CN204101030U - 钢结构应变监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢结构应变监测系统，涉及钢结构应变监测领域。包括多个用于采集现场数据的采集站，用于数据处理的智能终端和分别与采集站、智能终端进行无线通信的中继站；采集站包括用于数据处理的单片机，单片机分别连接有应力检测模块、风力检测模块、温度检测模块和用于无线通信的无线发射模块；中继站包括无线接收模块、中继器和GPRS发射模块；智能终端包括PC机、GPRS接收模块、用户窗口和控制面板。本系统通过传感器和单片机采集数据，成本低且稳定，使用无线方式传输数据不受地形限制，使用中继站增加了无线传输的距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢结构应变监测技术领域，具体是一种钢结构应变监测系统。
背景技术
钢结构工程由于其重量轻、抗震性好、施工速度快、有利于环保等一系列优点在国内外工程建设中得到广泛的应用。钢结构工程是近些年来才迅速发展起来，特别是轻质钢结构普及发展更为迅速。但是对于影响钢结构工程稳定性的各项性能指标的检测和监测的研究工作，在国内基本上处于起步阶段，很多的研究工作还没有进行开展。如对新建钢结构的整体性能指标的考核、对已经服役一定时期的钢结构工程的寿命评估、钢结构工程灾后的稳定性评估以及对钢结构的健康状况在线监测都没有成熟的研究成果可以作为标准来参考。对钢结构工程的各项性能指标的检测、监测可以保证钢结构工程的稳定性又可以促使钢结构工程结构合理化，从而可以为社会节省大量的物力、财力和人力资源。进年来发生的各种各样的自然灾害，对钢结构工程各个方面的性能又提出了新的要求。
发明内容
为了解决以上问题，本实用新型提供了一种钢结构应变监测系统，具有成本低，稳定性强，传输距离远的优点。
本实用新型采用的技术方案是：一种钢结构应变监测系统，包括多个用于采集现场数据的采集站，用于数据处理的智能终端和分别与采集站、智能终端进行无线通信的中继站；采集站包括用于数据处理的单片机，单片机分别连接有应力检测模块、风力检测模块、温度检测模块和用于无线通信的无线发射模块；中继站包括无线接收模块、中继器和GPRS发射模块；智能终端包括PC机、GPRS接收模块、用户窗口和控制面板；采集站将各个检测模块检测到的数据通过ISM无线通信发送给中继站，中继站接收到数据信号后通过GPRS无线通信发送给智能终端。
本实用新型的有益效果：对钢结构局部、整体的稳定性能进行分析，对整个钢结构健康状态进行实时在线评估，并将评估结果通过用户窗口呈现给技术人员，当钢结构健康状况过低时，监测系统可以自动报警。本系统通过传感器和单片机采集数据，成本低且稳定，使用无线方式传输数据不受地形限制，使用中继站增加了无线传输的距离。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是采集站结构图；
图3是信号放大电路；
图4是采集站掉电保护电路。
具体实施方式
以下是本实用新型的一个具体实施例，现结合附图对本实用新型进行进一步说明。
一种钢结构应变监测系统，包括多个用于采集现场数据的采集站，用于数据处理的智能终端和分别与采集站、智能终端进行无线通信的中继站；所述的采集站包括用于数据处理的单片机，单片机分别连接有应力检测模块、风力检测模块、温度检测模块和用于无线通信的无线发射模块；所述的中继站包括无线接收模块、中继器和GPRS发射模块；所述的智能终端包括PC机、GPRS接收模块、用户窗口和控制面板；采集站将各个检测模块检测到的数据通过ISM无线通信发送给中继站，中继站接收到数据信号后通过GPRS无线通信发送给智能终端。
其中，的单片机采用的是STC12LE5412AD单片机，单片机和应力检测模块之间设有RC4151型压频转换芯片；应力监测模块采用的是XHX-210型表面式应变计；温度检测模块采用的是DS18B20型为温度传感器；风力监测模块采用的是HL-FS2脉冲型风速传感器；无线发射模块和无线接收模块采用的是CC1100型无线收发器；中继器采用的是huaweiWS320型中继器；GPRS发射模块和GPRS接收模块采用MC35I型GPRS通信模块。此外所述的单片机外部设有掉电保护电路和用于断电时存储数据的存储器，存储器采用的是X5045存储器。
如图1，工作时采集站设置在需要检测的位置，采集站结构如图2。将XHX-210型表面式应变计贴附在待测钢结构的表面，当钢结构由于受力而发生形变时，其电阻值也发生变化，通过传感器的桥压电路转化为微弱的电压信号，该电压信号需要经过放大、滤波等处理后传入压频转换芯片。图3为信号放大电路图，其中由AD620组成的电桥前置电路是一种典型的仪表放大器应用。当检测信号时，电桥电阻器阻值改变，使电桥失去平衡并且在电桥两端产生一个差分的电压变化，该电桥的信号输出就是这种差分电压，将其直接连接到仪表放大器的输入端。AD705的作用是电压跟随，OP07-1是高精度运算放大器，与电阻电容构成有缘低通滤波电路，兼有放大功能。电压信号经过滤波、放大处理后，经过压频转换芯片RC4151转换为数字信号传输到单片机。温度检测模块用于检测钢结构所处环境的温度是否达到安全性要求，该模块采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20数字温度传感器的测温范围为-55℃~125℃，并且可以在同一单线的总线上放置多个传感器，从而实现对待测钢结构的多点温度检测，并将采集到的温度数据传输给单片机。风力检测模块采用HL-FS2脉冲型风速传感器，将采集到的风力数据传输给单片机。
