment to ensure even maintenance; and improves the development of civilization and people's living standards in our country.
【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达和NB-IoT的智能卷纸监测系统
本专利技术涉及一种基于毫米波雷达和NB-IoT的智能卷纸监测系统。
技术介绍
超宽带毫米波雷达传感器是一种通过自身生成并发射接收毫米波的新型传感器,通过分析不同距离不同物体的信号强度实现精确测距和材质识别。毫米波雷达优点有抗干扰能力强,检测精度高、设备体积不大、重量轻等,而且FPGA等高速数字信号处理技术不断进步,毫米波的应用领域越来越广,在近程探测、碰撞预警、自动导航和环境监测等领域具有积极作用。采用低功耗广域网的NB-IoT协议,将处理后的毫米波雷达数据通过udp、coap协议传输数据到云端服务器的数据库。NB-IoT采用超窄带载波技术、信息重复传输、基于LTE网络协议精简设计等方式,以牺牲一定速率、时延、移动性等特性,获取面向LPWA物联网的承载能力。NB-IoT作为一种新的窄带蜂窝通信解决方案具备四大特点:一是覆盖广且深,在同样的频段下,NB-IoT比现有GPRS覆盖增强20dB+,从而实现覆盖面积更广、穿透能力更强;二是具备“海量”连接的能力,50k+用户容量200khz小区;三是终端功耗低,基于AA电池,从待机时间上看,理论上NB-IoT模组可使用长达10年;四是模组成本低,从运营成本上看供电、通讯都比GPRS低。由上述NB-IoT具备的诸多优点,可分别根据场景采取带内、保护带或独立载波3种工作模式;同时基于现有网络进行升级改造,实现与现有网络共存,NB-IoT在很大程度上是卷纸智能检测系统最理想的技术方案之一。卡尔曼滤波(Kalmanfiltering)的使用理论上是为了获取真值,使得实验中获取 ...
【技术保护点】
1.一种基于毫米波雷达和NB‑IoT的智能卷纸监测系统,其特征在于,包括卷纸器设备端和云服务端,所述的卷纸器设备端主要由超宽带毫米波雷达传感器负责获取铁芯与卷纸组成的包络数据,再由NB‑IoT传输数据到服务器端;云服务端主要负责接收数据,然后对数据进行处理;通过数据处理,可以得出卷纸的总消耗量、是否存在浪费、单个设备使用是否异常的结论;然后回传设备,或者在网页上显示;其处理过程包括如下步骤:1)系统初始化,获取信号强度;系统初始化是为获取当前卷纸器内满卷纸和无卷纸两种情况的传感器反射信号强度,用以计算卷纸剩余百分比;发送毫米波信号,测量以金属为内芯的一卷卷纸,获得传感器正前方扇形区域关于横坐标为距离纵坐标为信号强度的图表,通过计算稳定后的波形获得满卷纸时的信号强度A与空卷纸时的信号强度B;2)采集反射信号并进行滤波处理;正常装入卷纸,用毫米波雷达面向卷纸进行数据采集;通过计算获得信号强度R,对信号强度R进行卡尔曼滤波后得到当前信号强度C;3)获得卷纸剩余量;通过前两步所得的满卷纸时的信号强度A、空卷纸时的信号强度B、当前信号强度C带入下面的公式:(C‑A)/(B‑A),即可获得卷纸剩余 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达和NB-IoT的智能卷纸监测系统,其特征在于,包括卷纸器设备端和云服务端,所述的卷纸器设备端主要由超宽带毫米波雷达传感器负责获取铁芯与卷纸组成的包络数据,再由NB-IoT传输数据到服务器端;云服务端主要负责接收数据,然后对数据进行处理;通过数据处理,可以得出卷纸的总消耗量、是否存在浪费、单个设备使用是否异常的结论;然后回传设备,或者在网页上显示;其处理过程包括如下步骤:1)系统初始化,获取信号强度;系统初始化是为获取当前卷纸器内满卷纸和无卷纸两种情况的传感器反射信号强度,用以计算卷纸剩余百分比;发送毫米波信号,测量以金属为内芯的一卷卷纸,获得传感器正前方扇形区域关于横坐标为距离纵坐标为信号强度的图表,通过计算稳定后的波形获得满卷纸时的信号强度A与空卷纸时的信号强度B;2)采集反射信号并进行滤波处理;正常装入卷纸,用毫米波雷达面向卷纸进行数据采集;通过计算获得信号强度R,对信号强度R进行卡尔曼滤波后得到当前信号强度C;3)获得卷纸剩余量;通过前两步所得的满卷纸时的信号强度A、空卷纸时的信号强度B、当前信号强度C带入下面的公式:(C-A)/(B-A),即可获得卷纸剩余量,从而达到卷纸检测的目的。2.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达和NB-IoT的智能卷纸监测系统,其特征在于,所述的步骤1)中通过计算稳定后的波形获得满卷纸时的信号强度A与空卷纸时的信号强度B的计算方法为:首先输入:振幅阵列P={P0,P1,P2,…,PN},阵列中每个点...
【专利技术属性】
技术研发人员:张智,刘子瑜,
申请(专利权)人:杭州立宸科技有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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