张悦;刘扬;杜明义
【摘 要】为了提高城市安全管理水平，方便监管单位快速掌握突发情况，提出应用传感器技术进行大型广告牌匾倾角监测的监管方式，并设计了基于倾角传感器的监测系统。系统由前端信息采集装置和后台信息处理与展示部分组成。其中，利用前端信息采集装置中的MEMS倾角传感器每隔一定时间间隔采集大型广告牌匾的倾角数据，并将监测数据通过GSM无线通信方式传送给后台服务器，最终由服务器完成数据解析、数据入库、监测和预警及We b界面展示。系统具有全天候、实时性的特点，在提升大型广告牌匾监管效率的同时大大节约了人力成本，是物联网技术应用于“智慧城市”领域的一次有益尝试。%In order to improve the level of urban security management and facilitate regulators grasp any emergency quickly, the supervision method using sensor technology to monitor the tilt angle of large advertising plaque is put forward and monitoring system based on tilt sensor is designed. MEMS tilt sensor in front-end information acquisition device is used to gather the tilt angle data of large advertising plaque at a certain time interval, then send the data by GSM wireless com munication to the back-end server, which will ifnish the data analysis, data storage, monitoring, early warning and Web interface display. With all-weather and real-time features, the system can improve the regulatory efifciency and signiifcantly cut down man power cost. It is a beneifcial attempt to take IoT technology for"smart city".
【期刊名称】《物联网技术》
【年(卷),期】地毯清洗剂2014(000)011
【总页数】4页(P12-15)
【关键词】MEMS;倾角传感器;牌匾;倾斜监测离心喷雾干燥塔
【作 者】张悦;刘扬;杜明义
【作者单位】北京建筑大学 测绘与城市空间信息学院 北京 100044;北京建筑大学 测绘与城市空间信息学院 北京 100044;北京建筑大学 测绘与城市空间信息学院 北京 100044
【正文语种】中 文
【中图分类】TP393
0 引 言路网
随着城市的飞速发展，城市中的商业化元素也在迅速的增长，其中最主要的一类就是广告牌匾。特别地，随着商业竞争的日益加剧，众多商家已经不再满足传统的店面式牌匾，而是设立一些大型的、高空的巨型广告牌匾。但是，当出现大风、骤雨等极端天气时，这些大型户外广告则有可能发生倾倒，成为城市管理中的安全隐患。传统广告牌匾监管方式往往以人工巡查为主，不仅费时费力且无法实现对大型户外广告牌匾稳固性的实时监测[1]。曾在2013年6月，南宁市就发生过一起因大型广告牌匾倒塌处理不及时而引起的交通事故，经法院判定，城管局承担40%的责任[2]。随着近几年来物联网技术的快速发展，“智慧城市”的相关应用不断深入，广告牌匾监管单位越来越希望可以利用传感器等设备自动、方便地对大型广告牌匾进行实时的监管，由此，基于倾角传感器的大型广告牌匾倾斜监测系统被设计出来，实现了对大型牌匾倾斜角度的实时测量、动态智能感知预警，辅助监管单位第一时间发现存在的安全隐患，保证及时修缮[3]。
1 总体结构
