CN111042002B - 一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统和方法，包括：传感器、AD转换器、控制模块、ZigBEE、蓝牙模块、第一天线、锂电池、DC‑DCbuck变换器、第二天线、PC/FPGA；所述传感器用于检测桥梁模板的数据，将所述数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈，所述控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC‑DCbuck变换器，所述DC‑DCbuck变换器用于将所述锂电池的进行DC转换后给所述传感器、AD转换器、ZigBEE、蓝牙模块供电。本发明实现针对桥梁模板进行物联网的方式进行准确的监测和安全控制。
Description
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统和方法。
背景技术
随着物联网的不断发展，通过物联网的方式将各种各样的物体连接到互联网上，实现对现有物体的准确监控，一方面能够节约人力成，另一方面能够快速得出当前物体的工作状态，通过工作状态进行安全稳定性分析，提升工作效率，在桥梁施工过程中，模板的作用是不容忽视的，它能够实现模板内形状的成型支撑，目前，根据桥梁建造的需求，出现了各种各样的模板，目前的模板一般是钢模板，相比之前的木模板已大大提升了其安全性，但是，由于模板使用钢结构，长期使用过程中必然也会导致生锈等问题，由于生锈伴随着就是桥梁模板的承载力会发生变换，如何针对桥梁模板的承载力进行安全监控，这是避免施工过程中的难点，由于物联网技术的改进，如何充分利用物联网技术实现桥梁模板放置时的安全，以及桥梁模板使用时的安全，这是需要重点研究的。
发明内容
本发明公开了一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统，包括：传感器、AD转换器、控制模块、ZigBEE、蓝牙模块、第一天线、锂电池、DC-DCbuck变换器、第二天线、PC/FPGA；所述传感器用于检测桥梁模板的数据，将所述数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈，所述控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，所述DC-DCbuck变换器用于将所述锂电池的进行DC转换后给所述传感器、AD转换器、ZigBEE、蓝牙模块供电。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述传感器包括压力传感器和图像传感器，所述压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，所述图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述AD转换器包括用于将所述压力传感器采样的所述桥梁模板的荷载量进行AD转换。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述图像传感器采集桥梁模板的图像作为原始数据，将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，DC-DCbuck变换器包括：开关管3M1-3M10、电流源I1-I2、电容C1，开关管3M1一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M2的一非可控端和开关管3M8的一非可控端；开关管3M2的另一非可控端接地，开关管3M1和开关管3M2的可控端均连接控制模块和开关管3M3，所述开关管3M1和所述开关管3M2的可控端接收不同的所述控制模块的控制信号，所述开关管3M3接收与开关管3M1可控端相同的控制信号；开关管3M3的一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M4和开关管3M6的一非可控端，开关管3M4的另一非可控端连接开关管3M5的一非可控端和可控端，开关管3M5另一非可控端分别连接电容C1的一端，电流源I1的一端，以及控制模块的输入端，电容C1和电流源I1的另一端接地；开关管3M6的另一端分别连接开关管3M4的可控端和开关管3M7的一非可控端，开关管3M7的另一非可控端接地，开关管3M7的可控端分别连接开关管3M9和开关管3M10的可控端，开关管3M6的可控端分别连接开关管3M8的可控端和另一非可控端，开关管3M8的另一非可控端连接开关管3M9的一非可控端，开关管3M9的另一非可控端接地，开关管3M10的一非可控端连接电流源I2，另一非可控端接地，所述开关管3M5的另一非可控端用于反馈电压给所述控制模块。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述AD转为双通道AD可调转换器，能够根据处理模块的控制命令改变转换效率和精度。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述AD转换器包括：上通道和下通道，所述上通道包括：开关管1M1-1M14，电阻1R1，可调电阻1R2，乘法器1U1，与非门1U2，缓冲器1U3，或门U4，非门1U5；所述下通道包括：开关管2M1-2M14，可调电阻2R1，电阻1R2，乘法器2U1，与非门2U2，缓冲器2U3，非门2U5；
