ES2560403T3

ES2560403T3 - Sistema para la medición de la carga de un puente durante el tránsito de un vehículo

Info

Publication number: ES2560403T3
Application number: ES12720774.4T
Authority: ES
Inventors: Markus PETSCHACHER
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: HUE028556T2; EP2697611B1; AT510973B1; EP2697611A1; WO2012139145A1; US20140026671A1; AT510973A4; US8955386B2

Abstract

Sistema para la medición de la carga de un puente (1) durante el tránsito de un vehículo, que comprende: - varios módulos de medición (7), que presentan, respectivamente, varias unidades de canales de medición (32, 33) con convertidores A/D; - sensores-DMS (8) asociados por separado a los módulos de medición, que están previstos para la colocación en el puente (1), en el que los sensores transmiten señales analógicas de medición por cable a las unidades de canales de medición (32, 33) asociadas, respectivamente, a ellos, que derivan por medio de convertidores A/D datos de medición digitales a partir de las señales de medición; caracterizado porque - el sistema comprende, además, un módulo de conmutación-PoE (22), un servidor / rúter local (12) y una unidad de evaluación remota (18); - los datos de medición digitales son transmitidos desde el servidor / rúter (12) a través de una transmisión de datos de medición por radio (16) hacia la unidad de evaluación (18) remota; - los módulos de medición (7) comprenden, respectivamente, una interfaz de transmisión (36), y están conectados en paralelo y por cable con el módulo de conmutación-PoE (22) y a través de éste con el servidor / rúter local (12), con lo que se forma una red local (LAN) (15), - el servidor / rúter local (12) está instalado para mantener los módulos de medición (7) de forma sincronizada.

Description

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DESCRIPCION

Sistema para la medicion de la carga de un puente durante el transito de un vehnculo

La invencion se refiere a un sistema para la medicion de la carga de un puente durante el transito de un vehnculo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

Desde hace mucho tiempo existe el deseo de supervisar construcciones de puentes con respecto a su carga, cuando son atravesadas por vehnculos, en particular camiones pesados, para provocar, por ejemplo, precozmente trabajos de mantenimiento o trabajos de revision y de esta manera evitas trabajos de reparacion o saneamientos costosos posteriores.

Se conoce a partir de Aus Yuri Tselishchev y col., "Wireless Senso Network Tasked for Structural Health Monitoring of Bridges", IEEE Sensors 2009 Conference, ISBN 978-1-4244-5335-1/09, paginas. 1796-1799, un sistema para la supervision de puentes, un llamado Sistema SHM (SHM-Structural Health Monitoring), en el que estan previstas varias unidades monofilares de canales de medicion, las llamadas unidades-ALIX, con sensores-DMS conectados, que comunican sus datos de medicion con preferencia a traves de radio. Una primera unidad-ALIX sirve al mismo tiempo, por decirlo asf, como puerto de entrada para la transmision por radio de datos de medicion hacia lugares externos. Las unidades-ALIX forman en este caso en su circuito en serie una red local, en la que para la alimentacion de energfa se emplea un cable de Ethernet, que se utiliza al mismo tiempo para la comunicacion.

Otro sistema, un llamado Sistema-BWIM (BWIM-Bridge Weigh-In-Motion), se describe en el documento US 5 111 897 A. Este sistema esta previsto para la medicion de la carga de un puente durante el transito de un vetnculo, con varios modulos de medicion, que presentan, respectivamente, varias unidades de canales de medicion, a las que estan asociados sensores-DMS separados, que estan previstos para la colocacion en el puente, de manera que los sensores transmiten senales analogicas por cable a las unidades de canales de medicion asociadas a ellos, respectivamente, que derivan por medio de convertidores-A/D datos digitales de medicion a partir de las senales de medicion. En particular, se trata de un aparato de medicion portatil, que es autarquico con respecto a la deteccion de valores de medicion y la evaluacion de los datos de medicion, aparte de que esta conectado con sensores de bandas extensometricas. En conexion con la filosoffa de aparatos presentada allf, esta prevista una unidad de suministro de energfa descentralizada propia; por medio de una tarjeta de extremo frontal analogico Analog Front End (AFE) se digitalizan y se acondicionan los datos de medicion que llegan desde los sensores-DMS, despues de lo cual se transmiten a un ordenador propio de los aparatos, una tarjeta-CPU. Con esta tarjeta de ordenador se realzan los calculos necesarios, siendo calculados, por ejemplo, la velocidad y el peso de un vehnculo, y siendo registrados a continuacion estos resultados del calculo en una tarjeta de memoria - igualmente descentralizada -. Entre las tarjetas individuales existen conexiones de bus.

