一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统技术方案

本申请提供了一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，包括中控室、机房以及铁塔检测，铁塔检测包括风力风向雨量传感器、姿态传感器、水平高精度差分定位模块、惯性传感器、温湿度传感器、测力传感器、接地电阻测试模块、测力传感器以及垂直高精度差分定位模块，涉及铁路通信铁塔状态监测技术领域，其中，铁塔区域内分布式多监测点的安装监测设备；新增了MQTT为服务中心，数据转发通信中可并行通路，每个铁塔监测汇聚节点与服务器端可以发布订阅消息；新增了服务质量策略，保障数据进行实时、高效、灵活地分发，满足实时通信应用需求；新增了分布式的传感器数据节点，提高了铁塔监控的安全性和可靠性。塔监控的安全性和可靠性。塔监控的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统


[0001]本专利技术是关于铁路通信铁塔状态监测
，特别是关于一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统。

技术介绍

[0002]随着国家高铁建设和应用规模的不断扩大，作为保证铁路无线通信系统正常运行的通信铁塔，成为了高铁线路建设中必不可少的一部分。通信铁塔承载包括铁路数字移动通信(GSMR)、3级列控系统(CTCS
‑
3)信息传送、调度通信、调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送等应用业务。
[0003]由于通信铁塔是沿着铁路线路2Km
‑
6Km间隔，安装在室外的通信设施，数量庞大，系统复杂。它的稳定性会受到列车运行震动、地质变化、气候变化和人为等因素影响，因此在施工和维护中都要重点关注。
[0004]目前铁路通信铁塔的状态监测系统是采用人工定期巡检或者集中式监测方式，在铁塔布局各类传感器，采集铁塔垂直度、位移、铁塔基础沉降、风速、风向、温度、湿度、接地电阻等多种环境变化参数，通过485线、网线、电线等线路接口将参数传输到塔下或者机房的控制单元，控制单元进行集中汇总并通过特定协议远程上传后台服务器，服务器端进行各监测点的数据分析处理。
[0005]传统的铁塔监测系统中，铁塔上下各类传感器通过硬件接口与控制处理单元集中连接，传感器的硬件线路和供电都需要在铁塔上专门线路布设，对设备安装和施工都有很高的要求。同时传感器的硬件接口高度定制，单一传感器不易进行更新换代，有可能出现整套系统的重新布设和更换。日常维护中发现，铁塔集中式点对点的通信方式，当一套铁路控制单元出现问题时，铁塔监测将失效，不利于监测系统的健康稳定运行。
[0006]同时数据上报后台服务器进行基础处理，数据只是单一信息的显示和阈值告警，没有针对铁塔的生命周期和各固定点进行关联，没有全方位的结合各个位置的数据，进行汇总联动，不能全面反应铁塔的整体状态情况。
[0007]因此，需要专利技术一种新型的铁塔状态监测系统，(1)传感器数据通过无线传输到汇聚点，能够减少线路的布设与连接。(2)传感器数据以设备ID的形式发送给数据中心，同时需要处理的中心通过设备ID的形式按需调配数据；(3)各个传感器可以任意组合布局在铁塔，监测铁塔的多参数多维度，更好的反应铁塔状态信息。(4)铁塔设备采用低功耗机制，在电容电池的加持下，可以5年左右的监测。

