CN105741526A - 基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及其检测方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。它包括一体化采集终端和与其相对应的Lora传感器采集模块；一体化采集终端它包括FPGA控制器、Lora通信模块、Lora侦听模块、微控制器、声光报警器、LCD信息显示器；每个Lora传感器采集模块通过一体化采集终端上的独立的Lora通信模块进行一一对应的数据通信；FPGA控制器分别与Lora通信模块、Lora侦听模块和微控制器连接；声光报警器与微控制器连接，LCD信息显示器与微控制器连接。实现多测点的同步采集，提高所有传感器测点的采集频度，从而提高对高支模的监测可靠性和实时性。

Description

基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及检测方法，属于土木工程领域，应用于结构安全健康监测行业。
背景技术
现有技术：目前高支模监测系统主要分为有线监测和无线监测两种方式，有线监测能够实现不同测点的实施同步采集但系统安装部署复杂，而目前的无线方式，虽然能够省去在复杂现场布线的工作，减少系统部署的时间，但是目前无线方式只能实现某一时刻对其中一个测点进行测量的串行采集方式，降低了高支模监测的采集频率，无法实现多测点同步采集，从而降低了高支模安全监测的实时性和安全性。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置及检测方法，从而解决目前在无线监测高支模基础上，利用无线监测的便利性，再进一步实现多测点的同步采集，提高所有传感器测点的采集频度，从而提高对高支模的监测可靠性和实时性。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置：
它包括一体化采集终端和与其相对应的Lora传感器采集模块；
一体化采集终端它包括FPGA控制器、Lora通信模块、Lora侦听模块、微控制器、声光报警器、LCD信息显示器；
每个Lora传感器采集模块通过一体化采集终端上的独立的Lora通信模块进行一一对应的数据通信；
FPGA控制器分别与Lora通信模块、Lora侦听模块和微控制器连接；
声光报警器与微控制器连接，LCD信息显示器与微控制器连接。
一种基于Lora无线技术的高支模同步监测方法：
每个Lora传感器采集模块通过一体化采集终端上的独立的Lora通信模块进行一一对应的数据通信，同时一体化采集终端的FPGA控制器传输过来的数据进行分析并通过声光报警器报警或LCD信息显示器显示数据。
进一步的，一体化采集终端需要使用FPGA进行对多个Lora进行数据通信可逻辑控制，实现并行数据采集和传输的功能，数据汇总到FPGA内部后，FPGA再将并行数据通过高速串行接口发送给微控制器进行处理，微控制器接收到数据后，进行数据解析和与预警值判断，当测量数据超过预警值时，启动声光报警器进行报警，同时微控制器将采集到的实时数据显示到现场的LCD信息显示器上进行数据展示。
进一步的，FPGA控制器通过对Lora通信模块进行数据交互实现系统的并行同步采集；
进一步的，Lora侦听模块对现场电磁环境进行信道评估，并将干扰信道信息发送给微控制器进行工作信道的调整。
进一步的，每个Lora通信模块与Lora传感器采集模块一一对应并使用不重复的信道。
进一步的，FPGA控制器并行将每个Lora通信模块（2）采集到的数据串行发给微控制器。
本发明的原理：LoRa?技术是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控（FSK）调制作为物理层，因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。LoRa?是基于线性调频扩频调制，它保持了像FSK调制相同的低功耗特性，但明显地增加了通信距离，相比于传统的zigbee技术，它具有传输距离远、通信可靠性高、抗干扰能力强等优势，非常具备在高支模这种复杂工况环境下工作。本系统实现同步的原理是通过在采集主机上使用多个Lora模块与多个无线Lora传感器进行1对1的实时通信，虽然会略微增加成本，但是整个系统的可靠性和同步采集的实时性大大提高，同时在采集主机上额外增加一个Lora侦听器，用于侦听现场电磁环境的情况，如果出现同频干扰，则系统会自动根据侦听到的干扰频段调整被干扰的频段，从而提高系统抗干扰能力。
本发明的有益效果：本发明通过采用目前Lora无线技术，不仅在解决了无线信号在复杂工况下可靠通信的问题，而且通过使用1对1的无线通信，使得系统实现了同步高频度采集，极大地提高了系统的监测效率和监测效果，为可靠地预警高支模安全性提供了保障。
附图说明
图1为本发明的一体化采集终端框图；
图2为本发明高支模关键部位监测示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明进行详细描述：
一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置：
它包括一体化采集终端7和与其相对应的Lora传感器采集模块8；
一体化采集终端7它包括FPGA控制器1、Lora通信模块2、Lora侦听模块3、微控制器4、声光报警器5、LCD信息显示器6；
每个Lora传感器采集模块8通过一体化采集终端7上的独立的Lora通信模块2进行一一对应的数据通信；
FPGA控制器1分别与Lora通信模块2、Lora侦听模块3和微控制器4连接；
声光报警器5与微控制器4连接，LCD信息显示器6与微控制器4连接。
一种基于Lora无线技术的高支模同步监测方法：
每个Lora传感器采集模块8通过一体化采集终端7上的独立的Lora通信模块2进行一一对应的数据通信，同时一体化采集终端7的FPGA控制器1传输过来的数据进行分析并通过声光报警器5报警或LCD信息显示器6显示数据。
一体化采集终端需要使用FPGA进行对多个Lora进行数据通信可逻辑控制，实现并行数据采集和传输的功能，数据汇总到FPGA内部后，FPGA再将并行数据通过高速串行接口发送给微控制器进行处理，微控制器接收到数据后，进行数据解析和与预警值判断，当测量数据超过预警值时，启动声光报警器进行报警，同时微控制器将采集到的实时数据显示到现场的LCD信息显示器上进行数据展示。
FPGA控制器1通过对Lora通信模块2进行数据交互实现系统的并行同步采集。
Lora侦听模块3对现场电磁环境进行信道评估，并将干扰信道信息发送给微控制器4进行工作信道的调整。
每个Lora通信模块2与Lora传感器采集模块8一一对应并使用不重复的信道。
FPGA控制器1并行将每个Lora通信模块2采集到的数据串行发给微控制器4。
每个Lora传感器模块在高支模关键测点安装好后，需要配置一体化采集终端的每个Lora通信模块，每个Lora通信模块对应一个Lora传感器采集模块，所有Lora通信模块和对应的Lora传感器采集模块配好对后保证他们之间的信道是独立不重复的，同时系统会启动Lora侦听模块进行现场电磁环境的评估，监测现场是否有与已经配置好的Lora通信模块和对应的Lora传感器所使用的信道重叠，如果有，则需要更改该重叠信道，直到所有工作信道处于不受同频干扰的状态。

