高空安装物的安全预警系统和方法

摘要

本发明公开了一种高空安装物的安全预警系统和方法，其中安全预警系统中，监测传感器模块包括MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器，预警模块包括现场预警模块和远程预警模块，远程预警模块包括通信模块和远程预警监测平台；监测传感器模块、现场预警模块、安全评估模块和能源管理模块一体封装并固定于高空安装物上；安全评估模块根据接收到的监测数据，判断高空安装物的安装状态，并在高空安装物发生倾斜、移动或脱落时向现场预警模块发送报警指令，并通过通信模块向远程预警监测平台发送预警信息，现场预警模块进行报警。通过本发明的技术方案，为高空安装物周围人员以及维护人员提供预警信息，提升高空安装物的安全性和维保及时性。

权利要求

1.一种高空安装物的安全预警系统，其特征在于，包括：监测传感器模块、安全评估模块、预警模块和能源管理模块；

所述监测传感器模块包括MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器，所述预警模块包括现场预警模块和远程预警模块，所述远程预警模块包括通信模块和远程预警监测平台；

所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器分别与所述安全评估模块相连，所述安全评估模块分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连，所述通信模块与所述远程预警监测平台之间通过无线通信连接；

所述能源管理模块为所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块和所述能源管理模块供电，所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块、所述通信模块和所述能源管理模块一体封装为一片状结构，并贴附固定于高空安装物上；

所述安全评估模块根据接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的监测数据，判断所述高空安装物的安装状态，并在所述高空安装物发生倾斜、移动或者脱落时向所述现场预警模块发送报警指令，并通过所述通信模块向所述远程预警监测平台发送预警信息，所述现场预警模块根据所述报警指令进行报警；

同一所述高空安装物或者多个不同的高空安装物上设置多个所述绝对压力传感器，以组合形成空间探测阵列结构；

所述安全评估模块包括电压测量模块、模数转换模块、MCU微处理器计算模块，所述电压测量模块的输入端与所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器相连接，所述电压测量模块的输出端与所述模数转换模块的输入端相连接，所述模数转换模块的输出端与所述MCU微处理器计算模块相连接，所述模数转换模块将传感器输出的模拟量电压值转换为数字量电压值以发送至所述MCU微处理器计算 模块，所述MCU微处理器计算模块分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接，所述电压测量模块也分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接；

所述电压测量模块对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的模拟量电压值进行计算和判断，计算模拟量电压值的平均值、有效值和标准差，并且和设定的阈值进行比较，给所述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令；

所述MCU微处理器计算模块对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的数字量电压值进行计算和判断，计算数字量电压值的平均值、有效值、标准差和振动频率值，并分别与预设的变化阈值进行比较，若电压值变化量大于对应的预设变化阈值，则判定所述MEMS三轴加速度传感器或所述绝对压力传感器处于倾斜、移动或者脱落状态，向所述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令；

若只有所述MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警和二级预警；

所述MCU微处理器计算模块根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态，针对不同的预警状态向所述现场预警模块发送不同的报警指令，所述现场预警模块根据不同的报警指令发出不同的报警信号。

2.根据权利要求1所述的高空安装物的安全预警系统，其特征在于，所述现场预警模块包括LED灯和蜂鸣器，所述现场预警模块接收到所述MCU微处理器计算模块发送的报警指令时，所述LED灯亮、所述蜂鸣器发出蜂鸣音，针对不同的报警指令，所述LED灯的亮灯方式和/或所述蜂鸣器的发声方式不同。

3.根据权利要求1所述的高空安装物的安全预警系统，其特征在于，所述MCU微处理器计算模块还将接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的数字量电压值的原始数据和分析结果通过所述通信模块全部发送至所述远程预警监测平台或者保存在MCU微处理器计算模块的内置存储中；或，将数字量电压值变化量大于对应的预设变化阈值的原始数据和分析结果通过所述通信模块发送至所述远程预警监测平台或者保存在MCU微处理器计算模块的内置存储中。

