无线低功耗崩塌计及其使用方法与设计方案

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地质环境监测设备无线低功耗技术及要点分析验证

地质环境监测设备无线低功耗技术及要点分析验证

地质环境监测设备无线低功耗技术及要点分析验证地质环境监测设备能够实现大范围、长时间的持续环境监测,然而大部分裂缝计、倾角加速度计、地下水监测仪等对安装环境有限制要求的设备,常采用电池供电方式,这种供电方式往往能量有限且更换困难,制约了无线环境监测系统的工作时长和传输性能,易造成传输距离短及数据丢包等问题,而无线监测网络的能耗一般消耗在节点发送数据、接收数据以及融合数据上,因此,进行环境监测设备无线传输低功耗设计,有效降低无线传输过程中的能量损耗,以提升新一代无线监测系统长期运行可靠性。

本文提出了IPV6协议应用设计、硬件集成低功耗设计、通信算法设计等一系列低功耗设计方案,为无线环境监测系统低功耗应用提供了新的技术思路,并搭建了验证平台进行了初步验证。

一、IPV6的应用设计IPV6是人们发现IPV4的IP空间不够用时所发展的第二代协议,IPV6 扩大了地址空间,由原本的32位的二进制变为了128位,使容量达到了2^128个,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址,IPv6的使用,不仅能解决网络地址资源数量的问题,而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。

因为IPV4地址的有限性和稀缺性,在IPV4时代的工业互联网中,几乎所有的物联网设备都只能获取一个内网地址,与其他设备或平台的通讯只能通过NAT 来解决,但这大大降低了效率,由于NAT隔绝了终端和网络,所有数据和指令都需要通过多个NAT网关,很容易导致对象丢失。

为了解决这个问题,工程师和程序员都只能让物联网设备维持一个心跳,即让终端每隔一段时间就向主机发送一次指令,帮助主机随时定位和操纵终端,为了保持设备随时在线,心跳包的发送频率可能高达每秒数次。

这就大大增加了设备的功耗和网络负担,对于手机,几分钟发一个心跳包,耗电不算大,还能接受。

但对于电池供电的物联网设备,这个心跳包就非常耗电了。

首先,不能断开和基站之间的信号连接,信号一断,连接就断了。

无线网络浅层地震勘探仪的低功耗设计

无线网络浅层地震勘探仪的低功耗设计

研究与设计 电 子 测 量 技 术 ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY第35卷第12期2012年12月 无线网络浅层地震勘探仪的低功耗设计李太全1 孙先松2(1.长江大学物理科学与技术学院 荆州 434002;2.长江大学电子信息学院 荆州 434002)摘 要:提出了一种基于无线网络的浅层地震勘探仪低功耗设计,重点讨论了检测子站的设计方案。

该方案以AVR的AT32UC3B0256为核心,以低噪声、高分辨率模数转换器ADS1255实现数据采集,选用CC1101组建无线网络,实现了低功耗浅层地震勘探仪检测子站。

针对模数转换器工作的间断特点,设计了可控电源模块,实现动态供电;利用CC1101的无线唤醒功能进一步降低了系统的待机功耗。

测试表明,检测子站在测期间功耗约700mW、传输期间功耗约1 000mW、待机功耗约25mW。

关键词:浅层地震勘探仪;无线网络;无线唤醒;CC1101中图分类号:TP393 文献标识码:ALow-power design of shallow seismograph based on wireless networkLi Taiquan1 Sun Xiansong2(1.School of Physical Science and Technology,Yangtze University,Jingzhou 434002;2.School of Electronics and Information,Yangtze University,Jingzhou 434002)Abstract:A low-power shallow seismograph design based on wireless network is presented.This paper mainly discussedthe design of shallow seismograph detection sub station.In the design,using AT32UC3B0256as the center,withADS1255for analog to digital conversion,adopting CC1101to build the wireless network,the shallow seismographdetection sub station is realized in low power consumption.For the intermittent characteristics of analog to digitalconverter,a controllable power supply module is designed to realize the dynamic power supply;using the CC1101wireless waked-up function,the standby power consumption of system is reduced further.Test results show that thedetection substation power consumption in detection is about 700mW,power consumption in transmission is about1 000mW,and standby power consumption is about 25mW.Keywords:shallow seismograph;wireless networks;wake on radio;CC1101 本文于2012年10月收到。

