CN213748735U - 基于Lora技术的桥梁振动监测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备，包括：三轴磁场传感器，用于采集设备所在位置的三轴磁场数据；运动处理传感器，与所述三轴磁场传感器通信连接，用于采集设备所在位置的三轴加速度数据和三轴角速度数据，并与所述三轴磁场传感器采集的三轴磁场数据组成9轴运动融合数据；主控芯片，与所述运动处理传感器通信连接，用于接收并处理所述运动处理传感器输出的9轴运动融合数据，生成设备所在位置的桥梁振动结果；Lora通信模块，与所述主控芯片通信连接，用于将所述主控芯片生成的桥梁振动结果以及与所述桥梁振动结果对应的9轴运动融合数据发送至Lora网关。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种桥梁振动监测设备，具体的说，涉及了一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备。
背景技术
桥梁是投资巨大且使用期长的重要基础设施，在交通运输中占据十分重要的地位。为了适应交通行业的飞速发展，舒缓交通压力，公路桥梁的建设逐步增长，据统计，在2017年中国桥梁数目已达到832,478.000座，并呈现逐年递增的趋势。在桥梁数目显著增加的同时，桥梁的安全和养护也成了大家关注的重要问题，桥梁的安全性将对人们的生命财产安全产生直接影响。
目前桥梁振动检测系统普遍采用有线布网的方式，存在难以避免的布线复杂、成本高、电缆易于磨损、可维护性差、缺乏灵活等缺点；并且目前桥梁振动检测系统中采用的监测传感器多为温度传感器或振动传感器等单一传感器，获取的信息具有片面性及局部性，从而影响测量结果。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备，包括
三轴磁场传感器，用于采集设备所在位置的三轴磁场数据；
运动处理传感器，与所述三轴磁场传感器通信连接，用于采集设备所在位置的三轴加速度数据和三轴角速度数据，并与所述三轴磁场传感器采集的三轴磁场数据组成9轴运动融合数据；
主控芯片，与所述运动处理传感器通信连接，用于接收并处理所述运动处理传感器输出的9轴运动融合数据，生成设备所在位置的桥梁振动结果；
Lora通信模块，与所述主控芯片通信连接，用于将所述主控芯片生成的桥梁振动结果以及与所述桥梁振动结果对应的9轴运动融合数据发送至Lora网关；
供电模块，分别与所述运动处理传感器、所述三轴磁场传感器、所述主控芯片以及所述Lora通信模块电连接，用于提供工作电压。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型通过三轴磁场传感器采集设备所在位置的三轴磁场数据，通过运动处理传感器采集设备所在位置的三轴加速度数据和三轴角速度数据，并与所述三轴磁场传感器采集的三轴磁场数据组成9轴运动融合数据；然后利用主控芯片分析9轴运动融合数据，生成设备所在位置的桥梁振动结果；从而弥补由于单一传感器采集信息的片面性和局部性所引起的监测结果不精准的缺陷；
本实用新型采用无线Lora通信技术，实现设备与Lora网关的长距离通信与数据的稳定传输，相比于传统布线检测技术，省去了长距离布线工程，布置灵活，成本低廉，安装维护方便；且设备成本低、体积小、功耗低、易部署。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本实施提供一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备，包括三轴磁场传感器、运动处理传感器、主控芯片、Lora通信模块以及供电模块，所述运动处理传感器与所述三轴磁场传感器信连接，所述主控芯片与所述运动处理传感器通信连接，所述Lora通信模块与所述主控芯片通信连接；所述供电模块，分别与所述运动处理传感器、所述三轴磁场传感器、所述主控芯片以及所述Lora通信模块电连接。
其中，所述三轴磁场传感器，用于采集设备所在位置的三轴磁场数据；
所述运动处理传感器，用于采集设备所在位置的三轴加速度数据和三轴角速度数据，并与所述三轴磁场传感器采集的三轴磁场数据组成9轴运动融合数据；
所述主控芯片，用于接收并处理所述运动处理传感器输出的9轴运动融合数据，生成设备所在位置的桥梁振动结果；
所述Lora通信模块，用于将所述主控芯片生成的桥梁振动结果以及与所述桥梁振动结果对应的9轴运动融合数据发送至Lora网关；
所述供电模块，用于提供工作电压。
在具体实施过程中，将所述桥梁振动监测设备布置桥梁的结构上，具体的主要分布在主缆、桥塔以及加劲梁等多个关键部位；多个桥梁振动监测设备采用分布式星型拓扑结构，所有桥梁振动监测设备的监测信息最终汇集到Lora网关。
本实施例给出了所述桥梁振动监测设备的一种具体实现方式：