4.一种高空安装物的安全预警方法，应用于如权利要求1至3中任一项所述的安全预警系统，其特征在于，包括：

采集MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器的电压值；

对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值进行计算和分析；

若所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量大于预设变化阈值，则判定所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器所处的高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态；

在判定所述高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态时向现场预警模块发送报警指令，并通过通信模块向远程预警监测平台发送预警信息；

所述现场报警模块根据所述报警指令发出报警信号；

在判断所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量是否大于预设变化阈值时：

根据接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值，可以通过电压测量模块计算得到所述模拟量电压值的有效值、平均值、标准差，也可以通过MCU微处理器计算模块计算得到所述数字量电压值的有效值、平均值、标准差和FFT频谱；

在所述电压值的有效值、平均值、标准差和FFT频谱均超出各自预设阈值或任一超出各自预设阈值时，判定对应的所述MEMS三轴加速度传感器或所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值；

若只有所述MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警、二级预警和三级预警；

根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态以及每种预警状态下的不同预警级别，针对不同的预警状态向所述现场预警模块发送不同的报警指令。

说明书

高空安装物的安全预警系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种高空安装物的安全预警系统和一种高空安装物的安全预警方法。

背景技术

[0002] 目前各种高空安装物，会存在倾斜、移动或者脱落的风险。现有的高空安装物存在倾斜、移动或者脱落的情况下是不能够提供预警的情况，包括给周围的人员提供预警有倾
斜、移动或者坠落情况以及给维护人员提供预警传感器可能存在风险，存在安全方面的隐
患和维保不及时的情况。如何预测到可能发生倾斜、移动或者脱落或者如何监测到已经发
生倾斜、移动或者脱落，以及同时在倾斜、移动或者脱落过程中提供预警，目前有的技术不
能很好的解决问题。

发明内容

[0003] 针对上述问题，本发明提供了一种高空安装物的安全预警系统和方法，通过MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器协同对高空安装物的安装状态进行监测，在判定MEMS
三轴加速度传感器和绝对压力传感器处于倾斜、移动或者脱落状态时向现场预警模块发送
报警指令以进行报警，为高空安装物周围人员以及维护人员提供预警信号，提升高空安装
物的安全性和维保及时性。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种高空安装物的安全预警系统，包括：监测传感器模块、安全评估模块、预警模块和能源管理模块；所述监测传感器模块包括MEMS三轴加速
度传感器和绝对压力传感器，所述预警模块包括现场预警模块和远程预警模块，所述远程
预警模块包括通信模块和远程预警监测平台；所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力
传感器分别与所述安全评估模块相连，所述安全评估模块分别与所述现场预警模块和所述
通信模块相连，所述通信模块与所述远程预警监测平台之间通过无线通信连接；所述能源
管理模块为所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块和所述能源管理
模块供电，所述监测传感器模块、所述现场预警模块、所述安全评估模块、所述通信模块和
所述能源管理模块一体封装并固定于高空安装物上；所述安全评估模块根据接收到的所述
MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的监测数据，判断所述高空安装物的安装状
态，并在所述高空安装物倾斜、移动或者脱落时向所述现场预警模块发送报警指令，并通过
所述通信模块向所述远程预警监测平台发送预警信息，所述现场预警模块根据所述报警指
令进行报警。

