一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊的製作方法
2023-05-18 02:42:26
專利名稱：一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及橋梁健康監測技術領域，尤其是涉及ー種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊。
背景技術：
近年來，全國性的橋梁建設正ー步步的緊張進行，由於橋梁的建築地域比較分散，多處於偏遠地區，橋梁的現場多為高空作業，隨著建設橋梁大面積的推進和覆蓋，人們對橋梁建成後的健康安全關注越來越密切，橋梁的全面的自身環境的健康監測成為橋梁安全行業的一大重要任務。但現有技術中，橋梁健康監測系統的建立受傳感器技術、橋梁工程、損傷識別和狀況評估專家系統技術的制約，技術還不夠成熟，還存著著監測精度低，施工困難等缺陷和不足，還不能很好地滿足實用要求。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其結構簡單，設計合理，實現方便，監測的實時性高，智能化程度高，節約人力物力，能夠減小人為誤差、降低工作難度，實用性強，使用效果好，推廣應用價值高。為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹包括給系統中各用電單元供電的電源管理単元、用於採集橋梁結構健康數據並對採集到的數據進行分析處理的數據採集及處理單元、用於控制系統中各模塊協調有序工作的控制器単元、用於數據存儲的數據存儲単元、用於實現定位的GPS定位模塊、用於系統調試的調試單元、用於顯示採集數據的顯示単元和用於數據遠程無線傳輸的數據傳輸単元，所述數據採集及處理單元和GPS定位模塊均與控制器単元的輸入端相接，所述數據存儲單元、調試單元和數據傳輸単元均與控制器単元相接，所述顯示単元與控制器単元的輸出端相接；所述數據採集及處理單元包括依次相接的傳感器橋接電路模塊、信號放大器、濾波器、多路模擬開關、A/D轉換器和微處理器，所述傳感器橋接電路模塊 的輸入端接有用於對橋梁健康數據進行採集的傳感器組；所述調試単元包括與微處理器相接的數據採集及處理單元升級調試接ロ、與控制器単元相接的系統升級調試接口和與數據傳輸單元相接的數據傳輸単元升級調試接ロ ；所述GPS定位模塊上接有GPS天線；所述數據傳輸単元上接有數據傳輸天線。上述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹所述傳感器組包括風速傳感器、稱重傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、應カ傳感器、加速度傳感器和位移傳感器。上述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹所述數據傳輸單元為CDMA無線數據傳輸模塊、3G無線數據傳輸模塊、WIFI無線數據傳輸模塊或ZIGBEE無線數據傳輸模塊。[0007]上述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹所述微處理器為單片機ATmegal28L。上述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹所述控制器單元為32位高速ARM7晶片SEP4020。上述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在幹所述顯示單元為IXD顯示電路。本實用新型與現有技術相比具有以下優點I、本實用新型採用模塊化、集成化的設計，結構簡單，設計合理，實現方便。2、本實用新型包括一個控制器単元，數據採集及處理單元中還包括有ー個微處理器，採用雙CPU的結構，增強了數據處理的能力，有助於提高數據處理速度，增強了監測的 實時性。3、本實用新型的智能化程度高，布設在橋梁健康監測的監測點上後，能夠自動完成橋梁健康數據的採集功能，節約人力物力，操作使用便捷，解決了由於人工測定作業偏遠不安全，而且數據在測量、記錄、處理過程中難免引入人為的誤差甚至錯誤，橋梁施工和運營期間人工測量數據工作難度大的問題；同時解決了光纜線路有線測試系統造成的高昂的測試成本，提升了現代的橋梁檢測技術和健康監測技術水平。4、本實用新型的實用性強，使用效果好，推廣應用價值高。綜上所述，本實用新型結構簡單，設計合理，實現方便，監測的實時性高，智能化程度高，節約人力物力，能夠減小人為誤差、降低工作難度，實用性強，使用效果好，推廣應用價值高。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進ー步的詳細描述。
圖I為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明I-電源管理単元；2_數據採集及處理單元；2-1-傳感器橋接電路模塊'2-2-信號放大器； 2-3-濾波器； 2-4-多路模擬開關； 2-5-A/D轉換器； 2_6_微處理器；2-7-傳感器組；3-控制器単元； 4-數據存儲単元；5-GPS 定位模塊；5-1-GPS 天線；6-1-數據採集及處理單元升級調試接ロ； 6-2-系統升級調試接ロ；6-3-數據傳輸単元升級調試接ロ ；7-顯示單元；8-數據傳輸単元； 8-1-數據傳輸天線。