CN111754745A - 振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法，振弦传感器智能无线监测终端主要包括终端主板、电源和壳体，振弦传感器智能无线监测系统，主要包括振弦传感器智能无线监测终端、振弦传感器和服务平台；本发明能够解决传统振弦传感器无线监测终端和系统，日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾及其他问题，能够显著提高其使用实施便捷性、运行可靠性，及其智能化水平，并降低了生产使用成本。

Description

振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及振弦传感器智能无线监测终端和系统及两者的工作方法，能够实现超低功耗控制、长时间无线检测，并具有视检测情况自动调整振弦传感器信号采集频率、自动调用产品出厂标定的基本参数信息、即插即用等功能，从而具有实施方便、可靠性高和成本低廉等优点。

背景技术

在目前的交通领域隧道桥梁和建筑领域基坑的建设过程中，广泛使用振弦传感器，用于监测施工过程中内支撑轴力监测、支护结构应力监测、土压力监测等。振弦传感器读数仪、检测终端或系统即用于激振振弦传感器的内置振弦，并读取振弦的自振频率。

依靠前期项目团队和行业内外相关团队工作基础，所研制的振弦传感器无线监测终端采用休眠技术，从而降低其休眠状态时的待机功耗，有效延长了额定能源供应情况下的测试使用时长，比如依靠自身携带的电源已经能够完成对振弦传感器在1个月到1年内的数据自动采集，并通过无线通讯模块向外界输出对应振弦传感器信号，已经具有相当的实用价值，但存在着振弦传感器无线监测终端只能按照设定的检测频率获取振弦传感器信号，且当日常检测频率较高时将显著降低振弦传感器无线监测终端的寿命，而当检测频率较低时又无法满足振弦传感器输出信号超过预设值时需要提高检测数据密集度和实时性的要求，从而出现产品日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾问题。

传统振弦传感器检测终端获得振弦传感器的输出信号，进行数据处理时，还需要振弦传感器的诸如传感器系数k值、温度补偿b值、振弦传感器量程、初始频率等出厂标定的基本参数。目前这些参数一般出厂时登记在纸质参数表上随传感器一起发货寄出而在现场使用实时常丢失，导致数据难以准确计算处理；对此，CN 205449100 U、CN 108534806 A和CN 206488790 U等专利均提出了在振弦传感器内部嵌入存储有上述出厂标定的诸如传感器系数k值、温度补偿b值等基本参数的存储器，从而避免数据丢失，但也存在着所需存储器空间较大和需要数据读取后无线传输等工作效率和智能化程度有待提高，实施成本有待降低的问题。

传统振弦传感器检测终端在采集振弦传感器输出信号时，至少在完成与振弦传感器信号采集线的物理连接后，还需要操作相关按钮或开关才能启动对振弦传感器的信号采集工作，这就使得振弦传感器检测终端上还要考虑布置启动按钮或开关，同时若考虑长期在水中、高湿度和粉尘等恶劣条件工作的话，布置启动按钮或开关需要付出不菲的成本，且也存在着可靠性降低的问题。

传统振弦传感器无线监测系统对于无线通讯技术的使用并未考虑依靠其自身电源供电长期使用的情况，普遍采用外接电源而不考虑振弦传感器无线监测终端和系统的功耗大小，因此需要进一步设计确定所采用的可以依靠自身电源供电而长期使用的无线通讯技术种类有哪些。此外，对应特定的可以使用的技术，如CN 206472310 U、CN204082132U等专利提出了采用Zigbee技术，但均无说明并分析和提出该技术目前并不具有对各个检测终端的时间校准功能，以及因此各个采用Zigbee技术的振弦传感器无线监测终端的检测周期会随着使用时间的拉长而慢慢混乱，最终导致各个振弦传感器的数据采集周期和时间不一致的问题，并针对性的提出解决方案。与之类似的，在振弦传感器无线监测系统采用Zigbee技术后，如何对Zigbee网络的健康状况进行监测，在确定各个振弦传感器无线监测终端工作正常之外，又如何确保具有冗余度的中继器每一个都在正常的工作，从而能够及早发现有故障的中继器并予以维护，以避免在某一环节只有当所有冗余的中继器均故障并导致信号无法输出时才去维护，导致系统工作可靠性降低等问题。除此之外，采用Zigbee技术后，振弦传感器无线监测系统还涉及需要外接电源供电的中继器和集中器，但在实际使用过程中，存在着外界供电中断的情况，会导致振弦传感器数据无法发出等问题。