技术实现思路

[0008]为了克服现有的问题，本申请实施例提供一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，较传统铁塔状态监测，新增了对低功耗宽覆盖的监测条件，可以减少设备布设过程中的线路布设，铁塔区域内分布式多监测点的安装监测设备；新增了MQTT为服务中心，数据转发通信中可并行通路，每个铁塔监测汇
聚节点与服务器端可以发布订阅消息；新增了服务质量策略，保障数据进行实时、高效、灵活地分发，满足实时通信应用需求；新增了分布式的传感器数据节点，可以做到铁塔各个区域的状态描述和空间描述，提高了铁塔监控的安全性和可靠性。
[0009]本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0010]一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，包括中控室、机房以及铁塔检测，所述铁塔检测包括风力风向雨量传感器、姿态传感器、水平高精度差分定位模块、惯性传感器、温湿度传感器、测力传感器、接地电阻测试模块、测力传感器以及垂直高精度差分定位模块，其中，所述水平高精度差分定位模块以及垂直高精度差分定位模块可接入GNSS系统，实现高精度的定位，用于测量铁塔的沉降和水平偏移；
[0011]所述风力风向雨量传感器、姿态传感器、惯性传感器、温湿度传感器、测力传感器、接地电阻测试模块以及测力传感器用于对终端采集铁塔状态，生成带有参数数据的协议，通过Lora信道发送给塔下的汇聚节点设备，汇聚节点设备收集到各个位置的参数信息，在本地进行存储建模，建立整体铁塔的状态模型，并以MQTT协议的话题信息，通过NBIOT通信网络发送给远端服务器；
[0012]所述机房通信服务器收集到铁塔远端监测现场的数据后，解析到MQTT服务端的全局数据，各个应用程序对各个汇聚节点进行订阅处理，并对铁塔的数据进行模型阈值的建立，以便通过WEB界面的形式，进行存储和展示；
[0013]所述中控室通过访问所述机房的WEB端，达到能够远端查看的目的。
[0014]本申请实施例的优点是：
[0015]本专利技术基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，较传统铁塔状态监测，新增了对低功耗宽覆盖的监测条件，可以减少设备布设过程中的线路布设，铁塔区域内分布式多监测点的安装监测设备；新增了MQTT为服务中心，数据转发通信中可并行通路，每个铁塔监测汇聚节点与服务器端可以发布订阅消息；新增了服务质量策略，保障数据进行实时、高效、灵活地分发，满足实时通信应用需求；新增了分布式的传感器数据节点，可以做到铁塔各个区域的状态描述和空间描述，提高了铁塔监控的安全性和可靠性。
[0016]本专利技术中铁塔上的传感器通过硬件接口连接在微控制器单元，微控制器单元统一通过远距离无线电(LORA)通信模块，将数据传给汇聚节点单元，汇聚节点单元将铁塔区域内的分布传感器数据进行汇总整理，进行姿态模型建立，设定数据层次存储绑定后，捆绑为消息队列遥测传输(MQTT)协议包，通过窄带物联网(NBIOT)模块，将数据发布到远端的后台服务器，以便于远程铁塔状态监控。
附图说明
[0017]图1系统结构图；
[0018]图2监测节点设备结构；
[0019]图3汇聚点设备结构图；
[0020]图4数据传输过程；
[0021]图5汇聚节点进程运行过程；
[0022]图6RTK差分定位过程；
[0023]图7铁塔状态空间方案及算法；
[0024]图8MQTT数据传输过程。
[0025]1、风力风向雨量传感器；2、姿态传感器；3、水平高精度差分定位模块；4、惯性传感器；5、温湿度传感器；6、测力传感器；7接地电阻测试模块；8、测力传感器；9、垂直高精度差分定位模块。
具体实施方式
[0026]本申请实施例通过提供一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，解决现有技术中的问题，基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，较传统铁塔状态监测，新增了对低功耗宽覆盖的监测条件，可以减少设备布设过程中的线路布设，铁塔区域内分布式多监测点的安装监测设备；新增了MQTT为服务中心，数据转发通信中可并行通路，每个铁塔监测汇聚节点与服务器端可以发布订阅消息；新增了服务质量策略，保障数据进行实时、高效、灵活地分发，满足实时通信应用需求；新增了分布式的传感器数据节点，可以做到铁塔各个区域的状态描述和空间描述，提高了铁塔监控的安全性和可靠性。
[0027]本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
[0028]实施例1
[0029]本实施例给出一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多通信方式的铁塔状态分布式监测系统，其特征在于：包括中控室、机房以及铁塔检测，所述铁塔检测包括风力风向雨量传感器(1)、姿态传感器(2)、水平高精度差分定位模块(3)、惯性传感器(4)、温湿度传感器(5)、测力传感器(6)、接地电阻测试模块(7)、测力传感器(8)以及垂直高精度差分定位模块(9)，其中，所述水平高精度差分定位模块(3)以及垂直高精度差分定位模块(9)可接入GNSS系统，实现高精度的定位，用于测量铁塔的沉降和水平偏移；所述风力风向雨量传感器(1)、姿态传感器(2)、惯性传感器(4)、温湿度传感器(5)、测力传感器(6)、接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王序，尹鹏，姜毅，王松旭，彭朝亮，周瑾，周鹏，孙晨，院利军，张志韬，张晓远，罗颖，张岩，刘春波，尹一凡，马占书，张洋，尤哲，王利清，董荣华，张宇鹏，王晟，
申请(专利权)人：通号工程局集团北京研究设计实验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：