所述上通道的连接关系为：所述电阻1R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接可调电阻1R2的一端，可调电阻1R2的另一端接地，所述可调电阻1R2接收控制模块的调节控制，开关管1M1的一非可控端分别接电阻1R2的另一端和开关管1M2的一非可控端，开关管1M1的另一非可控端连接开关管1M2的另一非可控端，开关管1M1的可控端分别连接开关管1M9、开关管1M11、开关管1M3的可控端和非门1U5的输出端，开关管1M3的一非可控端分别连接开关1M4的一非可控端和传感器，开关管1M3的另一非可控端分别连接开关管1M4的另一非可控端和开关管1M6的可控端，开关管1M4的可控端连接外部CLK以及开关管1M10的可控端，开关管1M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管1M6、开关管1M8的一非可控端，开关管1M6的另一非可控端连接开关管1M5的一非可控端，开关管1M5的另一非可控端连接开关管1M9的一非可控端，开关管1M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M5和开关管1M6的可控端相互连接，开关管1M8的另一非可控端连接开关管1M7的一非可控端，开关管1M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管1M7和开关管1M8的可控端相互连接，并连接开关管1M12和开关管1M13的可控端，开关管1M5和开关管1M6的可控端连接开关管1M8的另一非可控端；开关管1M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M11的另一非可控端连接开关管1M12的一非可控端，开关管1M12的另一非可控端分别连接乘法器1U1的输入端和开关管1M13、开关管1M14的一非可控端、与非门1U2的一输入端，开关管1M13、开关管1M14的另一非可控端接地；乘法器1U1的输出端分别连接与非门1U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门1U2的输出端连接缓冲器1U3的输入端，缓冲器1U3的输出端连接或门U4的一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门1U5的输入端连接外部CLK；
所述下通道的连接关系为：所述可调电阻2R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接电阻2R2的一端，电阻2R2的另一端接地，所述可调电阻2R1接收控制模块的调节控制，开关管2M1的一非可控端分别接可调电阻2R2的另一端和开关管2M2的一非可控端，开关管2M1的另一非可控端连接开关管2M2的另一非可控端，开关管2M1的可控端分别连接开关管2M9、开关管2M11、开关管2M3的可控端和非门2U5的输出端，开关管2M3的一非可控端分别连接开关2M4的一非可控端和传感器，开关管2M3的另一非可控端分别连接开关管2M4的另一非可控端和开关管2M6的可控端，开关管2M4的可控端连接外部CLK以及开关管2M10的可控端，开关管2M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管2M6、开关管2M8的一非可控端，开关管2M6的另一非可控端连接开关管2M5的一非可控端，开关管2M5的另一非可控端连接开关管2M9的一非可控端，开关管21M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M5和开关管2M6的可控端相互连接，开关管2M8的另一非可控端连接开关管2M7的一非可控端，开关管2M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管2M7和开关管2M8的可控端相互连接，并连接开关管2M12和开关管2M13的可控端，开关管2M5和开关管2M6的可控端连接开关管2M8的另一非可控端；开关管2M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M11的另一非可控端连接开关管2M12的一非可控端，开关管2M12的另一非可控端分别连接乘法器2U1的输入端和开关管2M13、开关管2M14的一非可控端、与非门2U2的一输入端，开关管2M13、开关管2M14的另一非可控端接地；乘法器2U1的输出端分别连接与非门2U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门2U2的输出端连接缓冲器2U3的输入端，缓冲器2U3的输出端连接或门U4的另一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门2U5的输入端连接外部CLK；
所述乘法器1U1和乘法器1U2接收所述控制模块的乘数大小的调节，所述DC-DCbuck变换器连接所述控制模块。
如上述任意一项所述的一种基于物联网的桥梁模板放置平台方法，包括如下步骤：
通过压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，通过图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
将所述压力数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈；
将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态，所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储；
通过控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，根据所述PC/FPGA反馈的压力数据是否超过压力阈值，如果超过，则控制模块调整AD转换器的转换精度，并同时控制所述DC-DCbuck变换器供电的精度，通过减小DC-DCbuck变换器的输出纹波，匹配所述AD转换器精度切换的供电需求。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台方法，所述将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态具体包括：将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态。