上述各种问题的存在或也导致目前国内外市场上并没有可以实现对振弦传感器长期无需对振弦传感器检测终端外部供电，又能无线数据采集和传输，且无需人员巡检读数操作的振弦传感器智能无线监测终端和系统的出现。基于此，立足于上述问题创造性的开展研制工作，提出解决方案和设计方法，研制出具有实用价值的振弦传感器智能无线监测终端和系统并顺利完成了首批交付产品的使用和验证工作，确认其相比已有的产品和专利技术方案，实现了测试使用时长和紧急情况下对测试实时性的完美统一，显著提高了实施便捷性、运行可靠性，及其智能化水平，并降低了生产使用成本。

发明内容

本发明提供了一种振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法，其中振弦传感器智能无线监测终端，主要包括终端主板、电源和壳体。

较佳的，振弦传感器智能无线监测终端依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器在1个月到3年乃至以上时间的数据自动采集，并通过无线通讯模块向外界输出对应振弦传感器信号；终端主板包括无线通讯模块、控制模块、激振采集电路和供电电路；控制模块可以控制供电电路是否对无线通讯模块和激振采集电路供电，使得振弦传感器智能无线监测终端休眠时，能够对无线通讯模块和激振采集电路断电，从而降低休眠状态时的待机功耗，以延长额定能源供应情况下的测试使用时长；振弦传感器智能无线监测终端可以按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率，从而兼顾日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求，比如，当振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器振弦振动频率或频率变化速率超过监测预设值时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令提高对振弦传感器的检测频率，从而获得更多的实时数据以便于判断分析和决策，并在日常或当检测到振弦传感器振弦振动信号恢复到监测预设值以内或趋于稳定时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令降低对振弦传感器的检测频率，从而减少电源的能量消耗以延长产品测试使用时长。

较佳的，振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值；并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

本发明提供的一种振弦传感器智能无线监测系统，主要包括振弦传感器智能无线监测终端、振弦传感器和服务平台。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统含有上述任一项较佳设计的振弦传感器智能无线监测终端，或者也可以只是依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器超过1个月时间数据自动采集的振弦传感器智能无线监测终端；服务平台由互联网、服务器和显示终端，或者也可以仅是具有接收、存储并显示振弦传感器智能无线监测终端信号的显示终端，及它们所对应的软件系统组成；服务平台存储有传感器产品编码表，记录有相关振弦传感器唯一识别码所对应的基本参数信息，并在振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器连接时，通过振弦传感器智能无线监测终端识别码和振弦传感器识别码，就能自动调用产品编码表并获得振弦传感器识别码所对应的基本参数信息，而无需手动录入诸如传感器系数k值、温度补偿b值、量程、初始频率等振弦传感器基本参数信息，从而结合采集获得的振弦传感器信号计算得出准确的修正结果，并在显示终端上显示。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器上的产品唯一识别码可以印在产品或其附属结构或铭牌上；也可以植入振弦传感器内部的微小芯片中，从而实现仅用一串简单的数字或字符就代替已有的将产品各种基本参数信息内存到振弦传感器自带的存储器中而对之所提出的存储空间和传输数据相比之下更多而又成本高的问题。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器智能无线监测终端内的电源依靠设计为在与振弦传感器的接插件连接后就能使得电源给终端主板供电回路处于闭合状态，而无需其他开关和按钮操作，就能实现类似智能自动识别的即插即用；譬如振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器之间采用接插件连接，振弦传感器智能无线监测终端内部电源的一个供电极通过导线C与终端主板供电电路上的一个电源输入口相连，电源的另一个供电极通过导线B与接插件公头上的插针B相连，接插件公头上的插针A通过导线A与终端主板供电电路上的另一个电源输入口相连，与振弦传感器智能无线监测终端上接插件公头插针A和插针B对应的振弦传感器接插件母头上的插孔A和插孔B采用短接线短接，或者特制的接插件母头上的插孔A和插孔B自然短接构型，从而使得接插件在具有实现信号采集线连接功能之余还具有类似启动开关的功能，使得振弦传感器智能无线监测终端在接合之前无需耗电，但当接插件连接之后，振弦传感器智能无线监测终端内部的电源随即给终端主板供电并自动开始检测输出振弦传感器的频率信号。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块可以采用窄带物联网技术，从而将各个振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器信号直接传递到移动通信网络，使得各个振弦传感器可以在有移动通信网络信号的场合分布式独立工作，具有使用灵活等优点；除此之外，振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块也可以采用局域网状网、树状网、星状网等技术标准，比如Zigbee技术，从而能够将没有移动通信网络支持下的各个振弦传感器智能无线监测终端信号传递出去，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统还包含有中继器和集中器，各个振弦传感器智能无线监测终端所获得的信息通过若干个中继器，再传递给集中器，集中器通过移动通信网传递给服务器，服务器最终计算分析并在显示终端上显示，基于常规的Zigbee技术并不像窄带物联网技术具有时间校准功能，而由于使用现场不可避免的存在设备损坏或断电等情况，使得各个振弦传感器智能无线监测终端的检测周期会慢慢混乱，因此，采取以集中器时间或通过给集中器发指令的方式，让每个振弦传感器智能无线监测终端在每隔一段时间后自动与集中器校准时间，从而提高各个振弦传感器智能无线监测终端数据采集周期和时间的一致性。

