(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911100929.0
(22)申请日 2019.11.12
地址 430070 湖北省武汉市洪山区书城路
文秀街10号中石A栋大楼第9层
(72)发明人 陈智旻 洪启田 靳小花
黄侠 张毅
(74)专利代理机构 北京纽乐康知识产权代理事
务所(普通合伙) 11210
代理人 刘艳艳
(51)Int.Cl.
G08B 21/24(2006.01)
G08C 17/02(2006.01)
H04L 29/08(2006.01)
(54)发明名称智能电子界桩监测系统(57)摘要本发明公开了一种智能电子界桩监测系统，包括界桩单元、数据中心和用户终端；所述界桩单元与互联网连接，用于采集并传输发生倾斜或震动的界桩的定位数据和报警信息；所述数据中心与互联网连接，用于存储从互联网获取的界桩单元输出的定位数据和报警信息；所述用户终端与互联网连接，用于查看、统计和分析所述数据中心的各项数据及信息。本发明的智能电子界桩监测系统通过融合计算机技术、全球定位技术、物联网技术等先进技术对界桩进行监测，从而能够更快更及时的了解界碑现状，及时发现问题，保障边界地区社会稳定和发展，方便管理人员作 业。权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 110867054 A 2020.03.06
C N 110867054
A
1.一种智能电子界桩监测系统，其特征在于，包括界桩单元、数据中心和用户终端；所述界桩单元与互联网连接，用于采集并传输发生倾斜或震动的界桩的定位数据和报警信息；
所述数据中心与互联网连接，用于存储从互联网获取的界桩单元输出的定位数据和报警信息；
所述用户终端与互联网连接，用于查看、统计和分析所述数据中心的各项数据及信息；所述界桩单元包括界桩，所述界桩内设有倾角传感器，所述倾角传感器分别与电源、控制单元连接，所述控制单元与无线传输终端连接。
2.根据权利要求1所述的智能电子界桩监测系统，其特征在于，所述数据中心为含数据管理系统的服务器。
3.根据权利要求1所述的智能电子界桩监测系统，其特征在于，所述界桩为钢筋混凝土界桩或玻璃钢界桩。
4.根据权利要求1所述的智能电子界桩监测系统，其特征在于，所述控制单元包括单片机，所述单片机分别与所述无线传输终端、北斗/GPS模块、NFC电子标签及所述倾角传感器连接，所述电池通过充电电路与外部电池连接。
5.根据权利要求4所述的智能电子界桩监测系统，其特征在于，所述电池为锂电池或不可充电式AA干电池。
6.根据权利要求4所述的智能电子界桩监测系统，其特征在于，所述外部电池为铅酸电池。
权 利 要 求 书1/1页CN 110867054 A
智能电子界桩监测系统
技术领域
[0001]本发明涉及电子界桩技术领域，具体来说，涉及一种智能电子界桩监测系统。
背景技术
[0002]我国对于界桩的管理方式普遍为聘请当地居民为界桩维护员，对界桩进行委托管理，要求其适时检查所维护的界桩，清除界桩周围杂草、淤泥和遮挡物，刷新界桩注记，保持界桩整洁，明显易见，做好检查记录，制止损坏界桩的行为，当发现界桩松动、移动、丢失、损坏时，及时报告负责界桩管理部门。
[0003]随着社会的发展，城镇化进程的加快，界桩遭到破坏的事情屡有发生，并且由于界桩维护员的不可控和失职，一般都只有在联合检查过程中才会发现问题，而界桩等参照物的损坏或遗失对解决边界纠纷和争议造成极大的麻烦。
发明内容
[0004]针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种智能电子界桩监测系统，能够克服现有技术的上述不足。
[0005]为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种智能电子界桩监测系统，包括界桩单元、数据中心和用户终端；
所述界桩单元与互联网连接，用于采集并传输发生倾斜或震动的界桩的定位数据和报警信息；
所述数据中心与互联网连接，用于存储从互联网获取的界桩单元输出的定位数据和报警信息；
所述用户终端与互联网连接，用于查看、统计和分析所述数据中心的各项数据及信息；
所述界桩单元包括界桩，所述界桩内设有倾角传感器，所述倾角传感器分别与电源、控制单元连接，所述控制单元与无线传输终端连接。
[0006]进一步地，所述数据中心为含数据管理系统的服务器。
[0007]进一步地，所述界桩为钢筋混凝土界桩或玻璃钢界桩。
[0008]进一步地，所述控制单元包括单片机，所述单片机分别与所述无线传输终端、北斗/GPS模块、NFC电子标签及所述倾角传感器连接，所述电池通过充电电路与外部电池连接。
[0009]进一步地，所述电池为锂电池或不可充电式AA干电池。
[0010]进一步地，所述外部电池为铅酸电池。
[0011]本发明的有益效果：通过融合计算机技术、全球定位技术、物联网技术等先进技术对界桩进行监测，从而能够更快更及时的了解界碑现状，及时发现问题，保障边界地区社会稳定和发展，方便管理人员作业。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是根据本发明实施例所述的智能电子界桩监测系统的结构框图；
图2是根据本发明实施例所述的控制单元的结构框图；
图3是根据本发明实施例所述的GPRS模块传输流程示意图；
图4是根据本发明实施例所述的智能电子界桩监测系统的任务工作流程图；
图5是根据本发明实施例所述的用户终端的架构图。