Claims (7)

1.一种基于Lora无线技术的高支模同步监测装置，其特征在于：
它包括一体化采集终端（7）和与其相对应的Lora传感器采集模块（8）；
一体化采集终端（7）它包括FPGA控制器（1）、Lora通信模块（2）、Lora侦听模块（3）、微控制器（4）、声光报警器（5）、LCD信息显示器（6）；
每个Lora传感器采集模块（8）通过一体化采集终端（7）上的独立的Lora通信模块（2）进行一一对应的数据通信；
FPGA控制器（1）分别与Lora通信模块（2）、Lora侦听模块（3）和微控制器（4）连接；
声光报警器（5）与微控制器（4）连接，LCD信息显示器（6）与微控制器（4）连接。
2.一种基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，该检测方法的特征在于：
每个Lora传感器采集模块（8）通过一体化采集终端（7）上的独立的Lora通信模块（2）进行一一对应的数据通信，同时一体化采集终端（7）的FPGA控制器（1）传输过来的数据进行分析并通过声光报警器（5）报警或LCD信息显示器（6）显示数据。
3.根据权利要求2所述的基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，其特征在于：
一体化采集终端需要使用FPGA进行对多个Lora进行数据通信可逻辑控制，实现并行数据采集和传输的功能，数据汇总到FPGA内部后，FPGA再将并行数据通过高速串行接口发送给微控制器进行处理，微控制器接收到数据后，进行数据解析和与预警值判断，当测量数据超过预警值时，启动声光报警器进行报警，同时微控制器将采集到的实时数据显示到现场的LCD信息显示器上进行数据展示。
4.根据权利要求2所述的基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，其特征在于：
FPGA控制器（1）通过对Lora通信模块（2）进行数据交互实现系统的并行同步采集。
5.根据权利要求2所述的基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，其特征在于：
Lora侦听模块（3）对现场电磁环境进行信道评估，并将干扰信道信息发送给微控制器（4）进行工作信道的调整。
6.根据权利要求2所述的基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，其特征在于：
每个Lora通信模块（2）与Lora传感器采集模块（8）一一对应并使用不重复的信道。
7.根据权利要求2所述的基于Lora无线技术的高支模同步监测方法，其特征在于：
FPGA控制器（1）并行将每个Lora通信模块（2）采集到的数据串行发给微控制器（4）。
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