较佳的，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统具有Zigbee网络的健康状况自监测功能，如振弦传感器智能无线监测终端工作时自动上报父级中继器的识别码和工作状态信息，又如中继器往其他接力中继器或集中器转发信息时同时上传中继器自身的工作状态信息。

较佳的，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统里的中继器和集中器，可以部分或全部配置干电池、可充电电池或其他光伏发电等能源再生装置作为备用应急电源，从而在外界给中继器和集中器供电中断时，能够自动切换到备用应急电源供电，使得在一段时间内能够维持系统继续工作，并发出系统断电警报以便后续采取恢复供电等措施。

本发明提供的一种振弦传感器智能无线监测终端的工作方法，较佳的，振弦传感器智能无线监测终端主要包括终端主板、电源和壳体，振弦传感器智能无线监测终端采取按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率的方法，从而兼顾日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求；此外，振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值，并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息的方法，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

本发明提供的一种振弦传感器智能无线监测系统的工作方法，较佳的，振弦传感器智能无线监测系统采用振弦传感器智能无线监测终端内的电源可以依靠与振弦传感器的接插件连接后就能使得振弦传感器智能无线监测终端内的电源给终端主板供电回路处于闭合状态的方法，从而实现无需开关按钮操作，就具有类似智能自动识别与振弦传感器已连接并自动开启工作的功能。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统可以存储振弦传感器供应方所提供的产品编码表，记录有相关振弦传感器唯一识别码所对应的基本参数信息，并在振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器连接时，通过振弦传感器智能无线监测终端识别码和振弦传感器识别码，就能自动调用产品编码表信息并结合采集获得的振弦传感器信号，后续得出准确的计算结果并在显示终端上显示的方法，从而避免使用时手动输入繁多的传感器出厂标定基本参数信息或对传感器内置存储器提出过多要求。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，可以通过采取以集中器时间或通过给集中器发指令的方式，让每个振弦传感器智能无线监测终端在每隔一段时间后自动与集中器校准时间的方法，从而提高各个振弦传感器智能无线监测终端数据采集周期和时间的一致性。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，振弦传感器智能无线监测终端可以采取自动上报父级中继器的识别码和工作状态信息，中继器往其他接力中继器或集中器转发信息时自动上传中继器自身的工作状态信息的方法，从而使得整个系统网络具有健康状况自监测功能。

较佳的，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，可以采取对中继器和集中器部分或全部配置干电池、可充电电池或其他光伏发电等能源再生装置作为备用应急电源的方法，从而在外界给中继器和集中器供电中断时，能够自动切换到备用应急电源供电，使得在一段时间内能够维持系统继续工作，并发出系统断电警报以便后续采取恢复供电等措施。