En el documento WO 2009/063523 A2 se publica una instalacion para la supervision del estado de construcciones, por ejemplo puentes, en la que estan previstos varios aparatos de medicion, que estan provistos, respectivamente, con una unidad de suministro de corriente de batena / solar; ademas, cada aparato de medicion esta equipado con un modulo de emision / recepcion propio asf como con una unidad de acondicionamiento de datos (CPU). A este respecto, esta instalacion conocida es adecuada tambien para la medicion de la carga de un durante el transito de un vehnculo. Aparte de ello, aqrn falta un grupo de modulos de medicion en una disposicion paralela, que estan conectados por cable a traves de una unidad de conmutacion-PoE con un servidor local.

En el Artfculo Ou y col., "Development und performance of wireless sensor network for structural health monitoring", Proc. pf Spie. Smart Structures and Materials, se describe una transmision por radio de senales de sensores durante la supervision de obras de construccion. Tambien es necesaria una alimentacion de energfa descentralizada de los sensores.

Ademas, el documento US 2007/0062289 A1 se refiere a la supervision de obras de construccion, por ejemplo puentes, estando prevista una investigacion con la ayuda de senales acusticas con respecto a una deteccion del peso (AWIM-Acoustic Weigh in Motion) de vehnculos de transito,

Tambien se ha propuesto ya (ver “Kleine Zeitung”, 15 de Abril de 2009, pagina 35) emplear una supervision de puentes con mecanismos de reconocimiento de imagenes, para detectar, por una parte, el peso de camiones que circulan sobre el puente y, por otra parte, las cargas axiales; los datos obtenidos debenan evaluarse con la ayuda de un software. Puesto que en este caso, se detectan tambien turismos, de acuerdo con esta propuesta se considera ventajoso que sena posible un recuento completo del trafico. Por lo que se refiere a los vehnculos, se han detectado ya especialmente la velocidad y la distancia entre ejes. Los vehnculos son reconocidos a traves de sensores y las clases de camiones se asocian tambien, entre otras cosas, en virtud el numero de ejes y las distancias.

Existe como anteriormente la necesidad de un sistema de medicion, que es sencillo en la configuracion, fiable en el funcionamiento y proporciona rapidamente los datos deseados para la evaluacion con respecto a un analisis fiable de la carga del puente.

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Para la solucion del cometido planteado, la invencion preve un sistema como se indica en la reivindicacion 1. Las formas de realizacion ventajosas y los desarrollos ventajosos se definen en las reivindicaciones dependientes.

De esta manera estan previstos modulos de medicion en el lugar, en la zona del puente, presentando estos modulos de medicion, respectivamente, varias unidades de canales de medicion, con las que estan conectados sensores separados, a saber, sensores-DMS (DMS - bandas extensometricas). Un modulo de medicion de este tipo con los sensores correspondientes tiene una configuracion “del tipo de arana” del modulo y los sensores y, como se ha mencionado, se colocan en un puente varios modulos de medicion de este tipo (“aranas”) con sensores correspondientes. Los sensores pueden estar dispuestos en el lado inferior del puente, pero teoricamente tambien dentro de la estructura del puente, y sirven para medir la carga del puente respectivo en una forma adecuada, a traves de deteccion de flexiones. Los modulos de medicion se pueden reunir tambien por grupos, de acuerdo con las particularidades locales. Para detectar la temperatura de la estructura del puente y tener en cuenta la temperatura medida en las evaluaciones de los datos de la carga al mismo tiempo, es conveniente que al menos un modulo de medicion este conectado con un sensor de temperatura. Tambien con respecto a la deteccion dinamica de los datos de medicion de la carga puede estar previsto un sensor de aceleracion, que esta conectado con al menos un modulo de medicion o bien esta asociado a este.

