[发明专利]基于NB-IoT的无线位移传感器及系统

权利要求书

1.基于NB-IoT的无线位移传感器，其特征在于：包括位移计，位移计采集位移数据后送至小信号放大模块，小信号放大模块对位移数据进行放大，然后将放大后的位移数据发送至MCU核心板，MCU核心板用于对位移数据进行存储、对位移计的采集频率进行控制以及与NB-IoT模块进行通信。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的无线位移传感器，其特征在于：所述位移计包括顶杆式位移传感模块。

3.采用根据权利要求1所述的基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：还包括数据管理模块，NB-IoT模块与数据管理模块进行通信。

4.根据权利要求3所述的采用基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：所述数据管理模块对NB-IoT模块发送来的位移数据进行实时接收和存储，对可能出现的数据丢失情况建立数据恢复算法；通过固定数据长度的检测，对当前数据长度内的数据总数和时间点进行检测：如果发现数据总数少于固定长度或者时间点存在跳跃、缺失的情况，则判定该段数据存在丢失，依据数据随机丢失和连续丢失这两种情况，通过压缩感知理论，对位移数据通过稀疏变换向量进行表示。

5.根据权利要求3所述的采用基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：所述数据管理模块采用以下方法对缺失数据进行恢复重构：

S1：构造测量矩阵φ：

φ∈R^M×N (1)

式(1)中，测量矩阵φ的对角线元素为1，其他元素为0；M为缺失数据数量，N为完整数据数量；

S2：通过已有数据样本，构造过完备字典，使得数据样本各段数据能够实现式(2)的表示：

y＝Dx (2)

式(2)中，y为数据样本的某段数据，D为过完备字典，x为对y的稀疏表示向量；

S3：通过以下式子求解出拟预测的完整数据估计，完成缺失数据恢复重构：

式(3)中，为拟预测的完整数据估计，为通过正交匹配算法逐步迭代求解得到的估计值。

6.根据权利要求5所述的采用基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：所述步骤S2中，过完备字典通过以下步骤构造：

S2.1：将字典D初始化为已有数据样本构成的矩阵；

S2.2：求解数据样本的某段数据对应的稀疏表示向量x；

s.b.||x||₀≤T₀ (5)

其中，T₀为稀疏表示向量x中非零元素总数的最大值；

S2.3：通过式(6)对字典D进行更新：

式(6)中，Y为每个数据样本的集合，X为每个稀疏表示向量的集合，向量d_k表示待更新字典D的第k列，向量d_j表示待更新字典D的第j列，x_T表示向量d_k对应X中的第k行向量，矩阵E_k为去除d_k后的误差矩阵。

7.根据权利要求3所述的采用基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：还包括可视化界面，数据管理模块将数据通过可视化界面进行显示。

8.根据权利要求3所述的采用基于NB-IoT的无线位移传感器的系统，其特征在于：还包括电源管理模块，电源管理模块为MCU核心板和小信号放大模块供电。