本发明由于采用以上技术方案和方法，使之与现有技术相比，有效解决了振弦传感器智能无线监测终端和系统，日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾问题；解决了振弦传感器出厂标定的基本参数纸质参数表容易丢失，以及振弦传感器内部嵌入存储器存储这些数据实施成本高的问题；解决了振弦传感器检测终端启动工作时需要操作相关按钮或开关，存在的成本支出和可靠性降低的问题；解决了采用Zigbee技术的振弦传感器无线监测终端的检测周期会随着使用时间的拉长而慢慢混乱，最终导致各个振弦传感器的数据采集周期和时间不一致的问题，以及对Zigbee网络的健康状况缺乏自检测方案和方法而导致系统工作可靠性降低，以及采用Zigbee技术后需要外接电源供电的中继器和集中器供电中断会导致振弦传感器数据无法发出等问题。最终，显著提高了振弦传感器智能无线监测终端和系统的实施便捷性、运行可靠性，及其智能化水平，并降低了生产使用成本。

附图说明

图1为本发明振弦传感器智能无线监测终端和振弦传感器结构框图。

具体实施方式

参见示出本实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大或缩小了层及区域的尺寸及相对尺寸。

在本实施例中，提供了一种振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法。其中，如图1上部分所示，所提供的振弦传感器智能无线监测终端，主要包括终端主板、电源和壳体，以及与壳体相连的接插件公头。终端主板包括无线通讯模块、控制模块、激振采集电路和供电电路；控制模块可以控制供电电路是否对无线通讯模块和激振采集电路供电，使得振弦传感器智能无线监测终端休眠时，能够对无线通讯模块和激振采集电路断电，从而降低休眠状态时的待机功耗，以延长额定能源供应情况下的测试使用时长；振弦传感器智能无线监测终端依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器在1个月到3年乃至以上时间的数据自动采集，并通过无线通讯模块向外界输出对应振弦传感器信号；振弦传感器智能无线监测终端可以按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率，从而兼顾日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求，比如，当振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器振弦振动频率或频率变化速率超过监测预设值时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令提高对振弦传感器的检测频率，从而获得更多的实时数据以便于判断分析和决策，并在日常或当检测到振弦传感器振弦振动信号恢复到监测预设值以内或趋于稳定时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令降低对振弦传感器的检测频率，从而减少电源的能量消耗以延长产品测试使用时长。

在另一实施例中，振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值；并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

在本实施例中，提供的一种振弦传感器智能无线监测系统，主要包括振弦传感器智能无线监测终端、振弦传感器和服务平台。振弦传感器智能无线监测系统含有上述任一项较佳设计的振弦传感器智能无线监测终端，或者也可以只是依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器超过1个月时间数据自动采集的振弦传感器智能无线监测终端；服务平台由互联网、服务器和显示终端，或者也可以仅是具有接收、存储并显示振弦传感器智能无线监测终端信号的显示终端，及它们所对应的软件系统组成；服务平台存储有传感器产品编码表，记录有相关振弦传感器唯一识别码所对应的基本参数信息，并在振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器连接时，通过振弦传感器智能无线监测终端识别码和振弦传感器识别码，就能自动调用产品编码表并获得振弦传感器识别码所对应的基本参数信息，而无需手动录入诸如传感器系数k值、温度补偿b值、量程、初始频率等振弦传感器基本参数信息，从而结合采集获得的振弦传感器信号计算得出准确的修正结果，并在显示终端上显示。

在本实施例中，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器上的产品唯一识别码可以印在产品或其附属结构或铭牌上；在另一实施例中，也可以植入振弦传感器内部的微小芯片中，从而实现仅用一串简单的数字或字符就代替已有的将产品各种基本参数信息内存到振弦传感器自带的存储器中而对之所提出的存储空间和传输数据相比之下更多而又成本高的问题。

在本实施例中，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器智能无线监测终端内的电源依靠设计为在与振弦传感器的接插件连接后就能使得电源给终端主板供电回路处于闭合状态，而无需其他开关和按钮操作，就能实现类似智能自动识别的即插即用；如图1所示，振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器之间采用接插件连接，振弦传感器智能无线监测终端内部电源的一个供电极通过导线C与终端主板供电电路上的一个电源输入口相连，电源的另一个供电极通过导线B与接插件公头上的插针B相连，接插件公头上的插针A通过导线A与终端主板供电电路上的另一个电源输入口相连，与振弦传感器智能无线监测终端上接插件公头插针A和插针B对应的振弦传感器接插件母头上的插孔A和插孔B采用短接线短接，在另一个实施例中也可以采用特制的接插件母头上的插孔A和插孔B自然短接的构型，从而使得接插件在具有实现两端信号采集线连接功能之余还具有类似启动开关的功能，使得振弦传感器智能无线监测终端在接合之前无需耗电，但当接插件连接之后，振弦传感器智能无线监测终端内部的电源随即给终端主板供电并自动开始检测输出振弦传感器的频率信号。

