[发明专利]一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置与方法

权利要求书

1.一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，基于一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测装置，该装置包含电源管理模块、距离检测模块、三轴加速度传感器模块、主控模块和无线传输模块，所述电源管理模块连接距离检测模块，所述距离检测模块、无线传输模块、三轴加速度传感器模块均与主控模块连接；所述距离检测模块检测智能铁鞋到车轮的距离；所述三轴加速度传感器模块测量智能铁鞋三轴静态加速度，分别是：两轨道间垂直方向的x轴方向加速度a_x，铁轨切线方向的y轴方向加速度a_y和垂直轨道平面方向的z轴方向加速度a_z，其特征在于，通过距离检测模块检测智能铁鞋到车轮的距离，判断智能铁鞋是否放置到位；通过三轴静态加速度传感器模块判断智能铁鞋振动情况和智能铁鞋的倾角α，并基于振动情况下智能铁鞋的倾角α来判断是否发生溜逸或被盗，若发生溜逸则计算溜逸位移s，否则发出被盗报警；

通过三轴加速度传感器模块测量智能铁鞋三轴静态加速度，并设定阈值；若a_x，a_y和a_z中任一数值波动大于设定阈值，则判定智能铁鞋处于振动情况；

根据式：

计算得到智能铁鞋倾角α；在智能铁鞋持续振动情况下，设定阈值，如果智能铁鞋倾角α在设定阈值之内，则视为溜逸；如果智能铁鞋倾角在设定阈值之外，则视为被盗。

2.根据权利要求1所述的一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，其特征在于，距离检测模块通过超声波检测智能铁鞋到车轮的距离，并设定阈值，如果距离大于设定阈值，则发出放置不到位报警。

3.根据权利要求1所述的一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，其特征在于，通过三轴加速度传感器模块周期采样y轴方向加速度a_y，并对y轴方向加速度a_y进行双积分来计算溜逸位移s。

4.根据权利要求3所述的一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，其特征在于，智能铁鞋工作时，包括以下步骤：

(1)智能铁鞋的主控模块，无线传输模块，三轴加速度传感器模块初始化；

(2)如果智能铁鞋处于振动情况且持续一定时间，转到步骤(3)；否则，转步骤(9)；

(3)检测智能铁鞋倾角α；

(4)如果α在设定阈值上下限之间，转到步骤(5)；否则，转步骤(8)；

(5)初始化溜逸位移s为0；

(6)检测智能铁鞋y轴方向加速度a_y，并对y轴方向加速度a_y进行双积分来计算溜逸位移s；

(7)发出溜逸报警，并将溜逸位移传给远端监控计算机，转步骤(11)；

(8)发出被盗报警，转步骤(11)；

(9)距离检测模块初始化，检测车轮距离；

(10)如果车轮距离大于设定阈值，发出智能铁鞋放置不到位报警，转步骤(11)；否则发出智能铁鞋状态正常，转步骤(11)；

(11)结束。

5.根据权利要求3或4所述的一种智能铁鞋溜逸位移与报警检测方法，其特征在于，通过加速度双积分计算溜逸位移，包括以下步骤：

(1)三轴加速度传感器模块初始化；

(2)初始化溜逸位移s＝0；

(3)开启定时器，设置三轴加速度传感器模块的采样周期t；

(4)铁轨切线方向即沿三轴加速度传感器模块y轴方向，检测y轴方向加速度a_y在第i个采样时刻的瞬时加速度a_yi，根据式

s_i＝s_i-1+a_yit²

计算得到第i个采样周期内的位移s_i，其中s₀＝0；

(5)计算

s＝Σs_i

得到总的溜逸位移s；

(6)如果计数到设定时间，通过无线传输模块将溜逸位移s发给远端监控计算机，否则转步骤(3)。