[发明专利]基于加速度的简便位移监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于加速度的简便位移监测预警系统，包括：外壳，其特征在于，所述外壳内安装有微控制处理模块，所述微控制处理模块上连接有数传模组、MEMS传感器，所述外壳内安装有电源供电模块，所述电源供电模块连接所述微控制处理模块、所述数传模组、所述MEMS传感器；所述电源供电模块上连接有开关。

2.根据权利要求1所述的基于加速度的简便位移监测预警系统，其特征在于，所述数传模组采用NB-IoT技术，与网络运营商的基础设备通过无线电通信协议建立通信。

3.根据权利要求1所述的基于加速度的简便位移监测预警系统，其特征在于，所述数传模组集成有：BeiDou、GPS、GLONASS*定位和导航系统。

4.一种基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，包括：

步骤1：打开开关，上电及初始化；

步骤2：MEMS传感器获取速度值；

步骤3：微处理器获取短时间段内的速度值，通过加速度数值积分算法计算获取实时位移数据；

步骤4：微控制处理模块唤醒数传模组发送实时位移数据。

5.根据权利要求4所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤5：微控制处理模块控制数传模组休眠。

6.根据权利要求4所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤1还包括：自动校准及滤波，包括：

步骤1.1：对原始数据进行线性校准；

步骤1.2：进行机械滤波；

步骤1.3：进行归一化运算。

7.根据权利要求4所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤2之后进行温度补偿、数据滤波，温度补偿包括：实时获取MEMS传感器温度数据进行温度补偿。

8.根据权利要求6所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤1.3包括：对N个样本进行平均处理，RMS＝ND*sqrt(BW*c)。

9.根据权利要求4所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤3具体为：

速度在[a,b]短时区间内取值，其中分割数取N，最大迭代次数m，允许误差ε，区间长度H＝b-a；则最小区间的长度h＝H/N；时间轴变量x_k，k为自变量；速度变量Vi，i为自变量；

x_k＝a+kh

V_i＝V_i-1+CΔV

V_x＝∫_a^bf(x)dx

得到：

对于迭代计算有：

则：

V_m,i＝V_m,i-1+(V_m,i-1-V_m-1,i-1)/(4^i-1-1)

若存在：

|V_m,i-V_m-1,i-1|ε

那么Vm,i就为所求解；

再由位移公式：

得到物体的实时运动位移数据。

10.根据权利要求9所述的基于加速度的简便位移监测预警方法，其特征在于，步骤3还包括：多项式拟合算法减小误差：

设存在多项式Vm(t)，使得Vi,Si之间的差值平方和最小，利用最小二乘法拟合出趋势项误差:

推导出：

变形得到：

得到：

V_act＝V_i-V_m

代入位移公式。