用于檢測桿的物理變形的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于檢測室外對(duì)象的物理變形的方法和系統(tǒng)，并且具體涉及用于檢測桿的物理變形的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如街燈、旗桿或電線桿之類的室外放置的桿可能受到駛向它的車輛、大氣條件(例如暴風(fēng)雪、颶風(fēng))和其它事件的破壞。在許多情形中，這樣的事件的發(fā)生要求修理或更換室外對(duì)象。從例如W0-2011121470-A1得知監(jiān)視室外照明燈具節(jié)點(diǎn)(街燈)的故障。這允許故障的自動(dòng)檢測并且允許例如基于這樣的故障檢測而派遣維護(hù)人員。然而，如果室外對(duì)象是物理變形的桿，則諸如燈具之類的電氣設(shè)備仍舊能夠工作，因而檢測不到故障。因此存在對(duì)于桿的物理變形的檢測的需要。
[0003]JP-2001202587-A描述了一種用于測量照明桿中的振動(dòng)的設(shè)備。它使用已知的傳感器并且經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)傳送涉及傳感器讀數(shù)的測量值。
[0004]W0-2011142516-A1描述了一種具有集成傳感器的照明桿。經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)傳送涉及傳感器讀數(shù)的測量值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供用于檢測桿的物理變形的系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的是提供被布置用于在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的用于檢測桿的物理變形的設(shè)備。本發(fā)明的又一目的是提供用于檢測桿的物理變形的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0006]在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種用于檢測桿的物理變形的系統(tǒng)，該桿至少包括其中桿耦合到錨定底座的底座段、其中桿易受物理變形的中間段、以及末端段。這些段不需要是桿的物理分立部分，而是可以為桿的區(qū)域(例如底部、中部、頂部)。該系統(tǒng)包括:在末端段中耦合到桿的天線，其被布置用于接收無線信號(hào)；耦合到天線的信號(hào)處理器，其被布置用于基于所接收的無線信號(hào)來確定位置數(shù)據(jù)；以及耦合到信號(hào)處理器的處理器，其被布置用于分析位置數(shù)據(jù)。信號(hào)處理器還被布置成基于無線信號(hào)來確定第一時(shí)間段中的至少第一位置數(shù)據(jù)和后續(xù)時(shí)間段中的至少第二位置數(shù)據(jù)。處理器還被布置成分析至少第一位置數(shù)據(jù)和至少第二位置數(shù)據(jù)以基于至少第一位置數(shù)據(jù)與至少第二位置數(shù)據(jù)之間的變化來確定桿已經(jīng)在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間在至少中間段中物理變形。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例中，信號(hào)處理器被布置成基于以下中的任一個(gè)來確定位置數(shù)據(jù):編碼在無線信號(hào)中的信息、涉及接收無線信號(hào)的計(jì)時(shí)信息和/或測量無線信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。位置數(shù)據(jù)的質(zhì)量可以通過使用確定位置數(shù)據(jù)的這些(或其它)手段中的多于一個(gè)來增強(qiáng)。位置數(shù)據(jù)可以例如是地理數(shù)據(jù)(例如坐標(biāo))或相對(duì)位置數(shù)據(jù)(例如信號(hào)強(qiáng)度)。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，天線被布置成從衛(wèi)星接收無線信號(hào)，并且信號(hào)處理器被布置成將地理方位確定為位置數(shù)據(jù)。天線和信號(hào)處理器可以組合在例如單個(gè)GPS接收器單元中。與GPS相近地，存在可以可替換地或者與GPS組合地使用的其它定位系統(tǒng)，諸如:GLONASS、Galileo、北斗、COMPASS、IRNSS 和 QZSS。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的各種實(shí)施例中，處理器耦合到桿(例如嵌入桿中)，位于遠(yuǎn)離桿的方位(例如在靠近交通燈的交通信號(hào)控制箱中)或者與信號(hào)處理器組合(例如在單個(gè)單元中、獨(dú)立單元)。處理器還可以被布置成分析關(guān)于至少第二桿的位置數(shù)據(jù)。這可以例如降低組件成本，因?yàn)樘幚砥鞅还蚕怼８郊拥鼗蛘呖商鎿Q地，這可以允許基于關(guān)于至少第二桿的位置數(shù)據(jù)來確定桿尚未物理變形(例如通過確定位置數(shù)據(jù)中的變化在多個(gè)桿當(dāng)中發(fā)生)。這是有益的，因?yàn)槠淇梢苑乐刮锢碜冃螚U的錯(cuò)誤肯定檢測。作為附加示例，處理器可以是另一系統(tǒng)(例如照明設(shè)備控制器)的部分并且向根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)提供處理能力；和/或系統(tǒng)可以利用分布式處理或云處理，其中使用多個(gè)處理器、各種處理器或虛擬處理器的處理能力。這些實(shí)施例中的每一個(gè)提供益處，諸如共享處理器以減小組件成本或者嵌入處理器以創(chuàng)建獨(dú)立單元。