在本实施例中，振弦传感器智能无线监测系统内振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块可以采用窄带物联网技术，从而将各个振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器信号直接传递到移动通信网络，使得各个振弦传感器可以在有移动通信网络信号的场合分布式独立工作，具有使用灵活等优点。

在另一实施例中，振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块也可以采用局域网状网、树状网、星状网等技术标准，比如Zigbee技术，从而能够将没有移动通信网络支持下的各个振弦传感器智能无线监测终端信号传递出去，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统还包含有中继器和集中器，各个振弦传感器智能无线监测终端所获得的信息通过若干个中继器，再传递给集中器，集中器通过移动通信网传递给服务器，服务器最终计算分析并在显示终端上显示，基于常规的Zigbee技术并不像窄带物联网技术具有时间校准功能，而由于使用现场不可避免的存在设备损坏或断电等情况，使得各个振弦传感器智能无线监测终端的检测周期会慢慢混乱，因此，采取以集中器时间或通过给集中器发指令的方式，让每个振弦传感器智能无线监测终端在每隔一段时间后自动与集中器校准时间，从而提高各个振弦传感器智能无线监测终端数据采集周期和时间的一致性。

在另一实施例中，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统具有Zigbee网络的健康状况自监测功能，如振弦传感器智能无线监测终端工作时自动上报父级中继器的识别码和工作状态信息，又如中继器往其他接力中继器或集中器转发信息时同时上传中继器自身的工作状态信息。

在另一实施例中，采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统里的中继器和集中器，可以部分或全部配置干电池、可充电电池或其他光伏发电等能源再生装置作为备用应急电源，从而在外界给中继器和集中器供电中断时，能够自动切换到备用应急电源供电，使得在一段时间内能够维持系统继续工作，并发出系统断电警报以便后续采取恢复供电等措施。

在本实施例中，提供的一种振弦传感器智能无线监测终端的工作方法，其中振弦传感器智能无线监测终端主要包括终端主板、电源和壳体，振弦传感器智能无线监测终端采取按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率的方法，从而兼顾日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求；此外，振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值，并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息的方法，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

在本实施例中，提供的一种振弦传感器智能无线监测系统的工作方法，振弦传感器智能无线监测系统采用振弦传感器智能无线监测终端内的电源可以依靠与振弦传感器的接插件连接后就能使得振弦传感器智能无线监测终端内的电源给终端主板供电回路处于闭合状态的方法，从而实现无需开关按钮操作，就具有类似智能自动识别与振弦传感器已连接并自动开启工作的功能。

在本实施例中，振弦传感器智能无线监测系统可以存储振弦传感器供应方所提供的产品编码表，记录有相关振弦传感器唯一识别码所对应的基本参数信息，并在振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器连接时，通过振弦传感器智能无线监测终端识别码和振弦传感器识别码，就能自动调用产品编码表信息并结合采集获得的振弦传感器信号，后续得出准确的计算结果并在显示终端上显示的方法，从而避免使用时手动输入繁多的传感器出厂标定基本参数信息或对传感器内置存储器提出过多要求。

在另一实施例中，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，可以通过采取以集中器时间或通过给集中器发指令的方式，让每个振弦传感器智能无线监测终端在每隔一段时间后自动与集中器校准时间的方法，从而提高各个振弦传感器智能无线监测终端数据采集周期和时间的一致性。

在另一实施例中，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，振弦传感器智能无线监测终端可以采取自动上报父级中继器的识别码和工作状态信息，中继器往其他接力中继器或集中器转发信息时自动上传中继器自身的工作状态信息的方法，从而使得整个系统网络具有健康状况自监测功能。

