[发明专利]高空安装物的安全预警系统和方法

权利要求书

1.一种高空安装物的安全预警系统，其特征在于，包括：监测传感器模块、安全评估模块、预警模块和能源管理模块；

所述监测传感器模块包括MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器，所述预警模块包括现场预警模块和远程预警模块，所述远程预警模块包括通信模块和远程预警监测平台；

所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器分别与所述安全评估模块相连，所述安全评估模块分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连，所述通信模块与所述远程预警监测平台之间通过无线通信连接；

所述能源管理模块为所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块和所述能源管理模块供电，所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块、所述通信模块和所述能源管理模块一体封装为一片状结构，并贴附固定于高空安装物上；

所述安全评估模块根据接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的监测数据，判断所述高空安装物的安装状态，并在所述高空安装物发生倾斜、移动或者脱落时向所述现场预警模块发送报警指令，并通过所述通信模块向所述远程预警监测平台发送预警信息，所述现场预警模块根据所述报警指令进行报警；

同一所述高空安装物或者多个不同的高空安装物上设置多个所述绝对压力传感器，以组合形成空间探测阵列结构；

所述安全评估模块包括电压测量模块、模数转换模块、MCU微处理器计算模块，所述电压测量模块的输入端与所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器相连接，所述电压测量模块的输出端与所述模数转换模块的输入端相连接，所述模数转换模块的输出端与所述MCU微处理器计算模块相连接，所述模数转换模块将传感器输出的模拟量电压值转换为数字量电压值以发送至所述MCU微处理器计算 模块，所述MCU微处理器计算模块分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接，所述电压测量模块也分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接；

所述电压测量模块对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的模拟量电压值进行计算和判断，计算模拟量电压值的平均值、有效值和标准差，并且和设定的阈值进行比较，给所述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令；

所述MCU微处理器计算模块对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的数字量电压值进行计算和判断，计算数字量电压值的平均值、有效值、标准差和振动频率值，并分别与预设的变化阈值进行比较，若电压值变化量大于对应的预设变化阈值，则判定所述MEMS三轴加速度传感器或所述绝对压力传感器处于倾斜、移动或者脱落状态，向所述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令；

若只有所述MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警和二级预警；

所述MCU微处理器计算模块根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态，针对不同的预警状态向所述现场预警模块发送不同的报警指令，所述现场预警模块根据不同的报警指令发出不同的报警信号。

2.根据权利要求1所述的高空安装物的安全预警系统，其特征在于，所述现场预警模块包括LED灯和蜂鸣器，所述现场预警模块接收到所述MCU微处理器计算模块发送的报警指令时，所述LED灯亮、所述蜂鸣器发出蜂鸣音，针对不同的报警指令，所述LED灯的亮灯方式和/或所述蜂鸣器的发声方式不同。

3.根据权利要求1所述的高空安装物的安全预警系统，其特征在于，所述MCU微处理器计算模块还将接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的数字量电压值的原始数据和分析结果通过所述通信模块全部发送至所述远程预警监测平台或者保存在MCU微处理器计算模块的内置存储中；或，

将数字量电压值变化量大于对应的预设变化阈值的原始数据和分析结果通过所述通信模块发送至所述远程预警监测平台或者保存在MCU微处理器计算模块的内置存储中。

4.一种高空安装物的安全预警方法，应用于如权利要求1至3中任一项所述的安全预警系统，其特征在于，包括：

采集MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器的电压值；

对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值进行计算和分析；

若所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量大于预设变化阈值，则判定所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器所处的高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态；

在判定所述高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态时向现场预警模块发送报警指令，并通过通信模块向远程预警监测平台发送预警信息；

所述现场报警模块根据所述报警指令发出报警信号；

在判断所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量是否大于预设变化阈值时：

根据接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值，可以通过电压测量模块计算得到所述模拟量电压值的有效值、平均值、标准差，也可以通过MCU微处理器计算模块计算得到所述数字量电压值的有效值、平均值、标准差和FFT频谱；

在所述电压值的有效值、平均值、标准差和FFT频谱均超出各自预设阈值或任一超出各自预设阈值时，判定对应的所述MEMS三轴加速度传感器或所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值；

若只有所述MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警、二级预警和三级预警；

根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态以及每种预警状态下的不同预警级别，针对不同的预警状态向所述现场预警模块发送不同的报警指令。