CN103837076A - 一种监测系统及方法 - Google Patents

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王卿
郑建颖
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Abstract

本申请提供一种监测系统及方法，包括：应变片传感器、终端节点、汇聚节点以及上位机，首先通过应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息，然后将获取的桥梁应变信息通过有线方式传递到与其相连的终端节点，再由终端节点通过无线通信的方式将桥梁应变信息传递至汇聚节点，最后由汇聚节点将该桥梁应变信息发送至上位机进行显示，在本申请中通过对终端节点、汇聚节点以及这两者之间无线通信的应用，解决了现有技术通过有线方式进行监测的过程中，导致的部署复杂、布线成本高、以及后期维护困难的问题。

Description

一种监测系统及方法
技术领域
本发明涉及桥梁健康监测技术领域，更具体地说，涉及一种监测系统及方法。
背景技术
桥梁在人们生活中起着至关重要的作用，当有外界载荷作用于桥梁时，桥梁将产生相应的形变，当形变特征在预设范围内时，该桥梁的健康状况良好，但是，当形变特征超出预设范围时，即可能导致桥梁结构损伤。
现有技术在进行桥梁健康监测过程中，通常需要在桥梁上预留可以设置通信线路的通道，进而实现当设置在桥梁上的应变片传感器获取相应的桥梁应变信息后，通过有线的方式将桥梁应变信息传递到上位机进行显示，通过上述对桥梁应变信息的监测过程，使得用户可以通过上位机上显示的桥梁应变信息，确定该桥梁的健康状况。
但是，上述方式在实现过程中，往往需要在桥梁上预留通道、且还需要复杂的布线才可实现，通常导致部署困难，布线成本增高、且后期维护困难等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种监测系统及方法，以保证在监测过程中，降低部署难度以及布线成本、便于后期维护。
为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：
一种监测系统，包括：
设置于桥梁上，用于感知桥梁发生的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息的应变片传感器；
与所述应变片传感器相连接，用于采集所述应变片传感器上的桥梁应变信息的终端节点；
利用无线通信协议，接收所述终端节点发送的桥梁应变信息的汇聚节点；
与所述汇聚节点相连接，用于显示接收到的所述汇聚节点发送的桥梁应变信息的上位机。
优选的，所述应变片传感器包括：应变片以及外围电路，其中，
所述应变片用于感知桥梁发生的形变；
所述外围电路与所述应变片相连接，用于根据该应变片感知的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息。
优选的，所述外围电路为惠斯通电桥。
优选的，所述终端节点包括CC2530芯片。
优选的，所述汇聚节点包括CC2530芯片。
优选的，所述汇聚节点通过串口与所述上位机相连接。
优选的，还包括：路由节点，
所述路由节点分别与所述终端节点以及所述汇聚节点相连接。
一种监测方法，包括：
应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息；
终端节点采集所述应变片传感器上的桥梁应变信息；
汇聚节点利用无线通信协议，接收所述终端节点发送的桥梁应变信息；
上位机显示接收到的所述汇聚节点发送的桥梁应变信息。
优选的，所述应变片传感器包括：应变片以及外围电路，其中，
所述应变片感知桥梁发生的形变；
所述外围电路根据该应变片感知的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息。
优选的，还包括：路由节点接收所述终端节点发送的桥梁应变信息，并将接收到的终端节点发送的桥梁应变信息发送至汇聚节点。
本申请提供一种监测系统及方法，包括：应变片传感器、终端节点、汇聚节点以及上位机，首先通过应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息，然后将获取的桥梁应变信息通过有线方式传递到与其相连的终端节点，再由终端节点通过无线通信的方式将桥梁应变信息传递至汇聚节点，最后由汇聚节点将该桥梁应变信息发送至上位机进行显示，在本申请中通过对终端节点、汇聚节点以及这两者之间无线通信的应用，解决了现有技术通过有线方式进行监测的过程中，导致的部署复杂、布线成本高、以及后期维护困难的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种监测系统的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的一种监测方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1为本申请实施例一提供的一种监测系统的结构示意图。
如图1所示，该系统包括：应变片传感器1、终端节点2、汇聚节点3以及上位机4。
其中，该应变片传感器1通常设置于桥梁上，如：桥梁底部，当有外界载荷作用于桥梁时，该应变片传感器可以感知桥梁发生的形变，并获取与该形变对应的桥梁应变信息。
在本申请实施例中，优选的，该应变片传感器包括应变片以及外围电路，其中，应变片用于感知桥梁发生的形变，外围电路与该应变片相连接，用于根据应变片感知的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息。
在本申请实施例中，优选的，通过将该应变片传感器中的应变片设置于桥梁上，外围电路与该应变片相连接，当外界载荷作用于桥梁时，会使得该设置于桥梁上的应变片也发生相应的形变，该应变片发生形变后，会导致与该应变片相连的外围电路中的电阻发生改变，相应的该外围电路所输出的电压值就会发生变化，而这里当外界载荷作用于桥梁上时，应变片传感器中的外围电路所获取的与桥梁形变对应的桥梁应变信息中，即携带有该外围电路所输出的电压值。
在本申请实施例中，优选的，该外围电路为惠斯通电桥，该惠斯通电桥为现有技术，有关惠斯通电桥的详细描述请参见现有技术，在此不再做详细介绍。
并且，在本申请实施例中，优选的，设置于桥梁上的应变片传感器为至少一个，发明人可以根据自己的需求任意设置应变片传感器的个数，在此不做限定。
终端节点2与应变片传感器1相连接，用于采集应变片传感器上的桥梁应变信息。
在本申请实施例中，设置于桥梁上的每个应变片传感器1均对应一个与其相连的终端节点2，该终端节点2与该应变片传感器之间通过有线连接，终端节点2通过有线的方式采集与其相连的应变片传感器1上的桥梁应变信息。
