無線自組網式鋼支撐應力監測系統的製作方法
2023-06-07 01:05:56
專利名稱：無線自組網式鋼支撐應力監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線傳感網絡技術領域，尤其是涉及一種無線自組網式鋼支撐應力監測系統。
背景技術：
基坑工程是基礎工程施工中一個傳統課題，同時也是仍未得到很好解決的巖土工程問題。近年來，隨著城市用地緊張，高層建築的結構要求以及地下空間的使用功能要求的提高，深基坑開挖與支持技術得到了前所未有的發展。迄今為止，根據工程特點已經發展形成了各具特點的計算分析方法。但由於工程地質條件和施工條件的複雜性和不確定性，這些設計理論並不能確保工程的安全。為了降低工程風險，避免發生重大工程事故，加強施工現場和周圍環境的監測，採用信息化實時監控是目前行之有效的途徑，並可為今後的設計提供寶貴的數據資料。在地鐵隧道基坑開挖過程或其他土木工程活動中，鋼支撐的應用非常普遍。為保證施工安全和工程質量，在施工過程中，有必要應用電測技術，對鋼支撐的受力情況進行實時監測。避免支承軸力超過設計強度導致支承破壞引起整個支護體系失穩，導致工程事故。 目前大多數地鐵基坑工程或其他土木工程活動中，應力數據採集採用局部測量、定時採集的方式。這類基坑施工過程中，數據採集以及分析具有局限性，不能保證施工安全。
發明內容本實用新型為克服上述的不足之處，目的在於提供一種無線自組網式鋼支撐應力監測系統，該系統利用無線傳感網與現場的監測設備相結合，實現了無線遠程的監測、數據安全獲取和分析，解決了現有技術中存在的問題。本實用新型是通過以下技術方案達到上述目的無線自組網式鋼支撐應力監測系統，包括監控中心伺服器、無線傳感器網絡以及應力傳感器，所述無線傳感網絡包括WSN協調器、WSN路由器和WSN採集器，所述WSN採集器用於負責與其連接的應力傳感器的數據採集和上傳，所述的WSN協調器用於負責其管理範圍內的WSN路由器以及WSN採集器的組織和維護，負責應力傳感器數據匯總，並提供接口，將WSN採集器採集到的監測點應力數據上傳到監控中心伺服器，所述的WSN路由器用於組建WSN基幹網，負責WSN協調器與WSN採集器之間的數據交互，所述WSN路由器負責無線數據幀路由轉發。作為優選，WSN協調器所述接口為以太或者移動接入GPRS、3G接口。作為優選，所述的應力傳感器為單線圈振弦式傳感器。本實用新型的有益效果該系統採用分布式採集方式，將數據採集單元分散布置在靠近傳感器的地方，完成所轄測點傳感器的激勵、測量、數據暫存以及數據通訊等功能， 這樣減少了模擬量的傳輸距離，提高了系統的抗外界幹擾能力。由於每個數據採集單元均具有一定的獨立工作能力，這也提高了系統的穩定性和安全性，同時實現了遠程實時的監控。另外，本系統採集器通過無線方式傳輸數據信息，並採用電池供電，設備安裝方便，運行費用低。
圖1是本系統無線傳感網絡的組網通信示意圖圖2是傳感器與節點第一種安裝示意圖；圖3是傳感器與節點第二種安裝示意圖；圖4是傳感器與節點第三種安裝示意圖；圖5是本系統工作原理示意圖；圖6是本系統網絡拓撲圖；圖7是本系統壓力監測圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例對本發明作進一步闡述實施例1 如圖1所示，無線自組網式鋼支撐應力監測系統，包括監控中心伺服器、 無線傳感器網絡以及應力傳感器4，所述無線傳感網絡包括WSN協調器1、WSN路由器2和 WSN採集器3，所述WSN採集器3用於負責與其連接的應力傳感器4的數據採集和上傳，所述的WSN協調器1用於負責其管理範圍內的WSN路由器2以及WSN採集器3的組織和維護，負責應力傳感器數據匯總，並提供以太或者移動接入GPRS、3G接口，將WSN採集器3採集到的監測點應力數據上傳到監控中心伺服器，所述的WSN路由器2用於組建WSN基幹網， 負責WSN協調器1與WSN採集器2之間的數據交互，所述WSN路由器2負責無線數據幀路由轉發。所述的應力傳感器為單線圈振弦式傳感器。