大型广告牌匾监测系统由前端信息采集装置和后台信息处理与展示部分组成，前端信息采集装置采用基于MEMS（Microelectro Mechanical System，微机电系统）的双轴倾斜传感器和微电子控制技术设计，双轴倾斜传感器可对牌匾进行水平与竖直方向的实时监测[4]，监测数据采用RS 485接口与微处理器通信，对微处理器进行一些基本设置（例如：对日期时间、传输协议、监测频率、信息等设置）后，把所有相关数据通过GSM/CMDA/3G网络发送到指定服务器[5]，由服务器对数据进行处理并入库，提供给前台B/S系统，最终实现牌匾监测以点的形式在地图上标注显示、实时数据展示、数据查询与统计、用户信息管理以及达到预警级别给用户等功能[6]，如图1所示。
图1 总体结构
2 监测硬件设计及布设
2.1 采集端结构
前端信息采集装置由5部分组成[7]：包括测量部分（双轴MEMS倾角传感器和RS 485通讯接口[8]）、处理部分（单片机）、操作部分（液晶显示屏和键盘）、通信部分（GSM通信模块）、供电部分（太阳能光伏供电），具体如图2所示。
各组成部分详述如下：
（1）测量部分：双轴MEMS倾角传感器：角度测量设备；RS 485通讯接口：传感器将倾角数据传输给单片机的通道；
（2）处理部分：起连接作用，协同个设备工作；
（3）操作部分：便于修改参数；
（4）供电部分：控制供电模式，当有阳光时，太阳能板与蓄电池同时给单片机供电，并且太阳能板给蓄电池充电，当没有阳光时，只有蓄电池供电；
（5）通信部分：将单片机接收的倾角数据和通过键盘设置的配置信息通过无线方式发出。
图2 前端信息采集装置
2.2 布设参考
由于前端设备比较零散，需要放在室外，并且与供电相关，所以最好放在一个设备箱中，
考虑到灵活性，设备箱最佳放置方式采用固定在立杆上的方式，再者根据现场及可负重情况，设计一个用来固定设备箱以及太阳能板的钢管立杆，要求立杆不宜过高、不宜损坏，能够方便地挂设设备箱和太阳能板，然后在大型广告牌匾后面挖坑，放入地锚打地基，待稳固后立杆，最后将倾角传感器固定在牌匾背面，固定前尽量将传感器横轴或纵轴与地面或垂直地面方向平行，并前后左右摆动传感器，观察传感器X、Y轴与实际横纵轴的对应关系以及角度变化情况[9]，示意图见图3。
图3 布设示意图
3 软件设计
3.1 系统框架
本系统根据当前监管单位的实际情况和需求，通过调查，并依照经济性、实用性、可靠性的原则制定了整体架构，主要分为五个层次，从下到上依次为基础设施层、数据处理层、数据存储层、业务逻辑层、服务对象层，见图4。
各层详述如下：
（1）基础设施层位于最底层，是指与软件部署向相关的硬件设备，具体包括服务器、网络和短信发送设备（短信猫）。
（2）数据处理层是指对第一手数据进行接收、解析、入库、运算等一些行为，由于程序使用Java语言编写，还要与数据库连接，所以需要Java环境和jdbc包，数据库软件和GIS软件供后续操作使用。
（3）数据存储层是指永久存储数据部分，主要是以数据库表的形式存放数据，供Web端直接调用。
（4）业务逻辑层对应所有核心系统与应用，系统的复杂性也主要体现在此，包含基础数据中心（区级）、地图展示、查询统计、预警、短信通知等功能。
（5）服务对象层将中心各业务功能向不同用户以不同表现形式进行展示。具体为，针对各用户（市、区级监管单位、其他部门单位和领导等）需求，在界面集成基础上，通过统一访问门户提供不同的访问内容和功能服务。
3.2 数据处理
电磁阀总成
数据由前端监测设备以UDP或TCP协议传输到服务器指定端口，虽然UDP较TCP相比，缺乏可靠性，但其具有传输速度快的优点，且更适用于少量数据传输，再加上系统是以连续观测方式测量，即使丢失一两条数据，也不会影响到数据的总体情况，因此选用UDP方式进行数据传输[10]。
图4 软件结构图
考虑到接收程序需要一直运行，并且也不需要用户操作界面，因此采用Windows服务的方式来实现，服务程序中应包括数据获取、提取信息、数据入库、发送报警短信等功能，之所以将功能纳入此处，而不是包含在Web端，首先考虑到短信报警的实时性，其次不需要用户控制何时，流程见图5。
获取数据的主要代码如下：
DatagramSocket ds = new DatagramSocket（5535）；
//设定需要监听的端口远程调压阀
提取信息过程需要知道字符数组中每个字符的含义，通信格式见表1，字符采用16进制形式表达。
图5 数据处理流程
表1 通信格式序号 表示内容 具体长度 B 1起始码 1 2终端编号 6 3时间 6 4 X轴角度 2 5 Y轴角度 2 6数据长度 32 7校验码 1 8结束码 1
豫公网安备41160202000603
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