[0005] 在上述技术方案中，优选地，所述安全评估模块包括电压测量模块、模数转换模块、MCU微处理器计算模块，所述电压测量模块的输入端与所述MEMS三轴加速度传感器和所
述绝对压力传感器相连接，所述电压测量模块的输出端与所述模数转换模块的输入端相连
接，所述模数转换模块的输出端与所述MCU微处理器计算模块相连接，所述模数转换模块将
传感器输出的模拟量电压值转换为数字量电压值以发送至所述MCU微处理器模块，所述MCU
微处理器计算模块分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接，所述电压测量模块也
分别与所述现场预警模块和所述通信模块相连接。在上述技术方案中，优选地，所述电压测
量模块对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的模拟量电压值进行
计算和判断，计算模拟量电压值的平均值、有效值和标准差，并且和设定的阈值进行比较，
给所述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令；所述MCU微处理器计算模块
对所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器传输来的数字量电压值进行计算和
判断，并分别与预设的变化阈值进行比较，若电压值变化量大于对应的预设变化阈值，则判
定所述MEMS三轴加速度传感器或所述绝对压力传感器处于倾斜、移动或者脱落状态，向所
述现场预警模块和所述远程预警监测平台发送报警指令。

[0006] 在上述技术方案中，优选地，若只有所述MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有所述绝对压力传感器的电压值变化量超
出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传
感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状
态根据限值的不同存在一级预警、二级预警和三级预警。

[0007] 在上述技术方案中，优选地，所述MCU微处理器计算模块根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态，针对不同的预警状态向所述现场预警
模块发送不同的报警指令，所述现场预警模块根据不同的报警指令发出不同的报警信号。

[0008] 在上述技术方案中，优选地，所述现场预警模块包括LED灯和蜂鸣器，所述现场预警模块接收到所述MCU微处理器计算模块发送的报警指令时，所述LED灯亮、所述蜂鸣器发
出蜂鸣音，针对不同的报警指令，所述LED灯的亮灯方式和/或所述蜂鸣器的发声方式不同。

[0009] 在上述技术方案中，优选地，所述MCU微处理器计算模块还将接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的数字量电压值的原始数据和分析结果通过所述
通信模块全部发送至所述远程预警监测平台；或，将电压值变化量大于对应的预设变化阈
值的原始数据和分析数据通过所述通信模块发送至所述远程预警监测平台，或者保存在
MCU微处理器计算模块的内置存储中；或，将数字量电压值变化量大于对应的预设变化阈值
的原始数据和分析结果通过所述通信模块发送至所述远程预警监测平台或者保存在MCU微
处理器计算模块的内置存储中。

[0010] 在上述技术方案中，优选地，同一所述高空安装物或者多个不同的高空安装物上设置多个所述绝对压力传感器，以组合形成空间探测阵列结构。

[0011] 本发明还提出一种高空安装物的安全预警方法，应用于如上述技术方案中任一项所述的安全预警系统，包括：采集MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器的电压值；对所
述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值进行计算和分析；若所述MEMS三
轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量大于预设变化阈值，则判定所
述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器所处的高空安装物处于倾斜、移动或者脱
落状态；在判定所述高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态时向现场预警模块发送报警
指令，并通过通信模块向远程预警监测平台发送预警信息；所述现场报警模块根据所述报
警指令发出报警信号。

[0012] 在上述技术方案中，优选地，在判断所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器的电压值变化量是否大于预设变化阈值时：

[0013] 根据接收到的所述MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值，可以通过电压测量模块计算得到表征加速度、位移和绝对压力的模拟量电压值的有效值、平均
值和标准差，也可以通过MCU微处理器计算模块计算得到所述数字量电压值的有效值、平均
值、标准差和FFT频谱；在表征所述加速度、位移和绝对压力的电压值的有效值、平均值、标
准差和FFT频谱均超出各自预设阈值或任一超出各自预设阈值时，判定对应的所述MEMS三
轴加速度传感器或所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值；若只有所述
MEMS三轴加速度传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有
所述绝对压力传感器的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若所述
MEMS三轴加速度传感器和所述绝对压力传感器的电压值变化量均超出各自的预设变化阈
值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警、二级预警和
三级预警；根据所述MEMS三轴加速度传感器和/或所述绝对压力传感器触发的预警状态以
及每种预警状态下的不同预警级别，针对不同的预警状态向所述现场预警模块发送不同的
报警指令。