[0010]在又一實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括桿。這是有利的，因?yàn)槠涮峁┝思从眯?turnkeytype)解決方案?？梢园惭b桿，從而提供根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的功能性。
[0011]在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的處理器的設(shè)備。該設(shè)備可以與桿組合使用，該桿配備有例如耦合到末端段的GPS接收器(例如出于投用或追蹤目的)。通過分析由GPS接收器提供的位置數(shù)據(jù)，設(shè)備可以提供桿物理變形的指示。
[0012]在本發(fā)明的第三方面中，提供了一種用于檢測桿的物理變形的方法，該桿至少包括其中桿耦合到錨定底座的底座段、其中桿易受物理變形的中間段；以及末端段。該方法包括以下步驟:基于通過在末端段中耦合到桿的天線所接收的無線信號(hào)來確定第一時(shí)間段中的至少第一位置數(shù)據(jù)；基于通過天線所接收的無線信號(hào)來確定后續(xù)時(shí)間段中的至少第二位置數(shù)據(jù)；分析至少第一位置數(shù)據(jù)和至少第二位置數(shù)據(jù)以確定至少第一位置數(shù)據(jù)和至少第二位置數(shù)據(jù)之間的變化；以及基于該變化來確定桿已經(jīng)在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間在至少中間段中物理變形。
[0013]在本發(fā)明的第四方面中，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于在所述產(chǎn)品運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時(shí)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第三方面的方法的步驟的軟件代碼部分。
[0014]應(yīng)當(dāng)理解的是，系統(tǒng)、桿、設(shè)備、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品具有類似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例，特別地，如從屬權(quán)利要求中限定的那樣。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還可以是從屬權(quán)利要求與相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的任何組合。
[0015]本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實(shí)施例顯現(xiàn)并且參考所述實(shí)施例進(jìn)行闡述。
【附圖說明】
[0016]在以下附圖中:
圖1A、B示意性和示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測桿的物理變形的系統(tǒng)；
圖2示意性和示例性地示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測桿的物理變形的方法；
圖3示意性地示出包括GPS接收器的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖4示意性地示出包括在多個(gè)電線桿當(dāng)中共享的處理器的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖5示意性地示出包括頂部上具有天線的街燈的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例； 圖6示意性地示出嵌入照明設(shè)備中的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例，所述照明設(shè)備放置在錨定到墻壁的燈具中；
圖7示意性地示出應(yīng)用于交通燈的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖8示意性地示出包括通過通信網(wǎng)絡(luò)耦合到處理器的多個(gè)桿的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在圖1A中，示出與桿110組合的根據(jù)本發(fā)明的用于檢測桿的物理變形的系統(tǒng)100。術(shù)語“物理變形”在此用于指示桿被彎曲、折斷、扭曲、折疊等。桿110包括底座112、中間114和末端段116。這些段不需要是桿110的物理分立部分。在該示例中，段是桿的虛擬段，并且圖1中的虛線指示一個(gè)段結(jié)束并且另一個(gè)段開始的地方。盡管僅示出三個(gè)段，但是可以存在更多段，段可以重疊，段可以是任何形狀或形式等。底座段112是桿110耦合到錨定底座的地方，在該示例中桿110通過(混凝土)槽座118耦合到地119。末端段116是天線120耦合到桿110的地方，在該示例中天線120通過綁帶122耦合到桿110。中間段114在該示例中為底座112與末端116段之間的部分。如果桿110被例如駛向它的汽車撞擊，則桿110可能保持附接到槽座118但是在至少中間段114中變得物理變形。這可以導(dǎo)致末端段116移位。在該示例中，末端段116是桿110的頂部并且天線120耦合到桿110的該頂部。然而，天線120可以在不同位置處耦合到桿110，例如在距底座段112的某個(gè)距離(例如I米或2米)處或者上到桿110的一半。
