[发明专利]一种微型振动加速度物联网传感节点及应用方法

说明书

本发明涉及一种微型振动加速度物联网传感节点及应用方法，该节点与物联网服务器连接，该节点包括三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、微处理器、LoRa无线模块和电池，所述的微处理器分别与三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、LoRa无线模块和电池连接，所述的电池分别与三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、LoRa无线模块连接；所述的三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器和电池将采集的数据传输至微处理器，所述的微处理器对数据分析处理后，通过LoRa无线模块发送至物联网服务器，所述的电池为所有模块提供能量。与现有技术相比，本发明具有以下优点：结构紧凑体积小，显著降低数据发送量，提高节点电池寿命等。

技术领域

本发明涉及振动加速度采集领域，尤其是涉及一种微型振动加速度物联网传感节点及应用方法。

背景技术

振动加速度是自然界广泛存在的信号，对其采集分析可以获取很多有用信息，如滚动轴承的振动信号可以分析其摩损等故障；电机的振动信号可以分析其主轴偏心、转子等故障；地质勘探中利用传感器阵列的采集信号分析地质构造；在安防领域对地埋振动传感器收集的信号分析可以获取经过车辆类型等信息。

当前对振动信号的采集通常采用压电式或MEMS振动加速度计，连接数据采集仪进行，该方式存在现场布线繁琐，需提供电源等不便之处。为解决以上缺点已经有采用物联网无线技术传输数据由电池供电的振动加速度计。然而实际应用中为有效提取振动信号中信息，根据奈奎斯特采样定理采样频率需大于信号最高频率的两倍，振动信号采样率通常需达到数千赫兹，单条采集数据中有上百万个振动加速度值，例如采样频率为10KHz时长30秒的三轴振动加速度数据量约为2M比特。物联网无线传输速率通常低于1kbps，每包数据100字节左右，估算发送该条数据需要约2000个数据包，4000秒(50％占空比)。传输大量原始振动数据不仅耗时极长，容易造成丢包和数据错误，还会消耗很多电量，导致振动加速度计寿命很短。因此，以上振动加速度计在实际应用中存在缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种微型振动加速度物联网传感节点及应用方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种微型振动加速度物联网传感节点，该节点与物联网服务器连接，该节点包括三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、微处理器、LoRa无线模块和电池，所述的微处理器分别与三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、LoRa无线模块和电池连接，所述的电池分别与三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器、LoRa无线模块连接；

所述的三轴MEMS加速度传感器、温湿度传感器和电池将采集的数据传输至微处理器，所述的微处理器对数据分析处理后，通过LoRa无线模块发送至物联网服务器，所述的电池为所有模块提供能量。

优选地，所述的微处理器包括A/D转换电路，所述的微处理器将MEMS传感器输入的模拟电压信号按照设定采样频率转换为数字信号，保存到内存中。

优选地，所述的微处理器对采集信号的分析处理包括：提取出极大值、极小值、峰峰值、均值、方差和频域中峰值处的频点及强度，然后形成待发数据包。

优选地，所述的节点在发送数据完毕后进入接收模式，所述的微处理器通过LoRa无线模块接收物联网服务器发送的数据包，按数据包要求修改采样频率和单次采样时长参数。

优选地，所述的微处理器通过温湿度传感器和电池电压的数据，计算出剩余电量，发送至物联网服务器。

优选地，所述的节点还包括天线、外壳、电路板和安装螺母，所述的微处理器、三轴MEMS振动加速度传感器、LoRa无线模块和温湿度传感器设于电路板上，所述的天线、电池和电路板从上至下依次固定于外壳内，所述的外壳外部下方设有安装螺母。

优选地，所述的外壳为圆柱形，包括上部外壳和下部外壳，所述的上部外壳和下部外壳通过螺纹固定。