具体实施方式
[0014]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]如图1-5所示，根据本发明实施例所述的智能电子界桩监测系统，包括界桩单元、数据中心和用户终端；所述界桩单元与互联网连接，用于采集并传输发生倾斜或震动的界桩的定位数据和报警信息；所述数据中心为含数据管理系统的服务器，所述数据中心与互联网连接，用于存储从互联网获取的界桩单元输出的定位数据和报警信息；所述用户终端与互联网连接，用于查看、统计和分析所述数据中心的各
项数据及信息；所述界桩单元包括界桩，所述界桩为钢筋混凝土界桩或玻璃钢界桩，所述界桩内设有倾角传感器，所述倾角传感器分别与电源、控制单元连接，所述控制单元与无线传输终端连接。所述控制单元包括单片机，所述单片机分别与所述无线传输终端、北斗/GPS模块、NFC电子标签、报警模块及所述倾角传感器连接，所述电池通过充电电路与外部电池连接。
[0016]钢筋混凝土界桩一般是由界碑和底座组成，底座可在现场用钢筋混凝土浇灌，而界碑一般用花岗石、大理石等坚硬石料凿制成型，界碑采取类似于平面控制测量中的控制点制作方式（例如钢筋混凝土浇筑）进行制作，在混凝土中心增加了倾角传感器、电源、控制单元、无线传输终端（即监测及通信模块）。玻璃钢界桩主要由玻璃钢材料制作加工而成，玻璃钢壁厚5mm，界桩上部内置界桩魔盒和电池，界桩安装简单，可在界桩下部填充混凝土加固。
[0017]由MCU（单片机）作为整个系统的控制单元，并对外部的GPRS模块（无线传输终端）、北斗/GPS模块、NFC电子标签、倾角传感器、充电电路等模块进行控制和数据通信，同时分别检测内置电池电压和外置电池电压，通过采集到的各种数据进行现场分析，得出当前状态，根据各种不同的状态采取相应的任务策略。
[0018]所述电池可采用技术成熟的锂电池型号：14500、18650、26650等，也可采用不可充电式AA干电池，所述外部电池可采用6V/12AH的免维护铅酸电池。
[0019]倾角的理论基础是牛顿第二定律：根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而
可以计算出直线位移，所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。
[0020]当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角了。一般意义上的倾角传感器是静态测量或者准静态测量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度，故而计算出来的角度就不准确了，因此，现在常用的做法是增加mems陀螺芯片，并采用优先的卡尔曼滤波算法。
[0021]GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术。作为第二代移动通信技术，它突破了GSM网只能提供数据的电路交换方式，在现有的GSM系统基础上通过改造实现了数据的分组交换，也可以说GPRS是GSM的进一步发展和延续。GPRS拥有覆盖面广，使用成本低廉等技术优势，GPRS的网络覆盖率达到了92%以上，而且不需要额外费用便可实现自动漫游，GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，以“使用多少、支付多少”为原则。另外GPRS网络接入时间短，传输速率高。作为GSM技术的延续，分组交换使接入时间缩短为1s以下。
[0022]GPRS数据传输网络构架的设计：系统采用GPRS无线数据终端作为移动终端，实现GSM网络与
因特网(Internet)的连接。GPRS模块运行功耗低，非常适合用电池或用太阳能供电的野外作业系统。通过终端对相关参数进行配置就实现组网，避开软件调试过程，在软件菜单上对终端进行管理与调试。利用GPRS接入因特网和通过PC机拨号上网原理类似。首先配置GPRS模块初始化，然后发送AT指令到服务器，通过双方协商、认证建立PPP连接，连接成功后，GPRS终端就会从移动服务器上获得一个IP地址，接着在PPP协议框架中嵌入TCP/IP数据包，用socket编程实现与Internet上的数据中心进行传输。如果GPRS终端与Internet连接断线，可重拨恢复连接。
[0023]所述数据中心的数据管理系统具有以下功能：
（1）管理功能：具有数据分级管理功能，界桩点管理及巡线打卡等功能。
[0024]（2）采集功能：采集界桩点坐标、倾斜角度，电池电量等数据。
[0025]（3）告警功能：当界桩发生位移，倾斜角度或电池电量超过告警阈值时，监测中心主动告警。
[0026]（4）查询功能：可利用终端机上的界桩监测系统软件查询各种历史记录。[0027]（5）存储功能：利用数据库记录所有历史数据。
[0028]所述数据管理系统根据功能设计，包含了以下程序模块：
（1）登陆窗口
可设置系统管理员、一般操作员及一般用户三种权限，分别实现对系统进行管理、进行一般操作及浏览等功能。
[0029]（2）系统设置窗口
该设置仅系统管理员可操作，包括添加及更改一般操作员用户名及密码、更改报警上下限等。
[0030]（3）数据采集模块
采集实时数据，或根据一定的时间段采集数据。
[0031]（4）数据分析模块
对采集的实时数据或其他数据进行分析，制作统计报表和统计曲线，若发现偏移则进
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