[发明专利]基于卫星定位与倾角传感的甲板变形监测方法

说明书

本发明涉及一种基于卫星定位与倾角传感的甲板变形监测方法，包括电源模块，所述电源模块通过电源稳压模块连接MCU，所述MCU依次连接有倾角传感器、卫星模块、RTC模块、SD卡存储模块、microUSB、microSD卡、信号灯，所述倾角传感器和卫星模块组成数采模块，RTC模块和SD卡存储模块组成数采模块，microUSB、microSD卡和信号灯为外置接口；采用卫星定位数据与动态倾角数据融合演算，获取多点位所对应的甲板局部区域变形情况。

技术领域

本发明涉及甲板变形检测方法技术领域，尤其是一种基于卫星定位与倾角传感的甲板变形监测方法。

背景技术

船舶在运行过程中会遭受风、浪等外部环境的影响，这些外部荷载使得甲板产生局部变形，严重时可能会对甲板产生不可逆破坏,因此需要对甲板结构变形进行长期可靠的结构健康监测。

激光测距是一类非接触式的甲板变形方法，在安装时需要进行多站对准，并且放置在甲板的特定位置，确保良好的准直性，由于其安装要求较为苛刻，难以实现船舶结构变形的长期可靠监测。

另一类变形监测方法采用接触式，常用的有采集应力传感数据实时反演变形或者使用位移计测量船舶变形绝对值，采用这两种方式会占用大量甲板空间，并且施工量大，不适用于甲板变形的长期无损监测。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于卫星定位与倾角传感的甲板变形监测方法，从而基于相对位移量监测的甲板变形计算方法，并且为该方法提供了一套用于测量该变形的边缘节点与云终端装置。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于卫星定位与倾角传感的甲板变形监测方法，包括电源模块，所述电源模块通过电源稳压模块连接MCU，所述MCU依次连接有倾角传感器、卫星模块、RTC模块、SD卡存储模块、microUSB、microSD卡、信号灯，所述倾角传感器和卫星模块组成数采模块，RTC模块和SD卡存储模块组成数采模块，microUSB、microSD卡和信号灯为外置接口；

监测方法包括如下步骤：

第一步：确保边缘计算节点与云终端连接到同一WiFi网络下，卫星模块经过初始冷启动后向MCU输出UTC时间，用以校准当前节点的RTC模块；

第二步：边缘计算节点通过倾角传感器与卫星模块开始采集实时的三维加速度值(ax，ay，az)与绝对的经纬度、高度(Lo，Bo，Ho)；

第三步：边缘计算节点MCU对原始加速度值作滤波处理，减少数据毛刺，并通过积分计算得到固定时间内节点的位移值x_i，将位移值与当前的定位及高程信息附上绝对时间戳先存储到SD卡存储模块中；

第四步：将SD卡存储模块中的经纬度、高度与位移数据通过MQTT协议上传到云终端，设定消息发布的质量为QoS2，即确保数据能收到且云终端采用MQTT代理接收数据并立即存储到数据库中；

第五步：云终端开启线程实时处理数据，从数据库中依据绝对时间戳获取相同时间段内每个传感节点的位移与定位数据，用定位数据对实时位移进行校准。

第五步中，具体的操作流程如下：

首先假设第i个边缘计算节点在某一时间段的位移数据为

(x_i，y_i，z_i)

经纬度及高程信息为

(L_i，B_i，H_i)

采用卡尔曼滤波融合当前节点的绝对位置信息与实时位移数据可以得到可信度更高的节点实时位置