一種低功耗橋梁結構健康監測節點的製作方法

2023-05-18 02:33:31 1

專利名稱：一種低功耗橋梁結構健康監測節點的製作方法
技術領域：
本發明涉及橋梁結構健康監測技術領域，尤其是涉及一種低功耗橋梁結構健康監測節點。
背景技術：
目前，對大跨徑橋梁進行健康監測來確保橋梁結構的安全並實現早期預整，避免結構損傷或退化的發展，減少昂貴的修復費用甚至結構的垮塌，已經成為當今工程界的熱點問題，長大跨徑橋梁的健康監測技術也因此成為橋梁工程學科研究和發展的一個重要領域。橋梁的健康監測是保證橋梁安全運營的重要手段。橋梁健康監測通過時橋梁結構狀態的監測與評佑，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發預警信號。為橋梁維護、維修與管理決策提供依據和指導。隨著半導體技術、計算機技術、通信技術等信息技術的發展，和現在高科技在各類設備儀器上的應用，使得人們對橋梁監測更加準確化，而第一步就是全面獲取和了解橋梁質量監測參數。以往的做法是採集原始數據後再進行實驗室分析，需要投入大量的人力物力，收效甚微。基於無線網際網路的價格低廉高效的遠程檢測系統為人們及時掌握瞬息萬變的空氣品質參數提供了可能。在環境參數檢測系統中最重要的是信息採集終端，即傳感器節點，傳感器節點主要負責數據的採集、傳送。每一個遠程檢測系統都需要在監測區域布置大量的傳感器節點。無線傳感器網絡內的節點大多採用射頻收發模塊將數據上傳至主節點，再與監控中心通信，網絡內通信時序由監控中心統一控制。因此，傳感器節點就是整個監測網絡的基本單元，節點的穩定運行是整個網絡可靠性的基本保證，所以在設計時力求簡單可靠、功能強大、價格低廉。在傳感器節點設計和製造方面國內和國外還有較大的差距，比如傳感器節點信息採集和傳送不準確，時斷時續、傳感器節點之間通信能力差、傳感器節點功能單一、壽命短、不便於維護等。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其結構簡單，設計合理，功耗低，工作的穩定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是:一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:包括給各用電模塊供電的電源模塊、用於連接橋梁結構健康檢測傳感器組的傳感器接口電路模塊、與傳感器接口電路模塊相接並用於將橋梁結構健康檢測傳感器組中各傳感器所輸出的模擬信號轉換成數位訊號的A/D轉換電路模塊、與A/D轉換電路模塊相接並用於對A/D轉換電路模塊所輸出的信號進行分析處理得出監測點處橋梁結構健康狀況的微處理器模塊，以及與微處理器模塊相接的數據存儲電路模塊、用於實現組網的ZIGBEE無線通信模塊和用於實現數據導出的RS-485通信電路模塊，所述橋梁結構健康檢測傳感器組包括應力傳感器、撓度傳感器、裂縫檢測傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和位移傳感器。上述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述微處理器模塊為MSP430系列超低功耗單片機。上述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述數據存儲電路模塊為Flash存儲器、SD卡或CF卡。上述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述電源模塊為普通乾電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。本發明與現有技術相比具有以下優點:1、本發明採用集成化、模塊化的設計，結構簡單，設計合理。2、本發明採用低功耗的設計，採用短距離的無線低功率通信技術，低功耗的多跳通信模式節省功耗，同時增加了通信的隱蔽性，也避免了長距離的無線通信易受外界噪聲幹擾的影響。3、本發明中的微處理器模塊為MSP430系列超低功耗單片機，具有一定的判斷能力，可同時執行多種不同的任務，為建構自組織網絡提供技術支持，大大提高了自組織網絡運行的穩定性和可靠性。4、本發明能夠實時監測、感知、採集、處理和發布各種環境或監測對象的信息，這些信息通過無線方式被發送，並以自組多跳的網絡方式傳送到主節點，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息。5、本發明的實用性強，使用效果好，便於推廣使用。綜上所述，本發明結構簡單，設計合理，功耗低，工作的穩定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發明的電路原理框圖。附圖標記說明:1-電源模塊；2-傳感器接口電路模塊；3-A/D轉換電路模塊；4-微處理器模塊；5-數據存儲電路模塊；6-ZIGBEE無線通信模塊；7-RS-485通信電路模塊；8-橋梁結構健康檢測傳感器組；8-1-應力傳感器；8-2-撓度傳感器；8-3-裂縫檢測傳感器；8_4_傾角傳感器；8-5-溫度傳感器；8-6-風速傳感器； 8_7_位移傳感器。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括給各用電模塊供電的電源模塊1、用於連接橋梁結構健康檢測傳感器組8的傳感器接口電路模塊2、與傳感器接口電路模塊2相接並用於將橋梁結構健康檢測傳感器組8中各傳感器所輸出的模擬信號轉換成數位訊號的A/D轉換電路模塊