[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过MEMS三轴加速度传感器和绝对压力传感器协同对高空安装物的安装状态进行监测，在判定MEMS三轴加速度传感器和绝对压力
传感器处于倾斜、移动或者脱落状态时向现场预警模块发送报警指令以进行报警，为高空
安装物周围人员以及维护人员提供预警信号，提升高空安装物的安全性和维保及时性。

附图说明

[0015] 图1为本发明一种实施例公开的高空安装物的安全预警系统的结构示意框图；

[0016] 图2为本发明一种实施例公开的安全评估模块的结构示意框图；

[0017] 图3为本发明一种实施例公开的MCU微处理器计算模块的结构示意框图；

[0018] 图4为本发明一种实施例公开的高空安装物的安全预警方法的流程示意图。

[0019] 图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

[0020] 11.MEMS三轴加速度传感器，12.绝对压力传感器，2.安全评估模块，21.电压测量模块，22.模数转换模块，23.MCU微处理器计算模块，31.现场预警模块，32.通信模块，33.远
程预警监测平台，4.能源管理模块。

具体实施方式

[0021] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

[0023] 如图1所示，根据本发明提供的一种高空安装物的安全预警系统，包括：监测传感器模块、安全评估模块、预警模块和能源管理模块；监测传感器模块包括MEMS三轴加速度传
感器11和绝对压力传感器12，预警模块包括现场预警模块31和远程预警模块，远程预警模
块包括通信模块32和远程预警监测平台33；MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12
分别与安全评估模块2相连，安全评估模块2分别与现场预警模块31和通信模块32相连，通
信模块32与远程预警监测平台33之间通过无线通信连接；能源管理模块4为监测传感器模
块、现场预警模块31、安全评估模块2和能源管理模块4供电，监测传感器模块、现场预警模
块31、安全评估模块2、能源管理模块4和通信模块32一体封装并固定于高空安装物上；安全
评估模块2根据接收到的MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的监测数据，判断
高空安装物的安装状态，并在高空安装物倾斜、移动或者脱落时向现场预警模块31发送报
警指令，并通过通信模块32向远程预警监测平台33发送预警信息，现场预警模块31根据报
警指令进行报警。

[0024] 在该实施例中，通过在高空安装物上固定安装MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12，根据监测得到的两传感器的输出电压值，判断两传感器的输出电压值变化量
是否超出预设变化阈值，从而判定高空安装物是否发生倾斜、移动或者脱落，并在高空安装
物发生倾斜、移动或者脱落时通过现场预警模块31发出报警信号，为高空安装物周围人员
以及维护人员提供预警信号，提升高空安装物的安全性和维保及时性。

[0025] 其中，为了防止传感器本身坠落导致的安全风险，将监测传感器模块、现场预警模块31、安全评估模块2和能源管理模块4一体封装为一片状结构，片状结构具有足够大的表
面积和尽量轻的重量，片状结构贴附固定于高空安装物上，减小一体封装的片状结构坠落
的风险。

[0026] 具体地，通过内置MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12，如果监测传感器模块发生高空坠落和倾斜、移动等现象，MEMS三轴加速度传感器11的三轴姿态会发生变
化，绝对压力传感器12的表面压力会发生变化，导致其输出的电压值发生变化，从而起到判
断监测传感器模块所在高空安装物存在高空坠落和倾斜、移动的风险，然后通过内置的LED
灯光和蜂鸣器给周围的人员提供预警，通过内置通信模块32给远程预警监测平台33的维保
监测人员提供预警，实现坠落预警的功能。