崩塌计技术参数

崩塌计技术参数

崩塌计技术参数崩塌计是一种用于监测地质灾害的仪器,主要用于监测山体、边坡、隧道、矿井等地质体的稳定性,以及预警和预防地质灾害的发生。

崩塌计具有高灵敏度、精准度高、实时监测等特点,可以提前发现地质灾害隐患,对于保障生命财产安全至关重要。

下面,我们将对崩塌计的技术参数进行详细介绍。

一、传感器技术参数1. 传感器类型:崩塌计一般配备加速度传感器、倾角传感器、位移传感器等多种传感器,并且还可根据具体需要增加其他类型的传感器。

2. 测量范围:每种传感器都有其特定的测量范围,通常加速度传感器的测量范围为±2g至±10g,倾角传感器的测量范围一般为±180°,而位移传感器的测量范围则取决于其测量方式。

3. 灵敏度:传感器的灵敏度直接影响到崩塌计对地质体变化的感知能力,一般来说,传感器的灵敏度越高,监测的数据就越精准。

二、数据采集和传输技术参数1. 数据采集频率:崩塌计通常会以一定的频率对传感器获取的数据进行采集,常见的采集频率一般在1Hz至100Hz之间可调。

2. 传输方式:崩塌计常采用有线或者无线方式进行数据传输,有线传输方式一般通过网线或者串口传输数据,而无线传输方式则采用蓝牙、Wi-Fi、4G等通信方式。

3. 数据存储:崩塌计需要有足够的数据存储空间,以保证长期监测数据的储存和分析,通常采用内置存储器或者外接存储设备进行数据存储。

三、电源和环境适应性技术参数1. 电源类型:崩塌计通常需要外部电源供电,采用直流供电方式,以保证持续稳定的工作。

2. 工作温度范围:为了适应各种复杂的监测环境,崩塌计需要具备较宽的工作温度范围,一般为-20°C至60°C。

3. 防护等级:为了保证崩塌计在恶劣环境下的正常工作,通常对其设计防护等级,一般为IP65以上的防护等级,能够有效抵御雨水、尘土等外界环境的侵蚀。

四、监测和报警技术参数1. 监测范围:崩塌计的监测范围决定了其适用的监测对象范围,一般为数百米至数千米的范围。

低功耗wifi方案

低功耗wifi方案

低功耗WiFi方案1. 引言低功耗WiFi方案是一种针对无线局域网(WiFi)技术进行优化的方案,旨在减少设备在连接WiFi网络时的功耗消耗。

在智能家居、物联网和移动设备等领域,低功耗WiFi方案具有重要的应用价值。

本文将介绍低功耗WiFi方案的原理、设计和实施方法。

2. 低功耗WiFi方案的原理低功耗WiFi方案的原理主要包括以下几个方面:2.1 睡眠模式设备在没有数据传输时可以进入睡眠模式以降低功耗。

在睡眠模式下,设备会关闭与WiFi网络的连接,并将无线模块的功耗降至最低。

当有数据需要传输时,设备会自动唤醒,重新连接WiFi网络。

2.2 节能算法低功耗WiFi方案需要优化数据传输的算法,以减少功耗的消耗。

例如,可以通过选择最佳的信道和调整数据传输速率来降低功耗。

此外,还可以通过使用更高效的数据压缩算法和错误纠正算法来减少数据传输的能量消耗。

2.3 低功耗硬件设计低功耗WiFi方案还需要考虑硬件设计方面的优化。

例如,可以使用低功耗的无线芯片、优化供电电路和使用高效的功耗管理模块。

此外,还可以通过减少无线模块和天线的功耗来降低总体的功耗。

3. 设计和实施低功耗WiFi方案的步骤设计和实施低功耗WiFi方案需要经过以下几个步骤:3.1 硬件选择选择低功耗的无线芯片和其他硬件组件。

需要考虑芯片的功耗特性、性能、成本和可用性。

3.2 软件开发开发适用于低功耗WiFi方案的软件。

包括设备的功耗管理模块、数据传输算法和睡眠模式的控制。

3.3 测试和调试对低功耗WiFi方案进行测试和调试,确保其在各种情况下都能正常工作。

测试包括功耗测试、数据传输测试和睡眠模式测试等。

3.4 优化和改进根据测试结果对低功耗WiFi方案进行优化和改进。

可以通过优化算法、改进硬件设计和调整功耗管理策略等方式来提高方案的性能和效果。

4. 低功耗WiFi方案的应用低功耗WiFi方案在以下领域有广泛的应用:4.1 智能家居在智能家居领域,低功耗WiFi方案可以降低智能设备的功耗,延长电池寿命,提高设备的续航时间。

一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法

一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法

一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法标题:深度探讨一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法1. 引言wia-pa无线振动变送器作为一种新型无线振动监测设备,具有广泛的应用前景。