3、與A/D轉換電路模塊3 相接並用於對A/D轉換電路模塊3所輸出的信號進行分析處理得出監測點處橋梁結構健康狀況的微處理器模塊4，以及與微處理器模塊4相接的數據存儲電路模塊5、用於實現組網的ZIGBEE無線通信模塊6和用於實現數據導出的RS-485通信電路模塊7，所述橋梁結構健康檢測傳感器組8包括應力傳感器8-1、撓度傳感器8-2、裂縫檢測傳感器8-3、傾角傳感器8-4、溫度傳感器8-5、風速傳感器8-6和位移傳感器8-7。如圖1所示，本實施例中，所述微處理器模塊4為MSP430系列超低功耗單片機。所述數據存儲電路模塊5為Flash存儲器、SD卡或CF卡。所述電源模塊I為普通乾電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。使用時，將應力傳感器8-1、撓度傳感器8-2、裂縫檢測傳感器8-3、傾角傳感器8-4、溫度傳感器8-5、風速傳感器8-6和位移傳感器8-7均與傳感器接口電路模塊2相接，各傳感器所檢測到的數據通過A/D轉換電路模塊3進行模數轉換後輸出給微處理器模塊4，微處理器模塊4對A/D轉換電路模塊3所輸出的信號進行分析處理得出監測點處橋梁結構健康狀況，將數據存儲在數據存儲電路模塊5中，同時還可以通過ZIGBEE無線通信模塊6實現組網，可以通過RS-485通信電路模塊7將數據導出到計算機中。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明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，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:包括給各用電模塊供電的電源模塊(I)、用於連接橋梁結構健康檢測傳感器組(8)的傳感器接口電路模塊(2)、與傳感器接口電路模塊(2)相接並用於將橋梁結構健康檢測傳感器組(8)中各傳感器所輸出的模擬信號轉換成數位訊號的A/D轉換電路模塊(3)、與A/D轉換電路模塊(3)相接並用於對A/D轉換電路模塊(3)所輸出的信號進行分析處理得出監測點處橋梁結構健康狀況的微處理器模塊(4)，以及與微處理器模塊(4)相接的數據存儲電路模塊(5)、用於實現組網的ZIGBEE無線通信模塊(6)和用於實現數據導出的RS-485通信電路模塊(7)，所述橋梁結構健康檢測傳感器組(8)包括應力傳感器(8-1)、撓度傳感器(8-2)、裂縫檢測傳感器(8-3)、傾角傳感器(8-4)、溫度傳感器(8-5)、風速傳感器(8-6)和位移傳感器(8-7)。
2.按照權利要求1所述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述微處理器模塊(4)為MSP430系列超低功耗單片機。
3.按照權利要求1或2所述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述數據存儲電路模塊(5)為Flash存儲器、SD卡或CF卡。
4.按照權利要求1或2所述的一種低功耗橋梁結構健康監測節點，其特徵在於:所述電源模塊(I)為普通乾電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。
全文摘要
本發明公開了一種低功耗橋梁結構健康監測節點，包括電源模塊、用於連接橋梁結構健康檢測傳感器組的傳感器接口電路模塊、與傳感器接口電路模塊相接的A/D轉換電路模塊、與A/D轉換電路模塊相接的微處理器模塊，以及與微處理器模塊相接的數據存儲電路模塊、用於實現組網的ZIGBEE無線通信模塊和用於實現數據導出的RS-485通信電路模塊，所述橋梁結構健康檢測傳感器組包括應力傳感器、撓度傳感器、裂縫檢測傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、風速傳感器和位移傳感器。本發明結構簡單，設計合理，功耗低，工作的穩定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便於推廣使用。
文檔編號G01D21/02GK103175573SQ20111045059
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者馮永寧 申請人:西安迅騰科技有限責任公司