在本申请实施例中，优选的，终端节点由CC2530芯片制作而成，通过该CC250芯片的相应功能不仅可以实现对应变片传感器中的桥梁应变信息的采集，还可以对采集到的桥梁应变信息进行处理，该CC2530芯片为现有技术，有关该芯片的具体功能，在此不做介绍，详细请参见现有技术。
汇聚节点3与终端节点2相连接，主要用于接收终端节点2发送的桥梁应变信息（该桥梁应变信息为：通过终端节点2进行处理后的桥梁应变信息）。
在本申请实施例中，优选的，该汇聚节点由CC2530芯片制作而成，该CC2530芯片为现有技术，有关该芯片的具体功能，在此不做介绍，详细请参见现有技术。
在本申请实施例中，设置有一个汇聚节点3，该汇聚节点3利用其中的CC2530芯片的功能，通过ZigBee无线通信协议，接收各个终端节点2发送的桥梁应变信息，并对接收到的各个终端节点2发送的桥梁应变信息进行汇总，利用CC2530芯片的串口（串行通信接口）功能，将汇总得到的各个终端节点2发送的桥梁应变信息发送至上位机。
上位机4与汇聚节点3相连接，接收该汇聚节点3通过串口发送的经过汇总后的桥梁应变信息，并对接收到的桥梁应变信息进行显示。
在本申请实施例中，优选的，在上位机中设置有利用MATLAB软件开发的GUI图形用户界面，通过该GUI图形用户界面可以对接收到的桥梁应变信息中携带的电压数据进行读取、处理、保存以及实时显示等操作。
进一步的，在本申请实施例提供的一种监测系统中，还包括：路由节点。
在本申请实施例中，当终端节点与汇聚节点之间的超过一定的距离时，会影响信息的传输，进而导致信息传输失败等问题，为了解决上述问题，本申请实施例还可以设置路由节点，该路由节点的一端与终端节点相连接，另一端与汇聚节点相连接，首先通过该路由节点接收终端节点发送的桥梁应变信息，然后再由路由节点将接收到的桥梁应变信息传递至汇聚节点，进而避免因终端节点与汇聚节点之间的距离遥远，而导致的信息传输失败等问题。
本申请实施例提供一种监测系统，包括：应变片传感器、终端节点、汇聚节点以及上位机，首先通过应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息，然后将获取的桥梁应变信息通过有线方式传递到与其相连的终端节点，再由终端节点通过无线通信的方式将桥梁应变信息传递至汇聚节点，最后由汇聚节点将该桥梁应变信息发送至上位机进行显示，在本申请中通过对终端节点、汇聚节点以及这两者之间无线通信的应用，解决了现有技术通过有线方式进行监测的过程中，导致的部署复杂、布线成本高、以及后期维护困难的问题。
实施例二：
图2为本申请实施例二提供的一种监测方法流程图。
如图2所示，该方法包括：
S101、应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与形变对应的桥梁应变信息。
在本申请实施例中，该应变片传感器包括：应变片以及外围电路，该应变片传感器通过应变片感知桥梁发生的形变，并由与该应变片相连的外围电路根据该应变片感知的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息。
S102、终端节点接收采集应变片传感器上的桥梁应变信息。
S103、汇聚节点利用无线通信协议，接收终端节点发送的桥梁应变信息。
S104、上位机显示接收到的汇聚节点发送的桥梁应变信息。
进一步的，在本申请实施例提供的一种监测方法中，还包括：通过路由节点接收终端节点发送的桥梁应变信息，并将接收到的终端节点发送的桥梁应变信息发送至汇聚节点。
本申请实施例提供一种监测方法，该方法首先通过应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与该形变对应的桥梁应变信息，然后将获取的桥梁应变信息通过有线方式传递到与其相连的终端节点，再由终端节点通过无线通信的方式将桥梁应变信息传递至汇聚节点，最后由汇聚节点将该桥梁应变信息发送至上位机进行显示，在本申请中通过对终端节点、汇聚节点以及这两者之间无线通信的应用，解决了现有技术通过有线方式进行监测的过程中，导致的部署复杂、布线成本高、以及后期维护困难的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种监测系统，其特征在于，包括：
设置于桥梁上，用于感知桥梁发生的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息的应变片传感器；
与所述应变片传感器相连接，用于采集所述应变片传感器上的桥梁应变信息的终端节点；
利用无线通信协议，接收所述终端节点发送的桥梁应变信息的汇聚节点；
与所述汇聚节点相连接，用于显示接收到的所述汇聚节点发送的桥梁应变信息的上位机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述应变片传感器包括：应变片以及外围电路，其中，
所述应变片用于感知桥梁发生的形变；
所述外围电路与所述应变片相连接，用于根据该应变片感知的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述外围电路为惠斯通电桥。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述终端节点包括CC2530芯片。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述汇聚节点包括CC2530芯片。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，所述汇聚节点通过串口与所述上位机相连接。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：路由节点，
所述路由节点分别与所述终端节点以及所述汇聚节点相连接。
8.一种监测方法，其特征在于，包括：
应变片传感器感知桥梁发生的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息；
终端节点采集所述应变片传感器上的桥梁应变信息；
汇聚节点利用无线通信协议，接收所述终端节点发送的桥梁应变信息；
上位机显示接收到的所述汇聚节点发送的桥梁应变信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述应变片传感器包括：应变片以及外围电路，其中，
所述应变片感知桥梁发生的形变；
所述外围电路根据该应变片感知的形变，获取与所述形变对应的桥梁应变信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：路由节点接收所述终端节点发送的桥梁应变信息，并将接收到的终端节点发送的桥梁应变信息发送至汇聚节点。
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