傳感器安裝方法如下，將傳感器安裝在鋼支撐管一端的端面上，檢測其軸力，如圖 2所示，信號線與電源線通過一根電纜線引到基坑外面，WSN採集器採用標準接口與傳感器相連，WSN採集器有序地安裝在基坑外面，並採用太陽能供電方式，以確保長期供電。另外， 根據現場需要，可安裝若干路由器，保證遠距離信號傳輸。根據無線網絡協議和路由器的特性，WSN路由器需要市電供電。本實例是系統的典型搭建。系統含有單線圈振弦式傳感器、無線傳感網絡以及監控中心伺服器。在無線傳感器網絡中，採集器負責監測點的硬體檢測、數據上傳等功能。路由器具有轉發無線數據幀、自修復通信線路等功能。協調器具有管理維護網絡的功能，能夠匯總監測數據，並提供以太接口或移動接入接口。數據存儲、處理、顯示裝置的一種典型選擇為資料庫伺服器和網絡伺服器。從無線傳感網絡獲得的數據經過處理，獲得使用者預期的結果報告。伺服器的功能包括查詢監測點應力值及狀態、應力超標預警以及報警、檢測點電量電壓檢測、監測點數據採集等的遠程控制、無線傳感網絡路由器狀態檢測以及應力數據服務如歷史數據查詢。網絡拓撲的一種顯示方式如圖6。數據服務的展現形式為報表或曲線圖，如圖7。實施例2 本實施例與實施例1不同之處在於，將傳感器安裝在支撐管一端的端面上，檢測其軸力，如圖3所示。信號線與電源線，通過一根電纜線引到支撐管表面。WSN採集器採用標準接口與傳感器相連。同時，將WSN採集器安裝在支撐管表面，採用電池供電。另夕卜，根據現場需要，可安裝若干WSN路由器，保證遠距離信號傳輸。根據無線網絡協議和路由器的特性，WSN路由器需要市電供電。實施例3 本實施例與實施例1不同之處在於，將傳感器安裝在支撐管表面，檢測其變形應力。如圖4所示。WSN採集器採用標準接口與傳感器相連。WSN採集器也安裝在支撐管表面，靠近傳感器的地方，WSN採集器採用電池供電。另外，根據現場需要，可安裝若干WSN路由器，保證遠距離信號傳輸。根據無線網絡協議和路由 器的特性，WSN路由器需要市電供電。以上的所述乃是本實用新型的具體實施例及所運用的技術原理，若依本實用新型的構想所作的改變，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，仍應屬本實用新型的保護範圍。
權利要求1.無線自組網式鋼支撐應力監測系統，其特徵在於包括監控中心伺服器、無線傳感器網絡以及應力傳感器，所述無線傳感網絡包括WSN協調器、WSN路由器和WSN採集器，所述 WSN採集器用於負責與其連接的應力傳感器的數據採集和上傳，所述的WSN協調器用於負責其管理範圍內的WSN路由器以及WSN採集器的組織和維護，負責應力傳感器數據匯總，並提供接口，將WSN採集器採集到的監測點應力數據上傳到監控中心伺服器，所述的WSN路由器用於組建WSN基幹網，負責WSN協調器與WSN採集器之間的數據交互，所述WSN路由器負責無線數據幀路由轉發。
2.根據權利要求1所述的無線自組網式鋼支撐應力監測系統，其特徵在於無線自組網式鋼支撐應力監測系統的核心無線傳感網由WSN協調器、WSN路由器、WSN採集器組成。
3.根據權利要求1所述的無線自組網式鋼支撐應力監測系統，其特徵在於WSN協調器所述接口為以太或者移動接入GPRS、3G接口。
4.根據權利要求1所述的無線自組網式鋼支撐應力監測系統，其特徵在於所述的應力傳感器為單線圈振弦式傳感器。
專利摘要本實用新型涉及無線傳感網絡技術領域，尤其是涉及一種無線自組網式鋼支撐應力監測系統，包括監控中心伺服器、無線傳感器網絡以及應力傳感器，所述無線傳感網絡包括WSN協調器、WSN路由器和WSN採集器。本實用新型的有益效果該系統採用分布式採集方式，將數據採集單元分散布置在靠近傳感器的地方，完成所轄測點傳感器的激勵、測量、數據暫存以及數據通訊等功能，這樣減少了模擬量的傳輸距離，提高了系統的抗外界幹擾能力。
文檔編號E02D33/00GK202214741SQ20112025092
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月16日 優先權日2011年7月16日
發明者萬德松, 餘劍, 吳光榮, 張未來, 李崑崙, 許仁德, 趙軍, 陳志芳 申請人:中國電子科技集團公司第五十二研究所