CN100334605C - 基于传感器的桥梁无线检测系统 - Google Patents

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Abstract

基于传感器的桥梁无线检测系统，它涉及的是桥梁检测技术领域。计算机(1)的数据输出输入端连接中央数据处理模块(2)的数据输入输出端，中央数据处理模块(2)的通信数据总线端连接主信道设备(3)的数据总线端，主信道设备(3)的天线端与每个分信道设备(4)的天线端之间无线连通，每个分信道设备(4)的数据总线端分别连接一个数据采集节点(5)的通信数据总线端，每个数据采集节点(5)上的每个信号输入采集端都分别与一个传感器(6)的信号输出端相连接。本发明能在3公里左右的距离内以无线方式对桥梁结构的动态数据、静态数据进行测量。

Description

基于传感器的桥梁无线检测系统
技术领域：
本发明涉及的是桥梁检测技术领域，具体是一种基于传感器的桥梁无线检测系统。
背景技术：
二十世纪八十年代以来，随着我国经济实力的加强和科学技术水平的提高，推动了桥梁工程技术的飞跃发展。桥梁结构造型愈见纤细美观，桥梁跨度不断增加，特大跨度的桥梁逐年增多。桥梁作为国家基础设施的重要组成部分，在国民经济和社会生活中的作用越来越重要。人们对大型桥梁的安全性、耐久性和正常使用功能非常关注。桥梁检测技术作为桥梁工程领域的重要组成部分，现有的桥梁检测数据的传输均采用有线电缆方式来完成。这种技术手段虽具有技术含量低、数据传输效率高、准确性好的优点，但是在大跨度桥梁结构测试中，随着桥梁跨度的增加和传感器数量增加，有线电缆用量剧增，而且凡千米的有线电缆布线工作量变得难以实施。对于长大跨度的桥梁，现有采用长距离有线电缆的连接方式进行桥梁检测存在诸多不便。例如现场测试周期长、效率低下及灵活性差；布置和撤离有线电缆工作量大；如果测试点数目多，有线电缆分布复杂凌乱、容易接错，并为后期的数据处理带来难以补救的困难；由于桥梁检测工作的周期长，须在晚上看守试验现场以防止有线电缆被损、被盗等等。因此，有理由认为现有的桥梁检测技术手段明显落后于桥梁工程的建设水平。在一定程度上这制约了桥梁工程技术水平的提高，使得一些新结构、新技术、新材料和新设计思想难以得到现场试验验证。国内外文献中也有用无线传输实现数据通信的产品，目前国内现有的无线设备是基于无线加速度传感器的，这意味着每一个测点需要放置一个无线加速度传感器，这势必造成成本成倍增加；在数据传输上传感器之间信号相互干扰严重，造成数据丢失率高；在传输的媒介上需要借助现有的通信网络，在网络覆盖不到的地区无法实现数据的传输，不能实现结构的测试工作；无线加速度传感器只能用于结构的动态测试，不能用于结构的静态测试；无线加速度传感器的有效传输距离不到300米，远不能满足一般1～3公里的大跨度桥梁的测试要求；无线加速度传感器的电子元件都是香港和国外的器件，价格比较昂贵。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于传感器的桥梁无线检测系统，本发明能在3公里左右的距离内以无线方式对桥梁结构的动态数据、静态数据进行测量。它包括计算机、中央数据处理模块、主信道设备、多个分信道设备、多个数据采集节点、多个传感器；计算机的数据输出输入端连接中央数据处理模块的数据输入输出端，中央数据处理模块的通信数据总线端连接主信道设备的数据总线端，主信道设备的天线端与每个分信道设备的天线端之间无线连通，每个分信道设备的数据总线端分别连接一个数据采集节点的通信数据总线端，每个数据采集节点上的每个信号输入采集端都分别与一个传感器的信号输出端相连接。工作原理：每个传感器采集到的数据通过数据采集节点、分信道设备、主信道设备、中央数据处理模块输入到计算机中，计算机将把上述数据进行综合运算处理后得出桥梁结构的动态数据和静态数据。本发明能在3公里左右的距离内以无线方式对桥梁结构的动态数据、静态数据进行测量；它还具有检测精度高、测试周期短、效率高、灵活性好、工作量小、布线简便、成本低、数据传输无干扰、适应性好、无需借助现有的通信网络、高的可靠性和稳定性、体积小、重量轻。
附图说明：
图1是本发明的整体结构示意图，图2是中央数据处理模块2的结构示意图，图3是数据采集节点5的结构示意图。
具体实施方式：
结合图1、图2、图3说明本实施方式，它由计算机1、中央数据处理模块2、主信道设备3、多个分信道设备4、多个数据采集节点5、多个传感器6组成；计算机1的数据输出输入端连接中央数据处理模块2的数据输入输出端，中央数据处理模块2的通信数据总线端连接主信道设备3的数据总线端，主信道设备3的天线端与每个分信道设备4的天线端之间无线连通，每个分信道设备4的数据总线端分别连接一个数据采集节点5的通信数据总线端，每个数据采集节点5上的每个信号输入采集端都分别与一个传感器6的信号输出端相连接。传感器6可选用：电阻应变片(电阻为120欧姆，灵敏系数在2.0左右)；振弦式传感器(表面式ZX-200系列和埋入式如zx-215)；电感调频式传感器(JML-600系列，其量程从3mm～200mm)；拾振器(主要指超低频有源伺服式速度计，如94 1B型超低频测振仪、891型测振仪等)；主信道设备3、多个分信道设备4的技术参数都为150MHz(TX/RX)。所述中央数据处理模块2由串行接口电路2-1、调制解调器2-2、单片机电路2-3、扩展I/O电路2-4组成；计算机1的数据输出输入端连接中央数据处理模块2中的串行接口电路2-1的数据输入输出端，串行接口电路2-1的数据地址总线、调制解调器2-2的数据地址总线、单片机电路2-3的数据地址总线与扩展I/O电路2-4的数据地址总线相互连接，调制解调器2-2收发数据总线、扩展I/O电路2-4数据总线与主信道设备3的数据总线端相连接。调制解调器2-2选用的型号为FX429，单片机电路2-3选用的型号为80C31，扩展I/O电路2-4选用的型号为M8255AP，串行接口电路2-1选用的型号为MAX232。数据采集节点5由调制解调器5-1、A/D转换器5-2、多路转换开戈卑路5-3、扩展I/O电路5-4、单片机电路5-5组成；分信道设备4的数据总线端与调制解调器5-1收发数据总线、扩展I/O电路5-4数据总线相连接，调制解调器5-1数据地址总线、A/D转换器5-2数据地址总线、扩展I/O电路5-4数据地址总线与单片机电路5-5数据地址总线相互连接，A/D转换器5-2模拟信号输入输出端连接多路转换开关电路5-3的信号输出输入端，多路转换开关电路5-3的每个信号输入采集端都分别与一个传感器6的信号输出端相连接。调制解调器5-1选用的型号为FX429，A/D转换器5-2选用的型号为AD976CN，多路转换开关电路5-3选用的型号为MC4051，扩展I/O电路5-4选用的型号为M8255AP，单片机电路5-5选用的型号为80C31。

