[发明专利]基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统及方法

权利要求书

1.基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统，包括立体车库，其特征在于，在智能立体车库的每一个升降平台安装四个无线传感器节点，所述的无线传感器节点包括声音传感器，四个无线传感器节点构建一个平面四元阵，利用声音传感器对汽车进入车库后的声音信号进行采集，并通过LoRa进行数据传输，四个无线传感器节点将收集到的声音传输到上位机，上位机利用声源定位法来判断汽车发动机的位置和状态；

所述的声音传感器采集发动机的声音信号，通过自组织分簇网络将采集到的声音信号传输到上位机，上位机通过对数据的分析判断出声音的来源位置和对采集到的声音的波形和已知的波形进行对比判断发动机的状态，上位机采集到的数据与汽车怠速的波形数据进行一致性比较，以此来确定汽车发动机是否熄火；

所述的无线传感器节点包括防水接线盒、声音传感器、传感器接口、天线、MCU单片微型计算机处理单元和射频模块和压电式振动能量收集装置，所述的声音传感器、传感器接口、天线、MCU单片微型计算机处理单元和射频模块和压电式振动能量收集装置采用橡胶卡扣固定在防水接线盒；

所述的压电式振动能量收集装置为压电悬臂梁发电装置，所述的压电悬臂梁发电装置安装在无线传感器节点的内部，压电悬臂梁发电装置将升降平台运行时产生的振动机械能转化为电能，压电悬臂梁发电装置通过压电材料在振动中变形产生电能，为无线网络节点提供电源；

所述的压电悬臂梁发电装置在悬臂梁上粘贴压电材料，压电材料分为压电材料上半部分和压电材料下半部分，且压电材料整体呈长方体，采用压电陶瓷铬钛酸铅附着在悬臂梁上，并在右端粘贴质量块增大悬梁臂的形变；

升降平台在上下运动时产生的振动通过压电式振动能量收集装置为无线网络节点提供电源，采用压电悬臂梁发电装置，在悬臂梁上粘贴压电陶瓷铬钛酸铅，当底座遇到外界振动时，通过安装在悬臂梁末端的质量块会带动双晶压电悬臂梁产生形变，导致压电片也产生形变，在压电效应的作用下产生电压为负载供电；

所述的防水接线盒的紧固螺钉安装在升降平台，在距离升降平台前端500mm，距离左端1000mm的地方安装第一个无线传感器节点，在距离升降平台前端1500mm，距离左端1000mm的地方安装第二个无线传感器节点，在距离升降平台前端2500mm，距离左端1000mm的地方安装第三个无线传感器节点，在距离升降平台前端1500mm，距离左端2000mm的地方安装第四个无线传感器节点，四个无线传感器节点构建成一个平面四元阵，上位机利用平面四元阵的声源定位法来判断汽车发动机的状态和位置，在距离升降平台前端4750mm，距离左端1000mm的地方安装簇头节点用于收集无线传感器节点发出的信号。

2.根据权利要求1所述的基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统，其特征在于，所述的自组织分簇网络包括传感器检测节点，簇头节点，Sink节点，当车辆进入车库后，触发立体车库的司机下车信号后，无线传感器节点进行声音采集后传输到簇头节点，簇头节点处理完信息再转发到Sink节点。

3.根据权利要求1所述的基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统，其特征在于，在所述压电悬臂梁发电装置上加入升压整流电路将输入的电压按照所需的电压进行升压整流后分别供应给射频模块和声音传感器。

4.基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输方法，其特征在于，对于权利要求2所述的基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统，系统检测到司机下车后传感器节点开始采集声音，检测点采集到数据后发送数据，在数据包发送失败的情况下能够检测到并且能够进行数据的补发，传感器检测点向簇头节点发送一个数据包，簇头节点再将数据发送给Sink节点，等待Sink节点的状态报告，如果收到Sink节点的肯定回答，说明本次数据包接受成功，如果节点没有收到肯定回答，认为数据传输失败，直至上位机判定汽车熄火停止数据上传。