CN109853360A - 一种智慧梁板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种智慧梁板，包括压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统；无线通信系统，用于将中央处理系统与远程控制端实现连接，实现远程监控，太阳能发电系统用于供给供给用电，直接利用太阳能，节省了能源，并且太阳能发电系统连接的电源设有反向漏电保护电路，大大增加了野外环境下的使用寿命要长。本发明在我们现有钢筋混凝土预制梁板内部安装传感器、芯片等设备，采集预制梁板在桥梁运营过程中产生的应力、应变、位移等参数，这些数据通过芯片传给电信基站，基站再把数据传回给公司总部的远程控制端，远程控制端发现异常数据时候会报警，具有很强的创造性。

Description

一种智慧梁板

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种智慧梁板。

背景技术

预制桥梁梁板是桥梁的主要承重结构之一，它直接承载着车辆、行人等产生的荷载，关系到桥梁运营安全。目前市场上销售的预制桥梁梁板产品都不具备监测功能，如梁板出现裂缝、钢筋被腐蚀、位移、挠度过大等情况会影响结构安全，但这些情况必须由检测人员带设备到预制桥梁梁板底部去检查，不仅非常的不便而且安全隐患比较大，因此本申请提出一种可以自动监测梁板状况的智慧梁板以解决上述缺陷。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智慧梁板，本发明在我们现有钢筋混凝土预制梁板内部安装传感器、芯片等设备，采集预制梁板在桥梁运营过程中产生的应力、应变、位移等参数，这些数据通过芯片传给电信基站，基站再把数据传回给公司总部的远程控制端，远程控制端发现异常数据(表示桥梁梁板有危险了)时候会报警。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种智慧梁板，包括钢筋混凝土预制梁板，其特征在于：包括压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统；所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均设置在所述钢筋混凝土预制梁板内，所述太阳能发电系统的太阳能板设置在所述钢筋混凝土预制梁板外部，所述太阳能发电系统与电源相连，所述中央处理系统通过无线通信系统与远程控制端相连，所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均与can总线系统相连，所述can总线与所述中央处理系统相连，所述远程控制端设有报警系统。

优选的，所述位移感应系统包括容纳腔、金属球、感应头和传输线，所述金属球设置在所述容纳腔内，所述感应头与传输线一端相连并设置在所述容纳腔内，所述容纳腔与传输线另外一端相连，所述传输线与模数转换器相连，所述模数转换器与所述中央处理系统相连。

优选的，所述压力感应系统由压力膜片通过密封液给硅膜片压力，当单晶硅片受到该压力时会因差压而变形，H型振子一个受到压力，另一个受到拉力；则拉力会使H型振子的固有频率发生变化，通过两个振子的频率差检测出差压。

优选的，所述温湿度感应系统包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A/D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。

优选的，所述太阳能发电系统包括太阳能板、充电控制器和逆变器；所述太阳能板通过所述充电控制器与所述逆变器相连，所述逆变器与所述电源相连。

优选的，所述电源分别与所述压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统相连。

优选的，所述电源连接有反向漏电保护电路，所述反向漏电保护电路中，当开关S1关闭时，电源从电池断开，电池无电流，使用太阳能电池板时，如果使用相同的布局，则太阳能板电压降至电池电压以下时开关体二极管开启。

优选的，所述can总线输入和输出引脚分别连接收发器的txd和rxd引脚，pt2用来控制数据接收与发送，当pt2为低电平时，采集接收数据，当pt2为高电平时，发送数据。

(三)有益效果

本发明设置压力感应系统由压力膜片通过密封液给硅膜片压力，当单晶硅片受到该压力时会因差压而变形，H型振子一个受到压力，另一个受到拉力；所述拉力会使H型振子的固有频率发生变化，通过两个振子的频率差检测出差压，精度十分高，并且通过模数转换器可及时将检测的压力数据传送至远程控制端，若此时的压力数据异常，远程控制端会及时控制报警器发出警报，防止灾难的发生，及时做好防御准备。设置整栋感应系统，利用金属球收到振动滚动的原理，当振动发生时，金属球会撞击探测头，此时接通形成回路，传输线会及时将振动信号传送至中央处理系统处，实现振动的实时监控，亦是为了意外发生做出及时的监控，做好防御。设置温湿度传感器，对钢筋混凝土预制梁板的温湿度进行实时监控，当温湿度数据异常，可能会影响钢筋混凝土预制梁板的正常使用时，此时温湿度传感器会及时发送警报信号至中央处理系统，中央处理系统及时控制报警器发出警报。设置无线通信系统，用于将中央处理系统与远程控制端实现连接，及时传输数据或控制信号，实现远程监控，便于远程控制端及时作出应对。设置太阳能发电系统用于供给供给用电，直接利用太阳能，节省了能源，并且太阳能发电系统连接的电源设有反向漏电保护电路，大大增加了野外环境下的使用寿命要长。

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是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的位移感应系统结构原理图；

图3是本发明的can总线电路原理图；

图4是本发明的温湿度传感器电路原理图；

图5是本发明的反向漏电保护电路原理图；

图中的标号分别代表：

1、传输线；2、金属球；3、容纳腔；4、感应头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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1：