然而,其功耗一直是一个需要解决的问题。

本文将深入探讨一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法,以期为相关研究和应用提供有价值的参考。

2. 低功耗电路设计2.1 传感器模块在wia-pa无线振动变送器中,传感器模块起着至关重要的作用。

为降低功耗,我们使用了XX传感器模块,其低功耗特性为整个系统的功耗优化提供了基础。

2.2 信号处理电路信号处理电路是wia-pa无线振动变送器中的关键部分。

我们采用了XXX芯片以及优化的电路设计,确保在降低功耗的能够实现对振动信号的快速、准确的处理。

2.3 无线传输模块低功耗的无线传输模块是wia-pa无线振动变送器的重要组成部分。

我们采用了XX协议,并结合有效的功耗管理策略,使得在保证数据传输稳定性的大幅降低了功耗消耗。

3. 控制方法优化3.1 休眠与唤醒策略休眠与唤醒策略是降低wia-pa无线振动变送器功耗的重要手段。

我们通过优化控制方法,实现了对系统在非工作状态下的高效休眠,以及在需要时快速唤醒,极大地降低了整体功耗。

3.2 数据采集与传输策略数据采集与传输的控制方法优化对功耗的影响也不可忽视。

我们通过设计合理的采集周期和传输频率,并结合自适应控制方法,使得在保证数据准确性的前提下,实现了功耗的进一步降低。

4. 个人观点和理解从技术角度看,低功耗电路设计和控制方法优化是wia-pa无线振动变送器研发过程中的关键问题。

通过本文深入探讨,我对相关技术的应用和发展有了更加深入的理解。

我认为低功耗技术研究将为wia-pa 无线振动变送器在实际应用中发挥更大的作用。

5. 总结与回顾通过对一种wia-pa无线振动变送器的低功耗电路及控制方法进行深入探讨,本文全面分析了其技术原理和关键优化点。

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本技术涉及响应灾难事件的报警器领域,具体为一种无线低功耗崩塌计及其使用方法。

一种无线低功耗崩塌计,包括机壳(1),其特征是:还包括崩塌监控器(2),崩塌监控器(2)设于机壳(1)内,崩塌监控器(2)包括加速度传感器(201)、低功耗可配置比较器(202)、模数转换器(203)、微控制单元(204)、实时时钟(205)、低功耗蓝牙元件(206)、LoRa/NB IoT远程通讯模块(207)、金属氧化物半导体场效应管(208)、电源管理系统(209)、电池(210)和开关(211)。

一种无线低功耗崩塌计的使用方法,其特征是:包括如下步骤:安装、待机、监控、报警。

本技术低功耗,适应性强,监测可靠。

权利要求书1.一种无线低功耗崩塌计,包括机壳(1),机壳(1)通过两侧的安装孔固定在被测岩石上,其特征是:还包括崩塌监控器(2),崩塌监控器(2)设于机壳(1)内,崩塌监控器(2)包括加速度传感器(201)、低功耗可配置比较器(202)、模数转换器(203)、微控制单元(204)、实时时钟(205)、(206)、LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207)、金属氧化物半导体场效应管(208)、电源管理系统(209)、电池(210)和开关(211),加速度传感器(201)的模拟信号输出端通过信号线分别连接低功耗可配置比较器(202)的信号输入端和模数转换器(203)的模拟信号输入端,模数转换器(203)的数字信号输出端通过信号线连接微控制单元(204),微控制单元(204)还通过信号线分别连接低功耗可配置比较器(202)、实时时钟(205)、低功耗蓝牙元件(206)和LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207),一个金属氧化物半导体场效应管(208)通过信号线连接模数转换器(203),另一个金属氧化物半导体场效应管(208)通过信号线连接LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207),电源管理系统(209)通过信号线分别连接加速度传感器(201)、低功耗可配置比较器(202)、微控制单元(204)和金属氧化物半导体场效应管(208),电池(210)通过串联了开关(211)的导线连接电源管理系统(209)。

2.如权利要求1所述的无线低功耗崩塌计,其特征是:机壳(1)包括腔体(11)和上罩(12),腔体(11)外部的底部为敞口向下的凹槽,腔体(11)两侧的底部设有安装孔,腔体(11)的一个侧面上设有透明的观察窗,开关(211)设于腔体(11)上;上罩(12)盖在腔体(11)的敞口处,上罩(12)和腔体(11)之间衬有密封圈,上罩(12)选用盖板或罩壳;电池(210)选用锂-亚硫酰氯电池。