Los datos de medicion son transmitidos a continuacion a traves de un ruter-ordenador y, por ejemplo, a traves de Internet hacia la unidad de evaluacion central.

Cada modulo de medicion esta alojado para la proteccion de la electronica con preferencia en una carcasa cerrada hermeticamente, por ejemplo una carcasa metalica.

Por ejemplo, mientras que un sensor de temperatura puede ser un sensor de temperatura digital, los sensores de carga, los sensores-DMS, son regularmente sensores analogicos. Estos sensores emiten de esta manera senales analogicas de medicion, y estas senales analogicas de medicion son digitalizadas en los modulos de medicion con la ayuda de convertidores A/D previstos allf, para deducir de esta manera los datos de medicion digitales para la transmision hacia la unidad de evaluacion remota.

Para cada modulo de medicion con sensores correspondientes esta previsto que las senales de medicion de los sensores-DMS sean transmitidas por cable hacia el modulo de medicion correspondiente, hacia las unidades de canales de medicion asociadas allf, siendo posible aqrn sin problemas la transmision por cable, puesto que solamente existen distancias relativamente cortas para la transmision y paralelamente a ello se puede realiza la alimentacion de energfa a traves del mismo (Power over Ethernet-PoE).

En el presente sistema de medicion estan presentes, por lo tanto, varias estaciones de medicion descentralizadas, que estan conectadas a traves de una red local, una LAN (LAN - Local Area Network), En este caso, con los modulos de medicion esta conectado un ordenador o servidor local (llamado aqrn tambien Ordenador esclavo), para preparar, dado el caso, en el lugar los datos y registrarlos temporalmente en memoria, antes de que sean transmitidos la unidad de evaluacion central, mas exactamente a un ordenador de evaluacion. Esta transmision se puede realizar especialmente a traves de una conexion de Internet movil y, de acuerdo con ello, esta previsto con preferencia un servidor-WLAN como servidor o ruter. El servidor / ruter local presenta con preferencia un Model- GSM o UMTS para la transmision de datos.

En general, por lo tanto, esta previsto un sistema sencillo, escalable sin problemas y especialmente rapido y facil de montar. En este contexto es tambien ventajoso que la interfaz de transmision este instalada al mismo tiempo para la recepcion de tension de alimentacion para el modulo de medicion, que presenta una unidad de suministro de energfa correspondiente. En este caso, es favorable, ademas, que la unidad de suministro de energfa prevea diferentes tensiones para partes digitales y analogicas del circuito del modulo de medicion.

El servidor local puede controlar y supervisar o bien administrar todo el sistema de medicion, es decir, los modulos de medicion con los sensores “colgados” en el y acondicionar asf como registrar temporalmente en memoria los datos de medicion de todas las estaciones. En el caso de un conexion de Internet para la transmision de los datos de medicion, es posible, ademas, tambien manejar a traves del servidor(WEB) en el caso de un acceso remoto a base de Internet todos los aparatos a traves de un navegador-WEB y configurarlos para situaciones espedficas de aplicacion desde al puesto central.

Como complemento del presente sistema de medicion con los modulos de medicion junto con los sensores, tambien es ventajoso que se coloque una camara sobre el puente, para detectar opticamente los vehfculos que circulan sobre el puente desde el lateral; se puede emplear cualquier tipo de camara, por una parte camaras por encima de la cabeza, para obtener imagenes de conjunto del vetuculo y, por otra parte, camaras de alta velocidad colocadas lateralmente al eje de la carretera, para detectar aqrn especialmente los ejes de los vehfculos y acoplar los conocimientos correspondientes con los datos de medicion de la carga, como se han registrado por los sensores- DMS, con respecto a una evaluacion simplificada.