如图1所示的一种智慧梁板，包括钢筋混凝土预制梁板，包括压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统；所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均设置在所述钢筋混凝土预制梁板内，所述太阳能发电系统的太阳能板设置在所述钢筋混凝土预制梁板外部，所述太阳能发电系统与电源相连，所述中央处理系统通过无线通信系统与远程控制端相连，所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均与can总线系统相连，所述can总线与所述中央处理系统相连，所述远程控制端设有报警系统。can总线输入和输出引脚分别连接收发器的txd和rxd引脚，pt2用来控制数据接收与发送，当pt2为低电平时，接收数据，当pt2为高电平时，发送数据。

位移感应系统包括容纳腔、金属球、感应头和传输线，所述金属球设置在所述容纳腔内，所述感应头与传输线一端相连并设置在所述容纳腔内，所述容纳腔与传输线另外一端相连，所述传输线与模数转换器相连，所述模数转换器与所述中央处理系统相连。

压力感应系统由压力膜片通过密封液给硅膜片压力，当单晶硅片受到该压力时会因差压而变形，H型振子一个受到压力，另一个受到拉力；则拉力会使H型振子的固有频率发生变化，通过两个振子的频率差检测出差压。

温湿度感应系统包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A/D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。

太阳能发电系统包括太阳能板、充电控制器和逆变器；所述太阳能板通过所述充电控制器与所述逆变器相连，所述逆变器与所述电源相连。

电源分别与所述压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统相连。电源连接有反向漏电保护电路，所述反向漏电保护电路中，当开关S1关闭时，电源从电池断开，电池无电流，使用太阳能电池板时，如果使用相同的布局，则太阳能板电压降至电池电压以下时开关体二极管开启。

实施例2：

本发明设置压力感应系统由压力膜片通过密封液给硅膜片压力，当单晶硅片受到该压力时会因差压而变形，H型振子一个受到压力，另一个受到拉力；所述拉力会使H型振子的固有频率发生变化，通过两个振子的频率差检测出差压，精度十分高，并且通过模数转换器可及时将检测的压力数据传送至远程控制端，若此时的压力数据异常，远程控制端会及时控制报警器发出警报，防止灾难的发生，及时做好防御准备。

设置位移感应系统，利用金属球受到振动滚动的原理，当振动位移发生时，金属球会撞击探测头，此时接通形成回路，传输线会及时将振动信号传送至中央处理系统处，实现振动的实时监控，亦是为了意外发生做出及时的监控，做好防御。

设置温湿度传感器，对钢筋混凝土预制梁板的温湿度进行实时监控，当温湿度数据异常，可能会影响钢筋混凝土预制梁板的正常使用时，此时温湿度传感器会及时发送警报信号至中央处理系统，中央处理系统及时控制报警器发出警报。

设置无线通信系统，用于将中央处理系统与远程控制端实现连接，及时传输数据或控制信号，实现远程监控，便于远程控制端及时作出应对。

设置太阳能发电系统用于供给用电，直接利用太阳能，节省了能源，并且太阳能发电系统连接的电源设有反向漏电保护电路，大大增加了野外环境下的使用寿命要长。

本发明在我们现有钢筋混凝土预制梁板内部安装传感器、芯片等设备，采集预制梁板在桥梁运营过程中产生的应力、应变、位移等参数，这些数据通过芯片传给电信基站，基站再把数据传回给公司总部的远程控制端，远程控制端发现异常数据(表示桥梁梁板有危险了)时候会报警，具有很强的创造性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种智慧梁板，包括钢筋混凝土预制梁板，其特征在于：包括压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统；所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均设置在所述钢筋混凝土预制梁板内，所述太阳能发电系统的太阳能板设置在所述钢筋混凝土预制梁板外部，所述太阳能发电系统与电源相连，所述中央处理系统通过无线通信系统与远程控制端相连，所述压力感应系统、位移感应系统和温湿度感应系统均与can总线系统相连，所述can总线与所述中央处理系统相连，所述远程控制端设有报警系统。

2.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述位移感应系统包括容纳腔、金属球、感应头和传输线，所述金属球设置在所述容纳腔内，所述感应头与传输线一端相连并设置在所述容纳腔内，所述容纳腔与传输线另外一端相连，所述传输线与模数转换器相连，所述模数转换器与所述中央处理系统相连。

3.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述压力感应系统由压力膜片通过密封液给硅膜片压力，当单晶硅片受到该压力时会因差压而变形，H型振子一个受到压力，另一个受到拉力；则拉力会使H型振子的固有频率发生变化，通过两个振子的频率差检测出差压。

4.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述温湿度感应系统包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号,该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进入一个14位的A/D转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。

5.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述太阳能发电系统包括太阳能板、充电控制器和逆变器；所述太阳能板通过所述充电控制器与所述逆变器相连，所述逆变器与所述电源相连。

6.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述电源分别与所述压力感应系统、位移感应系统、温湿度感应系统、无线通信系统、太阳能发电系统和中央处理系统相连。

7.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述电源连接有反向漏电保护电路，所述反向漏电保护电路中，当开关S1关闭时，电源从电池断开，电池无电流，使用太阳能电池板时，如果使用相同的布局，则太阳能板电压降至电池电压以下时开关体二极管开启。

8.根据权利要求1所述的智慧梁板，其特征在于：所述can总线输入和输出引脚分别连接收发器的txd和rxd引脚，pt2用来控制数据接收与发送，当pt2为低电平时，采集接收数据，当pt2为高电平时，发送数据。