CN203053480U - 基于无线传感网络的桥梁安全监测及预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于无线传感网络的桥梁安全监测及预警系统，该系统包括无线传感器、与所述传感器相连的智能终端、与所述智能终端相连的数据传输服务器、与所述数据传输服务器相连的数据库服务器、与所述数据库服务器相连的应用服务器，以及与所述应用服务器相连的客户端；本实用新型所采用的传输网络是以先进的无线传感网络技术为核心的无线网络，本实用新型所提供的桥梁监测及预警系统，具备低能耗，速度快、可靠性高、低投入、低维护的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁安全监测及预警领域，尤其涉及一种基于无线传感技术的桥梁安全监测及预警系统。
背景技术
随着交通运输业的发展，近几年来，由于自然灾害和超载车辆，以及人为因素的影响，我国公路桥梁坍塌事件频繁发生，对人民财产和生命安全造成了重大损失。因此，必须对公路桥梁的安全实施监测和预警，以防止桥梁坍塌等灾害的发生。
现有的桥梁监测方式主要有以下几种：
1、人工方式：即依靠人工对桥梁的各种数据进行测量、记录和处理。这样不仅耗时较长，耗资较大，精度较低，更主要的是只能定期监测，导致对突发状况的反应处理能力不足，达不到实时监测和预警的目的。
2、有线方式：即采用光缆等有线方式建立连接的桥梁监测方式，这就需要铺设或租用长距离线路，不仅大大增加了投资成本，而且维护难度大。
3、无线方式：即采用全球移动通信系统建立连接的桥梁监测方式，利用GPRS或CDMA等建立点对点的数据连接，通过中心服务器控制各采集仪采集数据。其缺点是数据采集及传输速度慢、费用高、能耗高并受移动通信信号强弱的影响，特别在偏远地区不适合此监测方式。
因此，如何对桥梁进行可靠性高、速度快、低投入、能耗低的实时监测，是目前需要解决的问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，实现桥梁的实时监测和预警。
为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
一种基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，该系统包括无线传感器、与所述传感器相连的智能终端、与所述智能终端相连的数据传输服务器、与所述数据传输服务器相连的数据库服务器、与所述数据库服务器相连的应用服务器，以及与所述应用服务器相连的客户端；
所述无线传感器用于采集桥梁相关参数并上传至智能终端；
所述智能终端用于对无线传感器采集到的数据进行预处理并将处理结果实时上传至监测中心的数据库服务器；
所述数据传输服务器用于接收所有智能终端发送过来的数据，并对所有智能终端进行反控；
所述数据库服务器用于存储数据传输服务器接收到的所有有效数据；
所述应用服务器对数据库中的数据进行处理；
所述客户端用于显示应用服务器的数据处理结果。
优选的，所述应用服务器对数据库中的数据进行处理，包括对数据库中的数据进行分析、评估和预警。
优选的，所述客户端用于显示应用服务器的数据处理结果，包括分析处理结果、预警信息及对应的处理方案。
优选的，所述的无线传感网络技术是建立在IEEE802.15.4基础之上的无线网状网络通信技术。
优选的，所述无线传感器均可成为其他无线传感器的智能终端的中继路由支点。
优选的，本实用新型所提供的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，所述无线传感器包括测量模块、A/D转换模块和高频收发模块；
其中，所述的测量模块实现对桥梁的相关参数的采集，获取相关参数的模拟信号；
所述的A/D转换模块用于将所述的测量模块获取的模拟信号数字数据；
所述的高频收发模块用于无线收发数据信号。
更优选的，所述高频收发模块中存储有本无线传感器到智能终端的路由信息，并判断本无线传感器到智能终端是否需要经过下一无线中继器，最终将封装成指定格式的数据信号的桥梁相关参数数字数据发送到下一无线中继器或者智能终端。
优选的，本实用新型所提供的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其中，所述智能终端包括：高频收发模块和智能处理器。
更优选的，所述高频收发模块用于无线收发数据信号，模块中存储有系统中所有无线传感器的标示，据此来判定当前数据信号是否是有效数据，是则将所述数据信号存储，否则丢弃；
所述的智能处理器将收到的数据信号初步处理成数据传输服务器需要的数据格式，并将其发送至数据传输服务器。
优选的，本实用新型所提供的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其中，所述的无线传感网络技术是建立在IEEE802.15.4基础之上的无线网状网络通信技术。
本技术方案具体实现是通过挠度、位移、倾角、应变、温度、湿度、风速、风向等无线传感器对公路桥梁的相关参数进行连续采集和监测，并将采集监测的数据通过无线传感网络上传至智能终端，智能终端初步处理后通过无线网络上传到数据传输服务器，然后存储到数据库服务器的数据库中，再经过应用软件系统对数据进行分析处理，当桥梁的数据超过预定的极限时向用户发送预警信号，并生成合理的处理方案，对桥梁的安全起到评估和提前预警的作用，最终为公路管理部门的决策提供了科学、有效的依据和方法。
本实用新型的有益效果为：所述无线传感网络是建立在IEEE802.15.4基础之上，具有自行信道侦测，动态组网，能量平衡，调频，功率调节，接力功能，是一种超低功耗的无线网状网络通信技术。最大发射功率为0dBm，最小发射功率为-25dBm，传输距离可达4000米以上，最低传输速率为265Kbit/s。具备：自行信道侦测；自动动态组网；自动能量平衡；自动调频；自动功率调节；自动接力。
进一步的，所述无线传感网络中安装在桥梁上的任何一个无线传感器都可成为其他无线传感器的智能终端的中继路由支点，通过各支点间的通信协助，组成在能耗较低的网络系统中实现了各个远近传感器之间的数据通信，使整个网络系统能耗低、可靠性高、寿命长。