[0027] 其中，MEMS三轴加速度传感器11用于测量高空安装本身的三向振动加速度以及三轴姿态的变化，通过其三轴姿态的变化确定传感器是否倾斜或者松脱移位。MEMS三轴加速
度传感器11能够感知X、Y、Z三个方向的加速度，如果固定在高空安装物结构上，传感器的姿
态不变，测量的是传感器位置处X、Y、Z三个方向的往复振动。如果高空安装物发生倾斜、移
动、坠落或者传感器本身脱落，传感器的姿态发生改变，X、Y、Z轴的位置会发生转动，对于
MEMS三轴加速度传感器11，如果没有振动的情况下，在X、Y、Z方向，沿着转轴转动90度，输出
的加速度值会发生变化，从0变化到1个g，转轴转动180度，输出的加速度会从0变化到2个g，
通过对输出加速度值的基线偏移进行监测，可以感知传感器是否处于旋转状态，起到了一
个陀螺仪的作用，通过对MEMS三轴加速度传感器11的往复振动大小或者姿态变化，判断传
感器处于倾斜、移动或者坠落状态。

[0028] 其中，绝对压力传感器12可以测量传感器所在高空安装物所处位置的绝对气压值P，通过绝对压力P的变化可以用于辅助确定传感器是否存在脱落；同时可以根据绝对压力P
来确定安装高度的一致性，可以达到厘米级的精度。如果传感器处于不动的位置，所测量的
气压不会发生变化，如果高空安装物坠落或者传感器本身发生脱落，所测量的压力会发生
变化，根据所测量的压力的变化判断传感器处于坠落状态。

[0029] 如图2所示，在上述实施例中，优选地，安全评估模块2包括电压测量模块21、模数转换模块22、MCU微处理器计算模块23，电压测量模块21的输入端与MEMS三轴加速度传感器
11和绝对压力传感器12相连接，电压测量模块21的输出端与模数转换模块22的输入端相连
接，模数转换模块22的输出端与MCU微处理器计算模块23相连接，模数转换模块22将电压测
量模块21传感器输出的模拟量电压值转换为数字量电压值并发送至MCU微处理器模块，MCU
微处理器计算模块23分别与现场预警模块31和通信模块相连接，电压测量模块21也分别与
现场预警模块31和通信模块32相连接。

[0030] 在上述实施例中，优选地，电压测量模块21电压测量模块21对MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的输出的模拟量电压值电压测量模块21进行计算和判断，计算
模拟量电压值的平均值、有效值和标准差，并且和设定的阈值进行比较，给现场预警模块31
和远程预警监测平台33发送报警指令；MCU微处理器计算模块23对MEMS三轴加速度传感器
11和绝对压力传感器12传输来的数字量电压值进行计算和判断，并分别与预设的变化阈值
进行比较，若电压值变化量大于对应的预设变化阈值，则判定MEMS三轴加速度传感器11或
绝对压力传感器12处于倾斜、移动或者脱落状态，向现场预警模块31和远程预警监测平台
33发送报警指令。

[0031] 其中，具体地，如果高空安装物坠落或传感器本身发生脱落，输出的电压值会发生急剧变化，两者的电压值变化量超过预设变化阈值，可以判断高空安装物或传感器发生坠
落状况。

[0032] 其中，具体地，如果高空安装物发生倾斜或者移动，MEMS加速度传感器11输出的电压值会发生相应的变化，如果电压值变化量超过预设变化阈值，可以判断高空安装物发生
倾斜或者移动。

[0033] 其中，电压测量模块21通过对传感器输出的模拟量电压值进行时域、积分等分析，得到加速度信号和绝对压力信号的有效值、平均值、标准差和积分之后的振动位移有效值、
平均值、标准差，如果这些参数的变化量超过一定的阈值，来判断是否发生倾斜、移动或者
脱落状况。