在另一实施例中，振弦传感器智能无线监测系统如果采用Zigbee技术时，可以采取对中继器和集中器部分或全部配置干电池、可充电电池或其他光伏发电等能源再生装置作为备用应急电源的方法，从而在外界给中继器和集中器供电中断时，能够自动切换到备用应急电源供电，使得在一段时间内能够维持系统继续工作，并发出系统断电警报以便后续采取恢复供电等措施。

综上所述，本发明所提供的一种振弦传感器智能无线监测终端和系统及工作方法，使之与现有技术相比，有效解决了振弦传感器智能无线监测终端和系统，日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾问题；解决了振弦传感器出厂标定的基本参数纸质参数表容易丢失，以及振弦传感器内部嵌入存储器存储这些数据实施成本高的问题；解决了振弦传感器检测终端启动工作时需要操作相关按钮或开关，存在的成本支出和可靠性降低的问题；解决了采用Zigbee技术的振弦传感器无线监测终端的检测周期会随着使用时间的拉长而慢慢混乱，最终导致各个振弦传感器的数据采集周期和时间不一致的问题，以及对Zigbee网络的健康状况缺乏自检测方案和方法而导致系统工作可靠性降低，以及采用Zigbee技术后需要外接电源供电的中继器和集中器供电中断会导致振弦传感器数据无法发出等问题。最终，显著提高了振弦传感器智能无线监测终端和系统的实施便捷性、运行可靠性，及其智能化水平，并降低了生产使用成本。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，如接插件的公头和母头可以互换等等，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种振弦传感器智能无线监测终端，主要包括终端主板、电源和壳体，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测终端依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器在1个月到3年乃至以上时间的数据自动采集，并通过无线通讯模块向外界输出对应振弦传感器信号；所述终端主板包括无线通讯模块、控制模块、激振采集电路和供电电路；所述控制模块可以控制供电电路是否对无线通讯模块和激振采集电路供电，使得振弦传感器智能无线监测终端休眠时，能够对无线通讯模块和激振采集电路断电，从而降低休眠状态时的待机功耗，以延长额定能源供应情况下的测试使用时长；所述振弦传感器智能无线监测终端可以按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率，从而兼顾日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求，比如，当振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器振弦振动频率或频率变化速率超过监测预设值时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令提高对振弦传感器的检测频率，从而获得更多的实时数据以便于判断分析和决策，并在日常或当检测到振弦传感器振弦振动信号恢复到监测预设值以内或趋于稳定时，控制模块能够按照设定程序或通过无线通讯模块所接收到的服务平台控制指令降低对振弦传感器的检测频率，从而减少电源的能量消耗以延长产品测试使用时长。

2.根据权利要求1所述的振弦传感器智能无线监测终端，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值；并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

3.一种振弦传感器智能无线监测系统，主要包括振弦传感器智能无线监测终端、振弦传感器和服务平台，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测系统含有权利要求1至2中任一项所述的振弦传感器智能无线监测终端，或者也可以只是依靠自身携带的电源就能完成对振弦传感器超过1个月时间数据自动采集的振弦传感器智能无线监测终端；所述服务平台由互联网、服务器和显示终端，或者也可以仅是具有接收、存储并显示振弦传感器智能无线监测终端信号的显示终端，及它们所对应的软件系统组成；所述服务平台存储有传感器产品编码表，记录有相关振弦传感器唯一识别码所对应的基本参数信息，并在振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器连接时，通过振弦传感器智能无线监测终端识别码和振弦传感器识别码，就能自动调用产品编码表并获得振弦传感器识别码所对应的基本参数信息，而无需手动录入诸如传感器系数k值、温度补偿b值、量程、初始频率等振弦传感器基本参数信息，从而结合采集获得的振弦传感器信号计算得出准确的修正结果，并在显示终端上显示。

4.根据权利要求3所述的振弦传感器智能无线监测系统，其特征在于：振弦传感器上的产品唯一识别码可以印在产品或其附属结构或铭牌上；也可以植入振弦传感器内部的微小芯片中，从而实现仅用一串简单的数字或字符就代替已有的将产品各种基本参数信息内存到振弦传感器自带的存储器中而对之所提出的存储空间和传输数据相比之下更多而又成本高的问题。

