基于倾角传感器的移动通信铁塔形变预警系统设计

摘要

随着国民经济的迅速发展，人们对通信行业的依赖也不断加强，特别是随着3G、4G网络的大面积覆盖，移动基站数量不断增加。通信铁塔作为重要的辅助设备，在移动基站建设过程中扮演了重要的角色，直接影响到了通信网络的质量和寿命。为延长通信铁塔的使用寿命，通信铁塔在设计、生产、安装过程中都需要遵循严格的规定。但地壳运动、人为施工、天气环境等无法预计的因素依然会影响移动通信基站的运行安全。长期暴露在自然环境中的通信铁塔，容易受环境影响而发生倾斜或形变，甚至导致铁塔坍塌的严重事故。近年来铁塔倒坍塌故时有发生，事后的事故调查报告显示，铁塔坍塌事故的主要原因并非铁塔质量问题，而是由于恶劣的自然环境引起的。
　　通信铁塔维护难度大，而目前通信行业没有针对移动通信铁塔进行精准、量化的维护方案，铁塔维护大多采用铅垂仪等人工方式进行简单检测，检查铁塔是否存在表面物理损坏，如铁塔倾斜、钢结构生锈或变形、螺丝松动、螺帽丢失等。而随着移动通信基站数量的不断增加，移动铁塔维护难度不断增加。由于以上原因研发一种能够长期有效实现铁塔形变检测的办法，并提供实时预警的监测系统十分必要。本文针对移动通信铁塔设计了一种智能铁塔形变监测预警系统，主要内容如下：
　　（1）铁塔形变监测节点的设计与开发。研制了铁塔形变监测节点，通过软、硬件的优化设计实现了节点的低功耗、低成本、高精度和小型化，通过有线、无线两套方案满足了不同地区、不同环境对形变监测模块的要求，并实现了对雷电、雨雪、电磁干扰预防和屏蔽。
　　（2）铁塔形变监测系统组网设计。本文借用物联网思想，并针对移动通信现有条件，及多次测试数据结果，设计并优化了无线通信协议。设计了用于组网的GSM通信模块，基站GSM通信模块接收到形变数据后，利用移动网络通过GPRS方式传输至监测中心，实现了C/S模式监测网络的组建。
　　（3）铁塔形变智能监测软件的设计。上位机监测软件具有数据接收、显示、储存和分析预警等功能。监测软件接收到数据后，对数据进行实时处理，将数据进行分析储存，并以图形化方式，形象的展示给用户，当铁塔发生形变后，自动以短消息的方式向铁塔维护人员发送预警。
　　本文所开发的移动通信铁塔形变监测系统，实现了监测节点低功耗长期可靠运行，通过对成本的控制和小型化设计，使其更有利于大量推广，并实现了智能化、网络化的铁塔监测系统。即使在雨雪、雷电低温等恶劣环境下均能正常工作，达到了项目设计要求。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景、目的及意义

1.3 相关领域国内外现状

1.4 本文主要研究工作和组织结构

第2章 铁塔形变监测系统整体设计

2.1 系统设计需求

2.2 系统设计目标

2.3系统整体设计

2.4 本章小结

第3章 铁塔形变监测节点设计

3.1 传感器模块设计

3.2 电源模块设计

3.3通信模块设计

3.4 MCU模块硬件设计

3.5 防雷防雨防电磁干扰设计

3.6 监测节点软件设计

3.7 本章小结

第4章 监测系统网络搭建

4.1 GSM通信设计

4.2 上位机监测软件设计

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和参与的项目