3.如权利要求1或2所述的无线低功耗崩塌计的使用方法,其特征是:按如下步骤依次实施:i.在被测岩石上找到相对平整的一个安装面,安装面尺寸不小于120mm×55mm;ii.将机壳(1)放在所述安装面上,使机壳(1)外部的底部贴合在所述安装面上,用记号笔穿过机壳(1)两侧的安装孔,在被测岩石上做好记号标记;iii.使用8mm的钻头,在被测岩石上钻孔,深度不小于40mm;iv.使用两颗M5膨胀螺丝,先将机壳(1)固定在被测岩石上;v.打开机壳(1),闭合开关(211),此时电源管理系统(209)的指示灯亮起10秒后再熄灭,崩塌监控器(2)进入待机状态;vi.使用智能移动终端,通过低功耗蓝牙元件(206)唤醒崩塌监控器(2),此时电源管理系统(209)的指示灯常亮,进入待配置状态;vii.用智能移动终端读取崩塌监控器(2)三个方向的加速度数据,观察数据稳定性;viii.在数据稳定后,记录初值,微控制单元(204)自动对三个方向加速度进行稳定性判断,若在1分钟内的波动小于预设阈值则通过自检,微控制单元(204)自动记录1分钟内三个方向加速度的平均值作为初始值a0;ix.用户通过所述智能移动终端设置三个方向加速度波动报警阈值at、LoRa网关编号或服务器地址、正常上传时间间隔与加密上传时间间隔;x.微控制单元(204)根据设置的阈值转换为绝对的电压量并配置低功耗可配置比较器(202);同时根据周期上传时间配置实时时钟(205)的中断设置;xi.所述移动智能终端完成操作后,电源管理系统(209)的指示灯熄灭,崩塌监控器(2)进入待机模式;xii.在所述被测岩石加速度未超过阈值的情况下,微控制单元(204)处于待机模式,并且关断模数转换器(203)和LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207)的供电,此时崩塌监控器(2)只有加速度传感器(201)、低功耗可配置比较器(202)和实时时钟(205)处于工作模式,崩塌监控器(2)的总体功耗小于50μA;xiii.当到周期上传时间时,实时时钟(205)产生中断信号唤醒微控制单元(204),微控制单元(204)收到中断信号后控制电源管理系统(209)向模数转换器(203)上电以进行一次加速度值的采集,然后控制电源管理系统(209)向LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207)上电,将加速度值的数据发送至基站并最终汇总到监测云平台;xiv.若崩塌监控器(2)待机时,加速度值a发生如下两种情况之一时,a>a0+at或a<a0–at,低功耗可配置比较器(202)发出中断信号,微控制单元(204)被唤醒,崩塌监控器(2)开启LoRa/NB-IoT远程通讯模块(207)以加密上传时间间隔的周期不断上报监测到的加速度数据;xv.监测云平台收到加密后的加速度数据后发出对应预警信息。

4.如权利要求3所述的无线低功耗崩塌计的使用方法,其特征是:步骤viii时,预设阈值设为50μg,g指重力加速度;步骤ix时,加速度波动报警阈值at设为1mg,g指重力加速度;正常上传间隔设为1小时一次,加密上传时间间隔设为1分钟1次。

5.如权利要求4所述的无线低功耗崩塌计的使用方法,其特征是:步骤ix时,用户以当前值作为初始值远程重置初始值或修改阈值,或者用户在平台上人工消警后,系统远程重置初始值。

技术说明书无线低功耗崩塌计及其使用方法技术领域本技术涉及响应灾难事件的报警器领域,具体为一种无线低功耗崩塌计及其使用方法。

背景技术岩质山坡在发生地质灾害时,常伴有岩体崩塌情况,滚落的岩石往往造成房屋损毁与人员安全事故。

因此,实时监测岩体状态,并发布崩塌预警信息,对防灾减灾具有重要意义。

现有的崩塌预警方法主要分为人工现场勘测与自动化监测两种方式。

人工监测的方法实时性不强,而且准确性受人员经验限制较高;自动化监测中的普遍方式,在岩体上安装加速度传感器,监测岩体的微动。

一般为了实现监测的实时性,传感器需要连续工作,为此需要配备太阳能供电系统以实现长时工作。

然而,地灾发生前往往伴随较长时间的降雨,太阳能系统容易馈电而使系统失效。

另外一种方式是采用大容量的非充电电池,授权公告号为204332058U的中国实用新型专利于2015年05月13日公开了一种智能崩塌预警监测装置,包括:多个监测终端以及无线网络协调器;各个监测终端均连接到无线网络协调器,但该专利中并明确体现具体的崩塌监测方法及低功耗设计,从而解决高频监测与低功耗的矛盾。