[0018]系統(tǒng)100包括耦合125到信號(hào)處理器130的天線120，信號(hào)處理器130進(jìn)而耦合到處理器140。天線120被布置成從無線信號(hào)源150接收無線信號(hào)160。信號(hào)處理器130被布置成基于如通過天線120所接收的無線信號(hào)160來確定位置數(shù)據(jù)(未示出)。確定第一時(shí)間段中的第一位置數(shù)據(jù)和后續(xù)時(shí)間段中的第二位置數(shù)據(jù)。處理器140被布置成分析位置數(shù)據(jù)并且基于至少第一位置數(shù)據(jù)與第二位置數(shù)據(jù)之間的變化來確定桿110已經(jīng)物理變形。
[0019]由天線120接收的無線信號(hào)160可以是從例如衛(wèi)星接收的全球性的、區(qū)域性的或本地的定位數(shù)據(jù)。美國政府維護(hù)的全球定位系統(tǒng)(GPS)是衛(wèi)星的集合，每一個(gè)衛(wèi)星包括提供無線信號(hào)160的無線信號(hào)源150。其它示例有俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)、歐洲的Galileo衛(wèi)星系統(tǒng)、中國的北斗和COMPASS衛(wèi)星系統(tǒng)、印度的IRNSS衛(wèi)星系統(tǒng)以及日本的QZSS衛(wèi)星系統(tǒng)。由這樣的系統(tǒng)廣播的無線信號(hào)160包含諸如軌道數(shù)據(jù)和信號(hào)傳送時(shí)間之類的信息，其允許信號(hào)處理器130確定位置數(shù)據(jù)；在該情形中地理方位數(shù)據(jù)，諸如坐標(biāo)。
[0020]在另一示例中，由天線120接收的無線信號(hào)160可以是由燈塔型設(shè)備發(fā)射的無線信號(hào)160。(半)固定位置中的路由器可以發(fā)射無線信號(hào)160，其可以被用于確定位置數(shù)據(jù)，例如通過測量信號(hào)強(qiáng)度以確定天線120相對(duì)于無線信號(hào)源150的位置。強(qiáng)信號(hào)可以與接近無線信號(hào)源150的天線有關(guān)。弱信號(hào)可以與遠(yuǎn)離無線信號(hào)源150的天線有關(guān)。從強(qiáng)信號(hào)到弱信號(hào)的所測量的信號(hào)強(qiáng)度中的突變可以是用于確定桿110已經(jīng)物理變形的基礎(chǔ)。
[0021]在又一示例中，確定與天線120所接收的無線信號(hào)160有關(guān)的飛行時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)。信號(hào)處理器130可以例如生成經(jīng)由天線120發(fā)送到無線信號(hào)源150的信號(hào)(未示出)，無線信號(hào)源150接收該信號(hào)并且通過發(fā)射無線信號(hào)160進(jìn)行應(yīng)答。該信號(hào)被發(fā)送與無線信號(hào)160被接收之間的時(shí)間是天線120與無線信號(hào)源150之間的距離的指示。系統(tǒng)100可以采用這些中的任何單獨(dú)一個(gè)以及這樣的技術(shù)的組合。另外，這些只是可以如何確定位置數(shù)據(jù)的一些示例。
[0022]圖1B示出如圖1A中所示的桿110和系統(tǒng)100，但現(xiàn)在是已經(jīng)發(fā)生了導(dǎo)致桿110變得物理變形并且更具體地在中間段114中變得彎曲的事件之后。如信號(hào)處理器130基于所接收的無線信號(hào)160確定的位置數(shù)據(jù)將在如圖1B中所描繪的情況中從如圖1A中所描繪的情況中所確定的位置數(shù)據(jù)發(fā)生變化。作為示例，如果位置數(shù)據(jù)是地理方位(例如坐標(biāo))，則第一和第二情況中的方位可以不同(例如分開I米或幾分之一度)；如果位置數(shù)據(jù)是所測量的信號(hào)強(qiáng)度的派生物(derivative)，則它可以在這兩種情況之間變化(例如信號(hào)強(qiáng)度從15dBm降至12dBm，或者反之，信號(hào)強(qiáng)度增加)；如果位置數(shù)據(jù)包括飛行時(shí)間測量，則飛行時(shí)間可以在這兩種情況之間變化(例如Ims的差異)。處理器140分析來自第一時(shí)間段的第一位置數(shù)據(jù)(在該示例中，在桿110物理變形之前)和來自后續(xù)時(shí)間段的第二位置數(shù)據(jù)(在桿110已經(jīng)物理變形之后)。如果第一與第二位置數(shù)據(jù)之間的變化大于閾值(例如lm、3dBm或lms)，則確定桿110物理變形。
[0023]可以進(jìn)行多次測量以降低錯(cuò)誤肯定(即在情況并非