监测系统有可能所处的工作环境比较恶劣，由于某种原因有可能使得正常工的系统突然断电，这时系统内部的数据丢失。当电力恢复时有可能使得系统工作不正常。此外，这种现象有可能破坏系统中各个模块中各个元器件，缩短整个监测系统的使用期限。因此监测系统具有掉电保存的功能，可以使得系统各个部分的设计更加完善，也可以为整个系统更加稳定有序的运行。在突然断电时，该系统需要保存主要是采集站部分采集的数据，该部分选用X5045存储器来储存。该存储器其的正常工作电压是2.7—5.5V，具有的存储容量是4K以及1M次擦写。X5045存储器具有的这些功能完全满足该部分设计的需要。此外该存储器还具有复位和看门狗的功能。该存储器和单片机的通信可以选用SPI通信形式。
当监测系统突然断电，工作电压开始不足6.2V时，光耦芯片立即截止并使单片机转为外部中断0模式，在电路中存在两个比较大的电容可以向单片机提供足够的工作电压，以保证单片机在外部中断0的模式下向存储器写入采集的数据。图4为采集站的掉电保护电路。
单片机收到应力、温度和风力数据信号后，通过CC1100无线发射器将信号发送给中继站，中继站通过CC1100无线接收器接收采集站发送的数据，并将其输入到huaweiWS320中继器中，中继器对信号进行复制、调整、放大处理后，由MC35I型GPRS发射模块将数据信息发送给智能终端，智能终端通过MC35I型GPRS接收模块接收数据信号，并通过RS232串口将信号输入PC机中，PC机对收到的数据进行计算比对，得出钢结构的健康状态，通过用户窗口呈现给工程技术人员，技术人员可以通过控制面板对采集站发出指令实时监测现场参数。当钢结构健康状况过低时，监测系统可以自动报警。
Claims (9)
1.一种钢结构应变监测系统，包括多个用于采集现场数据的采集站，用于数据处理的智能终端和分别与采集站、智能终端进行无线通信的中继站；其特征在于：所述的采集站包括用于数据处理的单片机，单片机分别连接有应力检测模块、风力检测模块、温度检测模块和用于无线通信的无线发射模块；所述的中继站包括无线接收模块、中继器和GPRS发射模块；所述的智能终端包括PC机、GPRS接收模块、用户窗口和控制面板；采集站将各个检测模块检测到的数据通过ISM无线通信发送给中继站，中继站接收到数据信号后通过GPRS无线通信发送给智能终端。
2.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的单片机采用的是STC12LE5412AD单片机，单片机和应力检测模块之间设有用于模数转换的压频转换芯片。
3.根据权利要求2所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的压频转换芯片采用的是RC4151型压频转换芯片。
4.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的应力检测模块采用的是XHX-210型表面式应变计；温度检测模块采用的是DS18B20型为温度传感器；风力监测模块采用的是HL-FS2脉冲型风速传感器。
5.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的无线发射模块和无线接收模块采用的是CC1100型无线收发器。
6.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的中继器采用的是huaweiWS320型中继器。
7.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的GPRS发射模块和GPRS接收模块采用MC35I型GPRS通信模块。
8.根据权利要求1所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的单片机外部设有掉电保护电路和用于断电时存储数据的存储器。
9.根据权利要求8所述的钢结构应变监测系统，其特征在于：所述的存储器采用的是X5045存储器。
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|---|---|---|---|---|
| CN105043991A (zh) * | 2015-06-08 | 2015-11-11 | 山东雅百特科技有限公司 | 金属结构智能监测系统 |
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| CN109682417A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-26 | 中国铁路广州局集团有限公司 | 高铁站大跨度空间钢结构健康监测传感系统 |
| CN109827515A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-31 | 甘肃第一建设集团有限责任公司 | 一种分离式的螺纹钢丝头尺寸检测系统和方法 |
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2014
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