Claims (3)

1、基于传感器的桥梁无线检测系统，其特征在于它包括计算机(1)、中央数据处理模块(2)、主信道设备(3)、多个分信道设备(4)、多个数据采集节点(5)、多个传感器(6)；计算机(1)的数据输出输入端连接中央数据处理模块(2)的数据输入输出端，中央数据处理模块(2)的通信数据总线端连接主信道设备(3)的数据总线端，主信道设备(3)的天线端与每个分信道设备(4)的天线端之间无线连通，每个分信道设备(4)的数据总线端分别连接一个数据采集节点(5)的通信数据总线端，每个数据采集节点(5)上的每个信号输入采集端都分别与一个传感器(6)的信号输出端相连接。
2、根据权利要求1所述的基于传感器的桥梁无线检测系统，其特征在于中央数据处理模块(2)由串行接口电路(2-1)、调制解调器(2-2)、单片机电路(2-3)、扩展I/O电路(2-4)组成；计算机(1)的数据输出输入端连接中央数据处理模块(2)中的串行接口电路(2-1)的数据输入输出端，串行接口电路(2-1)的数据地址总线、调制解调器(2-2)的数据地址总线、单片机电路(2-3)的数据地址总线与扩展I/O电路(2-4)的数据地址总线相互连接，调制解调器(2-2)收发数据总线、扩展I/O电路(2-4)数据总线与主信道设备(3)的数据总线端相连接。
3、根据权利要求1所述的基于传感器的桥梁无线检测系统，其特征在于数据采集节点(5)由调制解调器(5-1)、A/D转换器(5-2)、多路转换开关电路(5-3)、扩展I/O电路(5-4)、单片机电路(5-5)组成；分信道设备(4)的数据总线端与调制解调器(5-1)收发数据总线、扩展I/O电路(5-4)数据总线相连接，调制解调器(5-1)数据地址总线、A/D转换器(5-2)数据地址总线、扩展I/O电路(5-4)数据地址总线与单片机电路(5-5)数据地址总线相互连接，A/D转换器(5-2)模拟信号输入输出端连接多路转换开关电路(5-3)的信号输出输入端，多路转换开关电路(5-3)的每个信号输入采集端都分别与一个传感器(6)的信号输出端相连接。
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