附图说明：
图1为本实用新型提供的一种基于无线传感网络技术的桥梁安全监测及预警系统的结构示意图；
图2为本实用新型提供的系统中的无线传感器10的结构示意图；
图3为本实用新型提供的系统中的智能终端11的结构示意图。
具体实施方式：
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参见附图1，该图为本实用新型所述系统的结构示意图。
本实用新型所述基于无线传感网络技术的桥梁安全监测及预警系统的第一种实施方式，包括实时监测获取桥梁相关参数并与智能终端实现无线数据传输的无线传感器10；与所有无线传感器实现无线数据传输的智能终端11；与智能终端实现连接的数据传输服务器12；实现数据存储的数据库服务器13；实现数据分析、评估、预警的应用服务器14；用于显示应用服务器的分析处理结果、预警信息及对应的处理方案的客户端15。
该实施方式中，无线传感器10可直接将数据直接传输给智能端11，也可经过其他无线传感器10作为中继器将数据传输给智能终端11。
参见附图2，该图为本实用新型提供的系统中的无线传感器10的结构示意图。
无线传感器10包括无线传感器包括：测量模块101、A/D转换模块102和高频收发模块103；其工作原理是所述的测量模块101实现对桥梁的相关参数的采集，获取相关参数的模拟信号；所述的A/D转换模块102用于将所述的测量模块获取的模拟信号数字数据；所述的高频收发模块103用于无线收发数据信号，模块中存储有本无线传感器到智能终端的路由信息，并判断本无线传感器到智能终端11是否需要经过下一无线中继器10，最终将封装成预定格式的数据信号的桥梁相关参数数字数据发送到下一无线中继器10或者智能终端11，其中无线中继器可以为本系统中任一其他无线传感器10。
另外，无线传感器10包括但不限于挠度、位移、倾角、应变、温度、湿度、风速、风向等传感器
参见附图3，该图为本实用新型提供的系统中的智能终端11的结构示意图。
智能终端11包括：高频收发模块111和智能处理器112；其中，高频收发模块111用于无线收发数据信号，模块中存储有系统中所有无线传感器的标示，据此来判定当前数据信号是否是有效数据，是则将所述数据信号存储，否则丢弃；所述的智能处理器11将收到的数据信号初步处理成数据传输服务器12需要的数据格式，并将其发送至数据传输服务器12。
数据传输服务器12，用于接收所有智能终端11发送过来的数据，并对所有智能终端11进行反控；
数据库服务器13，用于存储数据传输服务器12接收到的所有有效数据；
应用服务器14，对数据库服务器13中的数据进行分析、评估和预警；
客户端15，用于显示应用服务器14的分析处理结果、预警信息及对应的处理方案。
Claims (9)
1.一种基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，该系统包括无线传感器、与所述传感器相连的智能终端、与所述智能终端相连的数据传输服务器、与所述数据传输服务器相连的数据库服务器、与所述数据库服务器相连的应用服务器，以及与所述应用服务器相连的客户端；
所述无线传感器用于采集桥梁相关参数并上传至智能终端；
所述智能终端用于对无线传感器采集到的数据进行预处理并将处理结果实时上传至监测中心的数据库服务器；
所述数据传输服务器用于接收所有智能终端发送过来的数据，并对所有智能终端进行反控；
所述数据库服务器用于存储数据传输服务器接收到的所有有效数据；
所述应用服务器对数据库中的数据进行处理；
所述客户端用于显示应用服务器的数据处理结果。
2.如权利要求1所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述应用服务器对数据库中的数据进行处理，包括对数据库中的数据进行分析、评估和预警。
3.如权利要求1所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述客户端用于显示应用服务器的数据处理结果，包括分析处理结果、预警信息及对应的处理方案。
4.如权利要求1所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述的无线传感网络技术是建立在IEEE802.15.4基础之上的无线网状网络通信技术。
5.如权利要求1所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述无线传感器均可成为其他无线传感器的智能终端的中继路由支点。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述无线传感器包括测量模块、A/D转换模块和高频收发模块；
其中，所述的测量模块实现对桥梁的相关参数的采集，获取相关参数的模拟信号；
所述的A/D转换模块用于将所述的测量模块获取的模拟信号数字数据；
所述的高频收发模块用于无线收发数据信号。
7.如权利要求6所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述高频收发模块中存储有本无线传感器到智能终端的路由信息，并判断本无线传感器到智能终端是否需要经过下一无线中继器，最终将封装成指定格式的数据信号的桥梁相关参数数字数据发送到下一无线中继器或者智能终端。
8.如权利要求1-5中任一项所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述智能终端包括：高频收发模块和智能处理器。
9.如权利要求8所述的基于无线传感网络技术的桥梁监测及预警系统，其特征在于，所述高频收发模块用于无线收发数据信号，模块中存储有系统中所有无线传感器的标示，据此来判定当前数据信号是否是有效数据，是则将所述数据信号存储，否则丢弃；
所述的智能处理器将收到的数据信号初步处理成数据传输服务器需要的数据格式，并将其发送至数据传输服务器。
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