5.根据权利要求3所述的振弦传感器智能无线监测系统，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测终端内的电源依靠设计为在与振弦传感器的接插件连接后就能使得电源给终端主板供电回路处于闭合状态，而无需其他开关和按钮操作，就能实现类似智能自动识别的即插即用；譬如所述振弦传感器智能无线监测终端与振弦传感器之间采用接插件连接，振弦传感器智能无线监测终端内部电源的一个供电极通过导线C与终端主板供电电路上的一个电源输入口相连，电源的另一个供电极通过导线B与接插件公头上的插针B相连，接插件公头上的插针A通过导线A与终端主板供电电路上的另一个电源输入口相连，与振弦传感器智能无线监测终端上接插件公头插针A和插针B对应的振弦传感器接插件母头上的插孔A和插孔B采用短接线短接，或者特制的接插件母头上的插孔A和插孔B自然短接构型，从而使得接插件在具有实现信号采集线连接功能之余还具有类似启动开关的功能，使得振弦传感器智能无线监测终端在接合之前无需耗电，但当接插件连接之后，振弦传感器智能无线监测终端内部的电源随即给终端主板供电并自动开始检测输出振弦传感器的频率信号。

6.根据权利要求3所述的振弦传感器智能无线监测系统，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块可以采用窄带物联网技术，从而将各个振弦传感器智能无线监测终端所采集获得的振弦传感器信号直接传递到移动通信网络，使得各个振弦传感器可以在有移动通信网络信号的场合分布式独立工作，具有使用灵活等优点；除此之外，所述振弦传感器智能无线监测终端上的无线通讯模块也可以采用局域网状网、树状网、星状网等技术标准，比如Zigbee技术，从而能够将没有移动通信网络支持下的各个振弦传感器智能无线监测终端信号传递出去，所述采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统还包含有中继器和集中器，所述各个振弦传感器智能无线监测终端所获得的信息通过若干个中继器，再传递给集中器，集中器通过移动通信网传递给服务器，服务器最终计算分析并在显示终端上显示，基于常规的Zigbee技术并不像窄带物联网技术具有时间校准功能，而由于使用现场不可避免的存在设备损坏或断电等情况，使得各个振弦传感器智能无线监测终端的检测周期会慢慢混乱，因此，采取以集中器时间或通过给集中器发指令的方式，让每个振弦传感器智能无线监测终端在每隔一段时间后自动与集中器校准时间，从而提高各个振弦传感器智能无线监测终端数据采集周期和时间的一致性。

7.根据权利要求6所述的振弦传感器智能无线监测系统，其特征在于：所述采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统具有Zigbee网络的健康状况自监测功能，如振弦传感器智能无线监测终端工作时自动上报父级中继器的识别码和工作状态信息，又如中继器往其他接力中继器或集中器转发信息时同时上传中继器自身的工作状态信息。

8.根据权利要求6所述的振弦传感器智能无线监测系统，其特征在于：所述采用Zigbee技术的振弦传感器智能无线监测系统里的中继器和集中器，可以部分或全部配置干电池、可充电电池或其他光伏发电等能源再生装置作为备用应急电源，从而在外界给中继器和集中器供电中断时，能够自动切换到备用应急电源供电，使得在一段时间内能够维持系统继续工作，并发出系统断电警报以便后续采取恢复供电等措施。

9.一种振弦传感器智能无线监测终端的工作方法，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测终端主要包括终端主板、电源和壳体；所述振弦传感器智能无线监测终端采取按照预先设定的振弦传感器信号监测预设值调整对振弦传感器的信号采集频率的方法，从而兼顾了日常测试使用时间长而要求检测频率低和紧急情况下的实时性而要求检测频率高的矛盾需求；此外，所述振弦传感器智能无线监测终端还可以按照预先设定的多个振弦传感器信号监测预设值，相应的对振弦传感器采取不同的检测频率提高值，并在需要的时候，可以按照所设定的多个监测预设值，向不同层级的监管人员发布预警信息的方法，从而实现对检测现场不同情况的智能分级处置和预警决策管理。

10.一种振弦传感器智能无线监测系统的工作方法，其特征在于：所述振弦传感器智能无线监测系统采用振弦传感器智能无线监测终端内的电源可以依靠与振弦传感器的接插件连接后就能使得振弦传感器智能无线监测终端内的电源给终端主板供电回路处于闭合状态的方法，从而实现无需开关按钮操作，就具有类似智能自动识别与振弦传感器已连接并自动开启工作的功能。

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