[0034] 其中，MCU微处理器计算模块23通过对模数转换模块22转换得到的数字量电压值进行时域或频谱分析，来判断是否发生倾斜、移动或者脱落状况。其中模数转换模块22是根
据采样频率和AD精度对模拟量电压值进行时间轴和幅值轴上的量化，形成数字量的加速度
信号和绝对压力信号。MCU微处理器模块可以对数字量的加速度信号和绝对压力信号，进行
时域、积分和频谱分析，得到信号的有效值、平均值、标准差、FFT频谱等参数；通过对加速度
信号和绝对压力信号的有效值、平均值、标准差、FFT频谱和积分之后的振动位移有效值、平
均值、标准差、FFT频谱等参数的变化量都超过一定的阈值，来判断是否发生倾斜、移动或者
脱落状况。同时，MCU微处理器计算模块23会对输入的数字量电压值的原始数据和相应的计
算结果进行存储，并且通过通信模块32，将原始数据和分析结果传输到远程预警监测平台
33，或者在传感器及高空安装物脱落后，直接从其中导出存储的数据，其存储的数据可以保
存最后一段时间内的传感器本身的状态信息。

[0035] 其中，高空安装物的安全预警系统，模数转换模块22和MCU微处理计算模块23，可以根据能源管理的需要开启或者关闭。

[0036] 具体地，各参数的计算原理为：

[0037] 有效值：

[0038] 平均值：

[0039] 标准差：

[0040] FFT频谱：

[0041] 基于上述电压测量模块21或者MCU微处理器计算模块23得到的各个参数，对传感器处于倾斜、移动或者脱落状态的判断方式有两种：

[0042] 其一为：MEMS三轴加速度传感器11的加速度信号的有效值和标准差或者积分之后的位移信号的有效值和标准差发生变化，超出各自预设阈值，判定高空安装物处于振动过
大状态，存在安全隐患；

[0043] 其二为：MEMS三轴加速度传感器11的加速度信号的平均值和有效值或者积分之后的位移信号的平均值和有效值发生变化，超出各自预设阈值，判定高空安装物处于倾斜或
者移动状态；

[0044] 其三为：绝对压力传感器12的有效值、平均值和标准差发生变化，超出各自预设阈值，MEMS三轴加速度传感器11的加速度和位移信号没有超过阈值，判定高空安装物处于气
压连续变化的环境中；

[0045] 其四为：MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的平均值和有效值发生变化，超出各自预设阈值，判定高空安装物或者传感器系统处于坠落状态；

[0046] 其五为：MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的平均值和有效值发生变化，超出各自预设阈值，判定高空安装物或者传感器系统处于坠落状态，在此情况下，根据
MEMS三轴加速度传感器11的加速度和位移的标准差的变化是否超出阈值，判定是高空安装
物连同传感器一起脱落还是传感器单独脱落。

[0047] 在实施过程中，本领域技术人员根据传感器所固定的高空安装物的种类，来确定选用上述判断方式中的一种，或者根据某一项或某几项特定参数是否超出各自预设阈值来
判定该高空安装物和传感器是否处于倾斜、移动或者脱落状态，以及是高空安装物连同传
感器脱落或者传感器单独脱落，在此不再赘述。

[0048] 在上述实施例中，优选地，若只有MEMS三轴加速度传感器11的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有绝对压力传感器12的电压值变化量超出预设
变化阈值，则触发第二预警状态，若MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的电压
值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三预警状态，其中，每种预警状态根据限值
的不同存在一级预警、二级预警和三级预警。

[0049] 在上述实施例中，优选地，电压测量模块21或者MCU微处理器计算模块23根据MEMS三轴加速度传感器11和/或绝对压力传感器12触发的预警状态，针对不同的预警状态向现
场预警模块31发送不同的报警指令，现场预警模块31根据不同的报警指令发出不同的报警
信号。优选地，现场预警模块31包括LED灯和蜂鸣器，现场预警模块31接收到MCU微处理器计
算模块23发送的报警指令时，LED灯亮、蜂鸣器发出蜂鸣音，针对不同的报警指令，LED灯的
亮灯方式和/或蜂鸣器的发声方式不同。