为解决上述技术问题：本发明提出一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统和方法，通过针对桥梁模板的压力数据和锈迹数据进行传感采集，并通过物联网的方式，通过无线方式传输到PC/FPGA，并能够进行现场控制，针对采集的数据进行现场响应，通过控制模块进行现场匹配控制，实现针对桥梁模板进行物联网的方式进行准确的监测和安全控制。作为本发明的主要改进点在于，能够将桥梁模板的压力数据和锈迹数据快速转换为计算机能够识别的数字数据，实现物体与网络互连，起到快速进行桥梁模板状态的分析；作为本发明的另一改进点在于设置双通道AD转换器，由于AD的比较器需求速度分别减半，能够获得更高的精度，并且能够针对精度进行动态调节和反馈，提高了AD转换的准确性和效率。作为本发明的又一改进方式是，是根据采集数据反馈的状态，改变或调节AD转换的的采样精度，同时通过控制模块实现给AD转换器供电的DC模块能够适应性改变DC转换的精度，使AD转换器供电的电源能够满足AD转换器的精度，提高采样的准确性，方便通过物联网的方式准确进行桥梁模板的快速和准确的分析。
附图说明
图1为本发明一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统的示意图。
图2为本发明DC-DCbuck变换器的示意图。
图3为本发明高精度可控AD转换器的示意图。
图4为本发明基于物联网的桥梁模板放置平台方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，为本发明公开了一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统，包括：传感器、AD转换器、控制模块、ZigBEE、蓝牙模块、第一天线、锂电池、DC-DCbuck变换器、第二天线、PC/FPGA；所述传感器用于检测桥梁模板的数据，将所述数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈，所述控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，所述DC-DCbuck变换器用于将所述锂电池的进行DC转换后给所述传感器、AD转换器、ZigBEE、蓝牙模块供电。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述传感器包括压力传感器和图像传感器，所述压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，所述图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述AD转换器包括用于将所述压力传感器采样的所述桥梁模板的荷载量进行AD转换。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述图像传感器采集桥梁模板的图像作为原始数据，将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储。
如图2所示，为本发明DC-DCbuck变换器的示意图。所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，DC-DCbuck变换器包括：开关管3M1-3M10、电流源I1-I2、电容C1，开关管3M1一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M2的一非可控端和开关管3M8的一非可控端；开关管3M2的另一非可控端接地，开关管3M1和开关管3M2的可控端均连接控制模块和开关管3M3，所述开关管3M1和所述开关管3M2的可控端接收不同的所述控制模块的控制信号，所述开关管3M3接收与开关管3M1可控端相同的控制信号；开关管3M3的一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M4和开关管3M6的一非可控端，开关管3M4的另一非可控端连接开关管3M5的一非可控端和可控端，开关管3M5另一非可控端分别连接电容C1的一端，电流源I1的一端，以及控制模块的输入端，电容C1和电流源I1的另一端接地；开关管3M6的另一端分别连接开关管3M4的可控端和开关管3M7的一非可控端，开关管3M7的另一非可控端接地，开关管3M7的可控端分别连接开关管3M9和开关管3M10的可控端，开关管3M6的可控端分别连接开关管3M8的可控端和另一非可控端，开关管3M8的另一非可控端连接开关管3M9的一非可控端，开关管3M9的另一非可控端接地，开关管3M10的一非可控端连接电流源I2，另一非可控端接地，所述开关管3M5的另一非可控端用于反馈电压给所述控制模块。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述AD转为双通道AD可调转换器，能够根据处理模块的控制命令改变转换效率和精度。
如图3所示，为本发明高精度可控AD转换器的示意图。所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，所述AD转换器包括：上通道和下通道，所述上通道包括：开关管1M1-1M14，电阻1R1，可调电阻1R2，乘法器1U1，与非门1U2，缓冲器1U3，或门U4，非门1U5；所述下通道包括：开关管2M1-2M14，可调电阻2R1，电阻1R2，乘法器2U1，与非门2U2，缓冲器2U3，非门2U5；
