CN101609318A

CN101609318A - 桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统及方法

Info

Publication number: CN101609318A
Application number: CNA2009101042829A
Authority: CN
Inventors: 张奔牛; 周志祥
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2009-12-23

Abstract

本发明公开了一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，包括远程控制中心、现场控制模块、电源控制模块和电源装置，远程控制模块与现场控制模块相连接，现场控制模块的控制输出端与电源控制模块的控制输入端相连，电源控制模块的电源输入端与电源装置的电源输出端相连，桥梁健康监测网络的传感器分成若干独立的传感器组，电源控制模块的多个电源输出端分别与传感器组一一对应连接，本发明的传感器电源管理系统通过采用相应的控制元件，只有在需要时通过指令控制电源管理元件供电给待测区域的传感器，而在其他时候，传感器都处于闲置状态，从而减轻传感器的负荷，降低系统消耗；另外本发明还公开了一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法。

Description

桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，同时，还涉及一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法。

背景技术

桥梁是国家的重要基础设施之一，在桥梁建设高速发展的同时，桥梁安全问题也越来越受到人们重视。随着服役期的持续，桥梁结构可能出现劣化，而日益增长的交通量和超载等可能会超过原来的设计标准，从而降低桥梁的可靠性，甚至会使桥梁出现安全问题，酿成灾难性的事故。而建造和维护大型桥梁需要耗费大量的人力、物力和财力，滞后于桥梁建设与发展的综合监测及评估手段使桥梁管理层和决策层无法对其整体使用性能做出客观准确的评估，因此也无法采用低成本高效益的维修养护方法。在这种形势下，建立与之适应相匹配的桥梁综合监测与评估系统成为桥梁界研究的热点之一，具有极为重要的意义。

桥梁健康监测网络系统主要是通过大量的监测元件(主要是传感器，例如裂纹、应变等的监测)来实现监测目的。而目前的监测系统多采用24小时给传感器供电工作的方案，这种传统方法由于持续不断地进行数据采样和数据传输往往容易给系统带来一系列问题：

1.这种方案由于传感器24小时不停地工作，从而导致数据采集器持续不断地采集数据，然后传输到现场主机，这样采集的数据量非常庞大，很难存储；

2.采集的数据最终都要传输到远程监控中心进行数据分析，由于传感器数目较多，同时传输至控制中心的庞大数据很难分析甚至根本就无法分析，虽然当中有很多是根本不需要进行测量的数据；

3.系统的长期有效应用依赖于监测元件的耐久性，如果传感器长期处于供电工作状态，由于消耗大容易老化，从而使传感器寿命降低，而且传感器一旦损坏，更换很不方便。

针对硬件持续老化问题，考虑到一方面通常桥梁状态变化非常缓慢，所以系统并不需要每时每刻都对桥梁结构实施监测，可以每小时或几小时监测一次，甚至一天或几天才监测一次；而另一方面实际上，系统每部分元件并不需要同时工作，对一个系统而言，如果每一个元件都持续工作，不但将工作时间浪费在等待和协调上了，而且长时间的持续工作将严重影响系统每部分的元件寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统及方法，通过采用相应的控制元件，只有在需要时通过指令控制电源管理元件供电给待测区域的传感器，不需要传感器长时间和高强度的连续工作，从而减少了传感器元件的损耗，降低了系统维护成本。

本发明的目的之一是提供一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，所述桥梁健康监测网络包括若干传感器，所述传感器电源管理系统包括远程控制中心、现场控制模块、电源控制模块和电源装置，所述远程控制模块与现场控制模块相连接，所述现场控制模块的控制输出端与电源控制模块的控制输入端相连，所述电源控制模块的电源输入端与电源装置的电源输出端相连，所述桥梁健康监测网络的传感器分成若干独立的传感器组，所述电源控制模块的多个电源输出端分别与传感器组一一对应连接。

进一步，所述远程控制中心和现场控制模块通过无线方式进行信号传递；

进一步，所述电源装置为连接有外部供电电源的UPS电源。

本发明的目的之二使提供一种桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法，包括以下步骤：

1)将桥梁健康监测网络的传感器按照区域分布分成若干组；

2)通过外部供电电源提供220V市电给UPS电源，通过UPS电源提供稳定的220V电压给现场控制模块和电源控制模块，电源控制模块提供n路电源输出，n的数值根据传感器组的数量决定，其中，每一路电源分别连接一组传感器；

3)电源控制模块通过有线或无线方式与远程监控中心进行通信，当需要待测桥梁某个区域的传感器数据时，远程监控中心对现场控制模块发送指令，由现场控制模块将指令转送给电源控制器，通过电源控制器向待测区域的传感器进行供电；

