[发明专利]基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统及方法

说明书

本发明公开了基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输系统，包括立体车库，在智能立体车库的每一个升降平台安装四个无线传感器节点，利用声音传感器对汽车进入车库后的声音信号进行采集，并通过LoRa进行数据传输，四个无线传感器节点将收集到的声音传输到上位机，上位机利用声源定位法来判断汽车发动机的位置和状态，本发明还公开了基于立体车库的非接触式声学监测与LoRa传输方法。本发明不需要新的电线和网络电缆，安装方便灵活。对于现有的智能立体车库只需要在升降平台直接安装即可，不需要重新布线。传输方法采用LoRa自组织分簇网络，可以远距离监控多个进出口，减少了进出口的值班人员。

技术领域

本发明涉及基于立体车库的非接触式的声学监测与LoRa传输系统及方法，具体涉及一种声学监测、LoRa传输和压电式振动能量收集装置相结合的安全检测装置，属于安全检测技术领域。

背景技术

随着我国经济的快速发展，汽车的数量每年呈递增趋势。面对快速增长的车辆和有限的停车位形成的尖锐矛盾，智能立体车库作为一种新型停车场便应运而生。

目前，智能立体车库的安全检测主要使用的是光电开关，通过光电开关的通断情况只能检测车的大小，但无法对汽车进入车库后的发动机的运行状况进行检测。立体车库一旦存入正在怠速的汽车就很有可能发生意外事故，轻则车辆损坏，重则破坏车库设备，造成不必要的损失。

发明内容

针对智能立体车库内存放车辆发动机状态识别问题，发明一种对入库后即将存放的车辆发动机状态的检测装置，使车库在工作过程中实时的检测发动机的状态，确保车辆入库后发动机处于关闭状态。

本发明是这样实现的：本发明采用一种非接触式的声学监测，LoRa传输和振动能量收集器相结合的测试装置。利用声音传感器对汽车进入车库后的声音信号进行采集，并通过LoRa进行数据传输，上位机对接受到的信号进行判断，包括如下步骤：

在智能立体车库的每一个升降平台安装四个无线传感器节点，四个无线传感器节点构建一个平面四元阵，四个无线传感器节点将收集到的声音传输到上位机，上位机利用声源定位法来判断汽车发动机的位置和状态。

当汽车进入车库，待司机下车后声音传感器采集发动机的声音信号。通过自组织分簇网络将采集到的声音信号传输到上位机。上位机通过对数据的分析判断出声音的来源位置和对采集到的声音的波形和已知的波形（在实验场地检测到的怠速汽车声音波形）进行对比判断发动机的状态。

无线传感器网络不需要安装新的电线和网络电缆，易于安装和维护，具有良好的灵活性，使现有的立体车库的改进变得方便快捷。可以和声源定位法结合来精确判断汽车发动机的状态。

立体车库的进出口不止一个，大型立体车库的进出口可以达到四至六个，而且互相之间存在一定的距离。本发明采用自组织分簇网络，自组织分簇网络包括传感器检测节点，簇头节点，Sink节点。当车辆进入车库后，触发立体车库的司机下车信号后，无线传感器节点进行声音采集后传输到簇头节点，簇头节点处理完信息再转发到Sink节点。Sink节点通过4G网卡将数据传输给上位机进行分析判断。采用簇头节点可以做到一人监控到多个进出口，解决了每个进出口都需要一个值班员的任务，有效的减少了值班人员。

无线传感器网络通信受到很多因素的影响，为了保证数据包的完整传输，必须要有一种方法来确定数据包是否传输成功。停车系统检测到司机下车后传感器节点开始采集声音，检测点采集到数据后发送数据。在数据包发送失败的情况下可以检测到并且能够进行数据的补发。传感器检测点向簇头节点发送一个数据包，簇头节点再将数据发送给Sink节点，等待Sink节点的状态报告。如果收到Sink节点的肯定回答(ACK),说明本次数据包接受成功。如果节点没有收到肯定回答，认为数据传输失败。直至上位机判定汽车熄火停止数据上传。

上位机采集到的数据与汽车怠速的波形数据进行一致性比较，以此来确定汽车发动是否熄火。四个声音传感器利用声源定位方法，确定声音的来源是否为发动机的位置。