所述上通道的连接关系为：所述电阻1R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接可调电阻1R2的一端，可调电阻1R2的另一端接地，所述可调电阻1R2接收控制模块的调节控制，开关管1M1的一非可控端分别接电阻1R2的另一端和开关管1M2的一非可控端，开关管1M1的另一非可控端连接开关管1M2的另一非可控端，开关管1M1的可控端分别连接开关管1M9、开关管1M11、开关管1M3的可控端和非门1U5的输出端，开关管1M3的一非可控端分别连接开关1M4的一非可控端和传感器，开关管1M3的另一非可控端分别连接开关管1M4的另一非可控端和开关管1M6的可控端，开关管1M4的可控端连接外部CLK以及开关管1M10的可控端，开关管1M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管1M6、开关管1M8的一非可控端，开关管1M6的另一非可控端连接开关管1M5的一非可控端，开关管1M5的另一非可控端连接开关管1M9的一非可控端，开关管1M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M5和开关管1M6的可控端相互连接，开关管1M8的另一非可控端连接开关管1M7的一非可控端，开关管1M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管1M7和开关管1M8的可控端相互连接，并连接开关管1M12和开关管1M13的可控端，开关管1M5和开关管1M6的可控端连接开关管1M8的另一非可控端；开关管1M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M11的另一非可控端连接开关管1M12的一非可控端，开关管1M12的另一非可控端分别连接乘法器1U1的输入端和开关管1M13、开关管1M14的一非可控端、与非门1U2的一输入端，开关管1M13、开关管1M14的另一非可控端接地；乘法器1U1的输出端分别连接与非门1U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门1U2的输出端连接缓冲器1U3的输入端，缓冲器1U3的输出端连接或门U4的一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门1U5的输入端连接外部CLK；
所述下通道的连接关系为：所述可调电阻2R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接电阻2R2的一端，电阻2R2的另一端接地，所述可调电阻2R1接收控制模块的调节控制，开关管2M1的一非可控端分别接可调电阻2R2的另一端和开关管2M2的一非可控端，开关管2M1的另一非可控端连接开关管2M2的另一非可控端，开关管2M1的可控端分别连接开关管2M9、开关管2M11、开关管2M3的可控端和非门2U5的输出端，开关管2M3的一非可控端分别连接开关2M4的一非可控端和传感器，开关管2M3的另一非可控端分别连接开关管2M4的另一非可控端和开关管2M6的可控端，开关管2M4的可控端连接外部CLK以及开关管2M10的可控端，开关管2M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管2M6、开关管2M8的一非可控端，开关管2M6的另一非可控端连接开关管2M5的一非可控端，开关管2M5的另一非可控端连接开关管2M9的一非可控端，开关管21M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M5和开关管2M6的可控端相互连接，开关管2M8的另一非可控端连接开关管2M7的一非可控端，开关管2M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管2M7和开关管2M8的可控端相互连接，并连接开关管2M12和开关管2M13的可控端，开关管2M5和开关管2M6的可控端连接开关管2M8的另一非可控端；开关管2M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M11的另一非可控端连接开关管2M12的一非可控端，开关管2M12的另一非可控端分别连接乘法器2U1的输入端和开关管2M13、开关管2M14的一非可控端、与非门2U2的一输入端，开关管2M13、开关管2M14的另一非可控端接地；乘法器2U1的输出端分别连接与非门2U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门2U2的输出端连接缓冲器2U3的输入端，缓冲器2U3的输出端连接或门U4的另一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门2U5的输入端连接外部CLK；
所述乘法器1U1和乘法器1U2接收所述控制模块的乘数大小的调节，所述DC-DCbuck变换器连接所述控制模块。
如图4所示，为本发明基于物联网的桥梁模板放置平台方法的示意图，包括如下步骤：
通过压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，通过图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
将所述压力数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈；
将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态，所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储；
通过控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，根据所述PC/FPGA反馈的压力数据是否超过压力阈值，如果超过，则控制模块调整AD转换器的转换精度，并同时控制所述DC-DCbuck变换器供电的精度，通过减小DC-DCbuck变换器的输出纹波，匹配所述AD转换器精度切换的供电需求。