所述主控芯片采用基于ARM 32位的Cortex-M3内核的大容量Flash存储器stm32f103rct6芯片，CPU最高速度可高达72MHz，是低功耗与高性能的完美结合，能同时采集多路信号并进行数据的处理；同时芯片具有256KB的FLASH程序存储器和48KB的RAM存储器，具有大容量的存储空间，可以保存足够的数据。
所述三轴磁场传感器采用HMC5883L芯片，所述HMC5883L芯片具有体积小、功耗低、低成本、精度高、支持自动校准的优点。
所述运动处理传感器采用MPU6050芯片，所述MPU6050芯片内部整合了三轴陀螺仪和三轴运动处理传感器，利用自带的数字运动处理器硬件加速引擎，输出精确的三维振动桥梁结构演算数据。并且其与所述HMC5883L芯片相结合，能够输出完整的九轴融合演算数据，有利于实现所述主控芯片生成准确的桥梁振动监测结果。
所述Lora通信模块采用的是基于SX1268 射频芯片的无线串口Lora模块E22-400T22S芯片，所述E22-400T22S芯片具有抗干扰能力强、功耗低、远距离通信的优点，同时还可以自主设定通信密钥以保护数据。
在具体实现时，将所述MPU6050芯片的AUX-DA引脚、AUX-CL引脚分别与所述HMC5883L芯片的SCL引脚与SDA引脚相连接，进行IIC通信，获取所在位置的磁场变化；将所述stm32f103rct6芯片的IIC1_SCL（PB6）引脚、IIC1_SDA（PB7）引脚分别与所述MPU6050芯片的SCL引脚与 SDA引脚相连接，进行IIC通信，获取所在位置的X、Y、Z轴的角速度、加速度以及磁场变化的数据信息；
所述stm32f103rct6芯片的PC0引脚与PC2引脚采用推挽输出的方式，分别与所述E22-400T22S芯片的M0引脚、M1引脚相连，负责芯片工作方式的控制；所述stm32f103rct6芯片的PC8引脚采用上拉输入的方式，与所述E22-400T22S芯片的AUX引脚连接，负责指示监测数据发送状态，以及唤醒所述stm32f103rct6芯片；所述stm32f103rct6芯片的UART1_TX(PA9)引脚、UART2_RX(PA10)引脚分别与所述E22-400T22S芯片的RX引脚、TX引脚相连接，负责串行数据的收发。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (2)
1.一种基于Lora技术的桥梁振动监测设备，其特征在于：包括
三轴磁场传感器，用于采集设备所在位置的三轴磁场数据；
运动处理传感器，与所述三轴磁场传感器通信连接，用于采集设备所在位置的三轴加速度数据和三轴角速度数据，并与所述三轴磁场传感器采集的三轴磁场数据组成9轴运动融合数据；
主控芯片，与所述运动处理传感器通信连接，用于接收并处理所述运动处理传感器输出的9轴运动融合数据，生成设备所在位置的桥梁振动结果；
Lora通信模块，与所述主控芯片通信连接，用于将所述主控芯片生成的桥梁振动结果以及与所述桥梁振动结果对应的9轴运动融合数据发送至Lora网关；
供电模块，分别与所述运动处理传感器、所述三轴磁场传感器、所述主控芯片以及所述Lora通信模块电连接，用于提供工作电压。
2.根据权利要求1所述的基于Lora技术的桥梁振动监测设备，其特征在于：
所述运动处理传感器采用MPU6050芯片，所述三轴磁场传感器采用HMC5883L芯片；所述主控芯片采用基于ARM 32位的Cortex-M3内核的大容量Flash存储器stm32f103rct6芯片；所述Lora通信模块采用基于SX1268 射频芯片的无线串口Lora模块E22-400T22S芯片。
Priority Applications (1)
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| CN202022607368.8U CN213748735U (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 基于Lora技术的桥梁振动监测设备 |
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Publications (1)
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| CN213748735U true CN213748735U (zh) | 2021-07-20 |
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ID=76823425
Family Applications (1)
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2020
- 2020-11-12 CN CN202022607368.8U patent/CN213748735U/zh active Active
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