[0050] 比如，若只触发第一预警状态，则LED灯闪黄灯，蜂鸣器发出间断蜂鸣音，若只触发第二预警状态，则仅LED灯闪蓝灯，若触发第三预警状态，则LED灯闪红灯，蜂鸣器发出不间
断蜂鸣音，对应于不同的预警级别，LED灯可以变更闪烁频率或者常亮状态。

[0051] 如图3所示，在上述实施例中，优选地，MCU微处理器计算模块23还将接收到的MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的电压值的原始数据和分析结果通过通信模块
32全部发送至远程预警监测平台33或者保存在MCU微处理器计算模块23的内置存储模块
中；或，将电压值变化量大于对应的预设变化阈值的原始数据和分析数据通过通信模块32
发送至远程预警监测平台33或者保存在MCU微处理器计算模块23的内置存储模块中。

[0052] 在上述实施例中，通信模块32采用无线通信模块，具体包括WIFI通信模块、蓝牙通信模块、4G通信模块、5G通信模块、ZigBee通信模块、NB‑IOT通信模块或Lora通信模块等。

[0053] 通过远程预警检测平台，还可以通过通信模块32向MCU微处理器计算模块23发送指令，以对采样频率、开始时间、结束时间、触发采样方式、FFT分析点数等参数进行设置。该
远程预警监测平台33，还可以利用神经网络算法持续进行场景训练，从而利用神经网络判
断传感器的状态。

[0054] 在上述实施例中，优选地，同一高空安装物或者多个不同的高空安装物上设置多个绝对压力传感器12，以组合形成空间探测阵列结构。利用绝对压力传感器12的气压信息
转换成的高度信息，结合传感器系统安装时的高度位置系统，以及相邻传感器之间组成的
空间探测阵列结构，通过针对不同绝对压力传感器12的探测数据进行综合处理，可以明显
减少误报警，提高预测的可靠性。

[0055] 如图4所示，本发明还提出一种高空安装物的安全预警方法，应用于如上述实施例中任一项的安全预警系统，包括：采集MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的电
压值；对MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的电压值进行计算和分析；若MEMS
三轴加速度传感器11和/或绝对压力传感器12的电压值变化量大于预设变化阈值，则判定
MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12所处的高空安装物处于倾斜、移动或者脱落
状态或者传感器处于脱落状态；在判定高空安装物处于倾斜、移动或者脱落状态或者传感
器处于脱落状态时向现场预警模块31发送报警指令，并通过通信模块32向远程预警监测平
台33发送预警信息；现场报警模块根据报警指令发出报警信号。

[0056] 在上述实施例中，优选地，在判断MEMS三轴加速度传感器11和/或绝对压力传感器12的电压值变化量是否大于预设变化阈值时：

[0057] 根据接收到的MEMS三轴加速度传感器11和绝对压力传感器12的电压值，可以通过电压测量模块21计算得到表征振动加速度、位移和绝对压力的模拟量电压值的有效值、平
均值和标准差，也可以通过MCU微处理器计算模块23计算得到数字量电压值的有效值、平均
值、标准差和FFT频谱；在表征振动加速度、位移和绝对压力的电压值的有效值、平均值、标
准差和FFT频谱均超出各自预设阈值或任一超出各自预设阈值时，判定对应的MEMS三轴加
速度传感器11或绝对压力传感器12的输出电压值变化量超出预设变化阈值；若只有MEMS三
轴加速度传感器11的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第一预警状态，若只有绝对
压力传感器12的电压值变化量超出预设变化阈值，则触发第二预警状态，若MEMS三轴加速
度传感器11和绝对压力传感器12的电压值变化量均超出各自的预设变化阈值，则触发第三
预警状态；同时，每种预警状态根据限值的不同存在一级预警、二级预警和三级预警；根据
MEMS三轴加速度传感器11和/或绝对压力传感器12触发的预警状态以及每种预警状态下的
不同预警级别，针对不同的预警状态向现场预警模块31发送不同的报警指令。

[0058] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、
等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。