所述的基于物联网的桥梁模板放置平台方法，所述将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态具体包括：将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态。
本发明提出一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统和方法，通过针对桥梁模板的压力数据和锈迹数据进行传感采集，并通过物联网的方式，通过无线方式传输到PC/FPGA，并能够进行现场控制，针对采集的数据进行现场响应，通过控制模块进行现场匹配控制，实现针对桥梁模板进行物联网的方式进行准确的监测和安全控制。作为本发明的主要改进点在于，能够将桥梁模板的压力数据和锈迹数据快速转换为计算机能够识别的数字数据，实现物体与网络互连，起到快速进行桥梁模板状态的分析；作为本发明的另一改进点在于设置双通道AD转换器，由于AD的比较器需求速度分别减半，能够获得更高的精度，并且能够针对精度进行动态调节和反馈，提高了AD转换的准确性和效率。作为本发明的又一改进方式是，是根据采集数据反馈的状态，改变或调节AD转换的采样精度，同时通过控制模块实现给AD转换器供电的DC模块能够适应性改变DC转换的精度，使AD转换器供电的电源能够满足AD转换器的精度，提高采样的准确性，方便通过物联网的方式准确进行桥梁模板的快速和准确的分析。
Claims (7)
1.一种基于物联网的桥梁模板放置平台系统，其特征在于，包括：传感器、AD转换器、控制模块、ZigBEE、蓝牙模块、第一天线、锂电池、DC-DCbuck变换器、第二天线、PC/FPGA；所述传感器用于检测桥梁模板的数据，将所述数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈，所述控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，所述DC-DCbuck变换器用于将所述锂电池的进行DC转换后给所述传感器、AD转换器、ZigBEE、蓝牙模块供电；所述AD转换器包括：上通道和下通道，所述上通道包括：开关管1M1-1M14，电阻1R1，可调电阻1R2，乘法器1U1，与非门1U2，缓冲器1U3，或门U4，非门1U5；所述下通道包括：开关管2M1-2M14，可调电阻2R1，电阻1R2，乘法器2U1，与非门2U2，缓冲器2U3，非门2U5；
所述上通道的连接关系为：所述电阻1R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接可调电阻1R2的一端，可调电阻1R2的另一端接地，所述可调电阻1R2接收控制模块的调节控制，开关管1M1的一非可控端分别接电阻1R2的另一端和开关管1M2的一非可控端，开关管1M1的另一非可控端连接开关管1M2的另一非可控端，开关管1M1的可控端分别连接开关管1M9、开关管1M11、开关管1M3的可控端和非门1U5的输出端，开关管1M3的一非可控端分别连接开关1M4的一非可控端和传感器，开关管1M3的另一非可控端分别连接开关管1M4的另一非可控端和开关管1M6的可控端，开关管1M4的可控端连接外部CLK以及开关管1M10的可控端，开关管1M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管1M6、开关管1M8的一非可控端，开关管1M6的另一非可控端连接开关管1M5的一非可控端，开关管1M5的另一非可控端连接开关管1M9的一非可控端，开关管1M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M5和开关管1M6的可控端相互连接，开关管1M8的另一非可控端连接开关管1M7的一非可控端，开关管1M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管1M7和开关管1M8的可控端相互连接，并连接开关管1M12和开关管1M13的可控端，开关管1M5和开关管1M6的可控端连接开关管1M8的另一非可控端；开关管1M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管1M11的另一非可控端连接开关管1M12的一非可控端，开关管1M12的另一非可控端分别连接乘法器1U1的输入端和开关管1M13、开关管1M14的一非可控端、与非门1U2的一输入端，开关管1M13、开关管1M14的另一非可控端接地；乘法器1U1的输出端分别连接与非门1U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门1U2的输出端连接缓冲器1U3的输入端，缓冲器1U3的输出端连接或门U4的一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门1U5的输入端连接外部CLK；
所述下通道的连接关系为：所述可调电阻2R1一端连接所述DC-DCbuck变换器，另一端连接电阻2R2的一端，电阻2R2的另一端接地，所述可调电阻2R1接收控制模块的调节控制，开关管2M1的一非可控端分别接可调电阻2R2的另一端和开关管2M2的一非可控端，开关管2M1的另一非可控端连接开关管2M2的另一非可控端，开关管2M1的可控端分别连接开关管2M9、开关管2M11、开关管2M3的可控端和非门2U5的输出端，开关管2M3的一非可控端分别连接开关2M4的一非可控端和传感器，开关管2M3的另一非可控端分别连接开关管2M4的另一非可控端和开关管2M6的可控端，开关管2M4的可控端连接外部CLK以及开关管2M10的可控端，开关管2M10的一非可控端接地，另一非可控端分别连接开关管2M6、开关管2M8的一非可控端，开关管2M6的另一非可控端连接开关管2M5的一非可控端，开关管2M5的另一非可控端连接开关管2M9的一非可控端，开关管21M9的另一非可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M5和开关管2M