CN202214741U

CN202214741U - 无线自组网式钢支撑应力监测系统

Info

Publication number: CN202214741U
Application number: CN2011202509234U
Authority: CN
Inventors: 吴光荣; 李昆仑; 许仁德; 赵军; 陈志芳; 张未来; 万德松; 余剑
Original assignee: CETC 52 Research Institute
Current assignee: CETC 52 Research Institute
Priority date: 2011-07-16
Filing date: 2011-07-16
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-07-16

Abstract

本实用新型涉及无线传感网络技术领域，尤其是涉及一种无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器。本实用新型的有益效果：该系统采用分布式采集方式，将数据采集单元分散布置在靠近传感器的地方，完成所辖测点传感器的激励、测量、数据暂存以及数据通讯等功能，这样减少了模拟量的传输距离，提高了系统的抗外界干扰能力。

Description

无线自组网式钢支撑应力监测系统

技术领域

本实用新型涉及无线传感网络技术领域，尤其是涉及一种无线自组网式钢支撑应力监测系统。

背景技术

基坑工程是基础工程施工中一个传统课题，同时也是仍未得到很好解决的岩土工程问题。近年来，随着城市用地紧张，高层建筑的结构要求以及地下空间的使用功能要求的提高，深基坑开挖与支持技术得到了前所未有的发展。迄今为止，根据工程特点已经发展形成了各具特点的计算分析方法。

但由于工程地质条件和施工条件的复杂性和不确定性，这些设计理论并不能确保工程的安全。为了降低工程风险，避免发生重大工程事故，加强施工现场和周围环境的监测，采用信息化实时监控是目前行之有效的途径，并可为今后的设计提供宝贵的数据资料。

在地铁隧道基坑开挖过程或其他土木工程活动中，钢支撑的应用非常普遍。为保证施工安全和工程质量，在施工过程中，有必要应用电测技术，对钢支撑的受力情况进行实时监测。避免支承轴力超过设计强度导致支承破坏引起整个支护体系失稳，导致工程事故。目前大多数地铁基坑工程或其他土木工程活动中，应力数据采集采用局部测量、定时采集的方式。这类基坑施工过程中，数据采集以及分析具有局限性，不能保证施工安全。

发明内容

本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种无线自组网式钢支撑应力监测系统，该系统利用无线传感网与现场的监测设备相结合，实现了无线远程的监测、数据安全获取和分析，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的：无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器，所述WSN采集器用于负责与其连接的应力传感器的数据采集和上传，所述的WSN协调器用于负责其管理范围内的WSN路由器以及WSN采集器的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供接口，将WSN采集器采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器用于组建WSN基干网，负责WSN协调器与WSN采集器之间的数据交互，所述WSN路由器负责无线数据帧路由转发。

作为优选，WSN协调器所述接口为以太或者移动接入GPRS、3G接口。

作为优选，所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。

本实用新型的有益效果：该系统采用分布式采集方式，将数据采集单元分散布置在靠近传感器的地方，完成所辖测点传感器的激励、测量、数据暂存以及数据通讯等功能，这样减少了模拟量的传输距离，提高了系统的抗外界干扰能力。由于每个数据采集单元均具有一定的独立工作能力，这也提高了系统的稳定性和安全性，同时实现了远程实时的监控。另外，本系统采集器通过无线方式传输数据信息，并采用电池供电，设备安装方便，运行费用低。

附图说明

图1是本系统无线传感网络的组网通信示意图；

图2是传感器与节点第一种安装示意图；

图3是传感器与节点第二种安装示意图；

图4是传感器与节点第三种安装示意图；

图5是本系统工作原理示意图；

图6是本系统网络拓扑图；

图7是本系统压力监测图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步阐述：

实施例1：如图1所示，无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器4，所述无线传感网络包括WSN协调器1、WSN路由器2和WSN采集器3，所述WSN采集器3用于负责与其连接的应力传感器4的数据采集和上传，所述的WSN协调器1用于负责其管理范围内的WSN路由器2以及WSN采集器3的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供以太或者移动接入GPRS、3G接口，将WSN采集器3采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器2用于组建WSN基干网，负责WSN协调器1与WSN采集器2之间的数据交互，所述WSN路由器2负责无线数据帧路由转发。所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。

传感器安装方法如下，将传感器安装在钢支撑管一端的端面上，检测其轴力，如图2所示，信号线与电源线通过一根电缆线引到基坑外面，WSN采集器采用标准接口与传感器相连，WSN采集器有序地安装在基坑外面，并采用太阳能供电方式，以确保长期供电。另外，根据现场需要，可安装若干路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由器的特性，WSN路由器需要市电供电。

本实例是系统的典型搭建。系统含有单线圈振弦式传感器、无线传感网络以及监控中心服务器。在无线传感器网络中，采集器负责监测点的硬件检测、数据上传等功能。路由器具有转发无线数据帧、自修复通信线路等功能。协调器具有管理维护网络的功能，能够汇总监测数据，并提供以太接口或移动接入接口。数据存储、处理、显示装置的一种典型选择为数据库服务器和网络服务器。从无线传感网络获得的数据经过处理，获得使用者预期的结果报告。服务器的功能包括查询监测点应力值及状态、应力超标预警以及报警、检测点电量电压检测、监测点数据采集等的远程控制、无线传感网络路由器状态检测以及应力数据服务如历史数据查询。网络拓扑的一种显示方式如图6。数据服务的展现形式为报表或曲线图，如图7。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处在于，将传感器安装在支撑管一端的端面上，检测其轴力，如图3所示。信号线与电源线，通过一根电缆线引到支撑管表面。WSN采集器采用标准接口与传感器相连。同时，将WSN采集器安装在支撑管表面，采用电池供电。另外，根据现场需要，可安装若干WSN路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由器的特性，WSN路由器需要市电供电。

实施例3：本实施例与实施例1不同之处在于，将传感器安装在支撑管表面，检测其变形应力。如图4所示。WSN采集器采用标准接口与传感器相连。WSN采集器也安装在支撑管表面，靠近传感器的地方，WSN采集器采用电池供电。另外，根据现场需要，可安装若干WSN路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由器的特性，WSN路由器需要市电供电。

以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。

Claims

1.无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器，所述WSN采集器用于负责与其连接的应力传感器的数据采集和上传，所述的WSN协调器用于负责其管理范围内的WSN路由器以及WSN采集器的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供接口，将WSN采集器采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器用于组建WSN基干网，负责WSN协调器与WSN采集器之间的数据交互，所述WSN路由器负责无线数据帧路由转发。

2.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于无线自组网式钢支撑应力监测系统的核心无线传感网由WSN协调器、WSN路由器、WSN采集器组成。

3.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于WSN协调器所述接口为以太或者移动接入GPRS、3G接口。

4.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。