技术内容为了克服现有技术的缺陷,提供一种低功耗、适应性强、监测可靠的监测设备,本技术公开了一种无线低功耗崩塌计及其使用方法。

本技术通过如下技术方案达到技术目的:一种无线低功耗崩塌计,包括机壳,机壳通过两侧的安装孔固定在被测岩石上,其特征是:还包括崩塌监控器,崩塌监控器设于机壳内,崩塌监控器包括加速度传感器、低功耗可配置比较器、模数转换器、微控制单元、实时时钟、低功耗蓝牙元件、LoRa/NB-IoT远程通讯模块、金属氧化物半导体场效应管、电源管理系统、电池和开关,加速度传感器的模拟信号输出端通过信号线分别连接低功耗可配置比较器的信号输入端和模数转换器的模拟信号输入端,模数转换器的数字信号输出端通过信号线连接微控制单元,微控制单元还通过信号线分别连接低功耗可配置比较器、实时时钟、低功耗蓝牙元件和LoRa/NB-IoT远程通讯模块,一个金属氧化物半导体场效应管通过信号线连接模数转换器,另一个金属氧化物半导体场效应管通过信号线连接LoRa/NB-IoT远程通讯模块,电源管理系统通过信号线分别连接加速度传感器、低功耗可配置比较器、微控制单元和金属氧化物半导体场效应管,电池通过串联了开关的导线连接电源管理系统。

所述的无线低功耗崩塌计,其特征是:机壳包括腔体和上罩,腔体外部的底部为敞口向下的凹槽,腔体两侧的底部设有安装孔,腔体的一个侧面上设有透明的观察窗,开关设于腔体上;上罩盖在腔体的敞口处,上罩和腔体之间衬有密封圈,上罩选用盖板或罩壳;电池选用锂-亚硫酰氯电池。

所述的无线低功耗崩塌计的使用方法,其特征是:按如下步骤依次实施:i. 在被测岩石上找到相对平整的一个安装面,安装面尺寸不小于120mm×55mm;ii. 将机壳放在所述安装面上,使机壳外部的底部贴合在所述安装面上,用记号笔穿过机壳两侧的安装孔,在被测岩石上做好记号标记;iii. 使用8mm的钻头,在被测岩石上钻孔,深度不小于40mm;iv. 使用两颗M5膨胀螺丝,先将机壳(1)固定在被测岩石上;v. 打开机壳,闭合开关,此时电源管理系统的指示灯亮起10秒后再熄灭,崩塌监控器进入待机状态;vi. 使用配置了专用APP和蓝牙通信的智能移动终端,通过低功耗蓝牙元件唤醒崩塌监控器,此时电源管理系统的指示灯常亮,进入待配置状态;vii. 用智能移动终端读取崩塌监控器三个方向的加速度数据,观察数据稳定性;viii. 在数据稳定后,记录初值,微控制单元自动对三个方向加速度进行稳定性判断,若在1分钟内的波动小于预设阈值则通过自检,微控制单元自动记录1分钟内三个方向加速度的平均值作为初始值a0,每个方向加速度的初始值和阈值可以一样也可以不一样;ix. 用户通过所述智能移动终端设置三个方向加速度波动报警阈值at、基准编号或服务器地址、正常上传时间间隔与加密上传时间间隔;x. 微控制单元根据设置的阈值转换为绝对的电压量并配置低功耗可配置比较器;同时根据周期上传时间配置实时时钟的中断设置;xi. 所述移动智能终端完成操作后,电源管理系统的指示灯熄灭,崩塌监控器(2)进入待机模式;xii. 在所述被测岩石加速度未超过阈值的情况下,微控制单元处于待机模式,并且关断模数转换器和LoRa/NB-IoT远程通讯模块的供电,此时崩塌监控器只有加速度传感器、低功耗可配置比较器和实时时钟处于工作模式,崩塌监控器的总体功耗小于50μA;xiii. 当到周期上传时间时,实时时钟产生中断信号唤醒微控制单元,微控制单元收到中断信号后控制电源管理系统向模数转换器上电以进行一次加速度值的采集,然后控制电源管理系统向LoRa/NB-IoT远程通讯模块上电,将加速度值的数据发送至基站并最终汇总到监测云平台;xiv. 若崩塌监控器待机时,加速度值a发生如下两种情况之一时,a>a0+at或a<a0–at,低功耗可配置比较器发出中断信号,微控制单元被唤醒,崩塌监控器开启LoRa/NB-IoT远程通讯模块以加密上传时间间隔的周期不断上报监测到的加速度数据;xv. 监测云平台收到加密后的加速度数据后发出对应预警信息。

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