进一步，还包括步骤4)，即传感器将采集的数据发送到现场控制模块，确认数据采集结束后，现场控制模块停止向待测区域供电；

进一步，还包括步骤5)，即根据远程监控中心的指令，现场控制模块将传感器采集的数据发送到远程监控中心进行分析处理。

本发明的有益效果是：

1.本发明的传感器电源管理系统通过采用相应的控制元件，只有在需要时通过指令控制电源管理元件供电给待测区域的传感器，而在其他时候，传感器都处于闲置状态，从而大大减轻传感器的负荷，降低系统消耗，同时延长传感器寿命；

2.电源控制元件安装于桥梁易触及的地方且价格较便宜，即使损坏更换也容易更换，从而实现用易更换的廉价元件(电源控制元件)的消耗置换不易更换的昂贵元件(传感器)的消耗，从而降低系统维护成本。

3.本发明的方法实施容易，操作性强。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的连接示意图；

图2为本发明的电源控制模块的具体部件连接示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统系统包括远程控制中心1、现场控制模块2、电源控制模块3和电源装置4，远程控制中心1与现场控制模块2相连接，现场控制模块2的控制输出端与电源控制模块3的控制输入端相连，电源控制模块3的电源输入端与电源装置4的电源输出端相连，桥梁健康监测网络的传感器5分成若干独立的传感器组6，电源控制模块3的多个电源输出端分别与传感器组6一一对应连接。

另外，电源装置4为连接有外部供电电源7的UPS电源，远程控制中心1和现场控制模块2可以通过有线或无线方式进行信号传递。

如图2所示，本实施例中，电源控制模块通过芯片MAX232接收工控机(现场控制模块2)的串口RS232信号，实现工控机与单片机89C51的串口通信。进而工控机控制单片机的P2.1口实现一路电源开关的启动。

电源控制模块3采用单片机AT89C51控制可控硅BTA06(低压5V控制高压220V，每路输出额定电流＞1.0A，输入总额定流＞8.0A)形成8路控制开关输出(控制开关输出的路数可以根据实际需要进行设定)，即该电源控制模块3可同时给任意8路电源供电，单片机AT89C51接收现场控制模块2通过RS232传输的控制指令，然后根据指令的内容利用可控硅BTA06的低压5V输入，控制高压220V输出，打开该路的控制开关给相应的传感器供电。在图2中标出了其中一路开关电路的连接方式，其它各路开关电路的连接方式与此相同。

本发明的桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法，包括以下步骤：

1)将桥梁健康监测网络的传感器按照区域分布分成若干组；

4)传感器将采集的数据发送到现场控制模块，确认数据采集结束后，现场控制模块停止向待测区域供电；

5)根据远程监控中心的指令，现场控制模块将传感器采集的数据发送到远程监控中心进行分析处理。

本发明的传感器电源管理系统克服了传统的桥梁健康监测网络只能够持续通电才能满足监测需要的弊病，实现了即用即通，只有在需要时才通过指令控制电源管理元件供电给待测区域的传感器，而在其他时候，传感器都处于闲置状态，从而大大减轻传感器的负荷，降低系统消耗，同时延长传感器寿命；并且使用易更换的廉价元件(电源控制元件)的消耗来代替不易更换的昂贵元件(传感器)的消耗，从而降低系统维护成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，其特征在于：所述系统包括远程控制中心、现场控制模块、电源控制模块和电源装置，所述远程控制模块与现场控制模块相连接，所述现场控制模块的控制输出端与电源控制模块的控制输入端相连，所述电源控制模块的电源输入端与电源装置的电源输出端相连，所述桥梁健康监测网络的传感器分成若干独立的传感器组，所述电源控制模块的多个电源输出端分别与传感器组一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，其特征在于：所述远程控制中心和现场控制模块通过无线方式进行信号传递。

3.根据权利要求1所述的桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统，其特征在于：所述电源装置为连接有外部供电电源的UPS电源。

4.桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将桥梁健康监测网络的传感器按照区域分布分成若干组；

3)电源控制模块通过有线或无线方式与远程监控中心进行通信，当需要待测桥梁某个区域的传感器数据时，远程监控中心对现场控制模块发送指令，由现场控制模块将指令转送给电源控制器，通过电源控制器向待测区域的传感器进行供电。

5.如权利要求4所述的桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法，其特征在于：还包括步骤4)，即传感器将采集的数据发送到现场控制模块，确认数据采集结束后，现场控制模块停止向待测区域供电。

6.如权利要求5所述的桥梁健康监测网络的传感器电源管理方法，其特征在于：还包括步骤5)，即根据远程监控中心的指令，现场控制模块将传感器采集的数据发送到远程监控中心进行分析处理。