6的可控端相互连接，开关管2M8的另一非可控端连接开关管2M7的一非可控端，开关管2M7的另一非可控端连接开关管的一非可控端；开关管2M7和开关管2M8的可控端相互连接，并连接开关管2M12和开关管2M13的可控端，开关管2M5和开关管2M6的可控端连接开关管2M8的另一非可控端；开关管2M11的一可控端连接所述DC-DCbuck变换器，开关管2M11的另一非可控端连接开关管2M12的一非可控端，开关管2M12的另一非可控端分别连接乘法器2U1的输入端和开关管2M13、开关管2M14的一非可控端、与非门2U2的一输入端，开关管2M13、开关管2M14的另一非可控端接地；乘法器2U1的输出端分别连接与非门2U2的另一输入端和传感器的反馈端，与非门2U2的输出端连接缓冲器2U3的输入端，缓冲器2U3的输出端连接或门U4的另一输入端，或门U4输出端连接控制模块；非门2U5的输入端连接外部CLK；
所述乘法器1U1和乘法器1U2接收所述控制模块的乘数大小的调节，所述DC-DCbuck变换器连接所述控制模块。
2.如权利要求1所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，其特征在于，所述传感器包括压力传感器和图像传感器，所述压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，所述图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述AD转换器包括用于将所述压力传感器采样的所述桥梁模板的荷载量进行AD转换。
3.如权利要求2所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，其特征在于，所述图像传感器采集桥梁模板的图像作为原始数据，将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态；
所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储。
4.如权利要求3所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，其特征在于，DC-DCbuck变换器包括：开关管3M1-3M10、电流源I1-I2、电容C1，开关管3M1一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M2的一非可控端和开关管3M8的一非可控端；开关管3M2的另一非可控端接地，开关管3M1和开关管3M2的可控端均连接控制模块和开关管3M3，所述开关管3M1和所述开关管3M2的可控端接收不同的所述控制模块的控制信号，所述开关管3M3接收与开关管3M1可控端相同的控制信号；开关管3M3的一非可控端连接电池B1的正极，另一非可控端分别连接开关管3M4和开关管3M6的一非可控端，开关管3M4的另一非可控端连接开关管3M5的一非可控端和可控端，开关管3M5另一非可控端分别连接电容C1的一端，电流源I1的一端，以及控制模块的输入端，电容C1和电流源I1的另一端接地；开关管3M6的另一端分别连接开关管3M4的可控端和开关管3M7的一非可控端，开关管3M7的另一非可控端接地，开关管3M7的可控端分别连接开关管3M9和开关管3M10的可控端，开关管3M6的可控端分别连接开关管3M8的可控端和另一非可控端，开关管3M8的另一非可控端连接开关管3M9的一非可控端，开关管3M9的另一非可控端接地，开关管3M10的一非可控端连接电流源I2，另一非可控端接地，所述开关管3M5的另一非可控端用于反馈电压给所述控制模块。
5.如权利要求4所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统，其特征在于，所述AD转换器为双通道AD可调转换器，能够根据处理模块的控制命令改变转换效率和精度。
6.如权利要求3所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过压力传感器用于监测所述桥梁模板的压力数据，通过图像传感器用于监测桥梁模板的表面腐蚀状态；
将所述压力数据通过AD转换器进行模式转换后，通过所述ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将数据传输到所述PC/FPGA，所述PC/FPGA与所述控制模块进行数据反馈；
将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态，所述PC/FPGA将接收到的图像数据按照时间对应关系与所述控制模块获得增强数据的桥梁模板的表面腐蚀状态进行匹配，并将匹配的结果进行存储；
通过控制模块用于控制所述AD转换器和所述DC-DCbuck变换器，根据所述PC/FPGA反馈的压力数据是否超过压力阈值，如果超过，则控制模块调整AD转换器的转换精度，并同时控制所述DC-DCbuck变换器供电的精度，通过减小DC-DCbuck变换器的输出纹波，匹配所述AD转换器精度切换的供电需求。
7.如权利要求6所述的基于物联网的桥梁模板放置平台系统的方法，其特征在于，所述将图像数据通过所述控制模块进行神经网络分析，确定桥梁模板的表面腐蚀状态具体包括：将所述原始数据传输到所述输入到所述AD转换器，所述AD转换器将所述原始数据进行模数转换后，得到图像数字信号，分别输入到所述控制模块，以及通过ZigBEE或者所述蓝牙模块传输到所述第一天线，所述第一天线与所述第二天线进行数据传输，所述第二天线将图像数据传输到所述PC/FPGA；所述控制模块将原始图像数字信号进行图像分割，然后将分割后的图像作为神经网络的训练数据集进行训练初值，在所述训练初值中进行图像的水平和竖直方向的翻转，调整光照以在图像的像素上添加随机高斯噪声，获得增强数据，通过所述增强数据确定桥梁模板的表面腐蚀状态。
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