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括給系統中各用電單元供電的電源管理単元I、用於採集橋梁結構健康數據並對採集到的數據進行分析處理的數據採集及處理單元2、用於控制系統中各模塊協調有序工作的控制器単元3、用於數據存儲的數據存儲単元4、用於實現定位的GPS定位模塊5、用於系統調試的調試單元、用於顯示採集數據的顯示単元7和用於數據遠程無線傳輸的數據傳輸単元8，所述數據採集及處理單元2和GPS定位模塊5均與控制器単元3的輸入端相接，所述數據存儲單元4、調試單元和數據傳輸単元8均與控制器単元3相接，所述顯示単元7與控制器単元3的輸出端相接；所述數據採集及處理單元2包括依次相接的傳感器橋接電路模塊2-1、信號放大器2-2、濾波器2-3、多路模擬開關2-4、A/D轉換器2-5和微處理器2-6，所述傳感器橋接電路模塊2-1的輸入端接有用於對橋梁健康數據進行採集的傳感器組2-7 ;所述調試単元包括與微處理器2-6相接的數據採集及處理單元升級調試接ロ 6-1、與控制器單元3相接的系統升級調試接ロ 6-2和與數據傳輸單元8相接的數據傳輸單元升級調試接ロ 6-3 ;所述GPS定位模塊5上接有GPS天線5-1 ;所述數據傳輸單元8上接有數據傳輸天線8-1。如圖I所示，本實施例中，所述傳感器組2-7包括風速傳感器、稱重傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、應カ傳感器、加速度傳感器和位移傳感器。所述數據傳輸單元8為CDMA無線數據傳輸模塊、3G無線數據傳輸模塊、WIFI無線數據傳輸模塊或ZIGBEE無線數據傳輸模塊。所述微處理器2-6為單片機ATmegal28L。所述控制器單元3為32位高速ARM7晶片 SEP4020。所述顯示單元7為IXD顯示電路。本實用新型的工作原理及工作過程是傳感器組2-7中各傳感器所採集到的數據通過傳感器橋接電路模塊2-1依次輸出給信號放大器2-2和濾波器2-3,信號放大器2-2和濾波器2-3分別對信號進行放大和濾波處理，多路模擬開關2-4分時選擇接通各傳感器所輸出的數據並輸出給A/D轉換器2-5，A/D轉換器2-5對數據進行A/D轉換後輸出給微處理器2-6，微處理器2-6對數據進行分析處理後輸出給控制器単元3，控制器単元3將數據存儲在數據存儲單元4，同時接收GPS定位模塊5所輸出的信息，控制器單元3對其接收到的信號進行分析處理後控制顯示単元7顯示採集數據，並通過數據傳輸單元8將數據傳輸給遠程監控中心，供遠程監控中心分析處理。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
權利要求1.一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於包括給系統中各用電單元供電的電源管理單元(I)、用於採集橋梁結構健康數據並對採集到的數據進行分析處理的數據採集及處理單元(2)、用於控制系統中各模塊協調有序工作的控制器單元(3)、用於數據存儲的數據存儲單元(4)、用於實現定位的GPS定位模塊(5)、用於系統調試的調試單元、用於顯示採集數據的顯示單元(7)和用於數據遠程無線傳輸的數據傳輸單元(8)，所述數據採集及處理單元(2)和GPS定位模塊(5)均與控制器單元(3)的輸入端相接，所述數據存儲單元(4)、調試單元和數據傳輸單元(8)均與控制器單元(3)相接，所述顯示單元(7)與控制器單元(3)的輸出端相接；所述數據採集及處理單元(2)包括依次相接的傳感器橋接電路模塊(2-1)、信號放大器(2-2)、濾波器(2-3)、多路模擬開關(2-4)、A/D轉換器(2-5)和微處理器(2-6)，所述傳感器橋接電路模塊(2-1)的輸入端接有用於對橋梁健康數據進行採集的傳感器組(2-7);所述調試單元包括與微處理器(2-6)相接的數據採集及處理單元升級調試接口 ￠-1)、與控制器單元(3)相接的系統升級調試接口(6-2)和與數據傳輸單元(8)相接的數據傳輸單元升級調試接口出-3);所述GPS定位模塊(5)上接有GPS天線(5-1);所述數據傳輸單元(8)上接有數據傳輸天線(8-1)。
2.按照權利要求I所述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於所述傳感器組(2-7)包括風速傳感器、稱重傳感器、溫度傳感器、溼度傳感器、應力傳感器、加速度傳感器和位移傳感器。
3.按照權利要求I或2所述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於所述數據傳輸單元(8)為CDMA無線數據傳輸模塊、3G無線數據傳輸模塊、WIFI無線數據傳輸模塊或ZIGBEE無線數據傳輸模塊。
4.按照權利要求3所述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於所述微處理器(2-6)為單片機ATmega 128L。
5.按照權利要求3所述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於所述控制器單元(3)為32位高速ARM7晶片SEP4020。
6.按照權利要求3所述的一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，其特徵在於所述顯示單元(7)為IXD顯示電路。
專利摘要本實用新型公開了一種橋梁健康監測用無線傳感器網絡節點模塊，包括電源管理單元、數據採集及處理單元、控制器單元、數據存儲單元、GPS定位模塊、調試單元、顯示單元和數據傳輸單元；數據採集及處理單元包括依次相接的傳感器橋接電路模塊、信號放大器、濾波器、多路模擬開關、A/D轉換器和微處理器，傳感器橋接電路模塊的輸入端接有傳感器組；調試單元包括數據採集及處理單元升級調試接口、系統升級調試接口和數據傳輸單元升級調試接口。本實用新型結構簡單，設計合理，實現方便，監測的實時性高，智能化程度高，節約人力物力，能夠減小人為誤差、降低工作難度，實用性強，使用效果好，推廣應用價值高。
文檔編號H04W88/02GK202406306SQ20112056997
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月24日 優先權日2011年12月24日
發明者王明霞 申請人:西安迅騰科技有限責任公司