En el lugar de la unidad de evaluacion remota central se puede conectar con ventaja delante del ordenador de

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evaluacion propiamente dicho una memoria tampon para el registro intermedio de los datos de medicion transmitidos.

Aunque, como se ha mencionado, con preferencia en la zona del puente respectivo la transmision de senales desde los sensores hacia el Modem de medicion respectivo asf como desde el Modem de medicion hacia el servidor o bien el ruter se realiza por cable, se preve una transmision de datos de medicion sin hilos desde esta disposicion de medicion calo hacia la unidad de evaluacion remota.

Como ha mencionado, el presente sistema de medicion posibilita un gasto reducido para la instalacion en puentes a supervisar asf como a pesar de todo un procesamiento centralizado de los datos y tambien la supervision de los sistemas. De esta manera se simplifica todo el ciclo de trabajo en el transcurso de las mediciones y se posibilita tambien una realizacion paralela de varias mediciones en diferentes lugares de emplazamiento. En virtud de las unidades de medicion descentralizadas y del cableado sencillo resulta una ventaja clara de costes y, ademas, el presente sistema se puede adaptar sin problemas a tareas de medicion espedficas, en comparacion con los sistemas que se pueden adquirir actualmente en el mercado. De esta manera, con el presente sistema se posibilita empelar una tecnica eficiente de medicion de puentes en gran extension. Por consiguiente, resulta una utilidad ventajosa del presente sistema de medicion tambien para sistemas de peaje y para una gestion del trafico.

En el presente sistema de medicion tiene una importancia especial el concepto de la “estacion de medicion distribuida”, es decir, la subdivision de las unidades de medicion en modulos de medicion, respectivamente, con un numero limitado de sensores conectados, por ejemplo, como se ha revelad como especialmente favorable en la practica, con hasta ocho sensores-DMS por modulo de medicion, suministrando entonces estos modulos de medicion los datos de medicion correspondientes de los sensores respectivos en forma digital. Estas “estaciones” de medicion distribuidas son sincronizadas temporalmente por el servidor local respectivo, es decir, que el servidor local mantiene los modulos de medicion respectivos o estaciones de medicion respectivas de forma sincronizada.

A continuacion se explica todavfa en detalle, la invencion con la ayuda de ejemplos de realizacion especialmente preferidos, representados en el dibujo, a los que, sin embargo, no se limita. En el dibujo se muestra en detalle lo siguiente:

La figura 1 muestra una representacion muy esquematica de una parte de un puente de autopista con posiciones indicadas en el para modulos de medicion y sensores del presente sistema de medicion.

La figura 2 muestra en las figuras parciales figura 2 A (parte local del sistema de medicion) y figura 2B (parte central remota del sistema) de forma esquematica la estructura del presente sistema para la medicion de la carga del puente.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un modulo de medicion previsto en el sistema segun la figura 2A, y

Las figuras 4 y 5 muestran ejemplos de realizacion para dos unidades de canales de medicion diferentes, a saber, para un sensor-DMS (figura 4) y para un sensor de temperatura (figura 5).

En la figura 1 se muestra de manera muy esquematica una parte de un puente 1, por ejemplo de un puente de autopista con dos direcciones de la circulacion 1a, 1B, en el que a ambos lados del eje 2 del puente de la autopista 1 estan presentas las calzadas 3, 4 y 5, 6, respectivamente. En el lado inferior del puente 1, en las posiciones indicadas en la figura 1 se pueden ver, por una parte, modulos de medicion 7 y, por otra parte, posiciones de sensores-DMS 8 asf como de un sensor de temperatura 9; las posiciones de los sensores-DMS 8 estan indicadas por medio de anillos pequenos, pero, por lo demas, para mayor simplicidad, no se designan con numeros de referencia separados. Pero a partir de la representacion en la figura 1 se deduce que sobre el lado izquierdo segun la representacion, ocho sensores-DMS 8 estan conectados con el modulo de medicion 7, no obstante, dado el caso, se pueden puede prever menos de ocho sensores-DMS 8.

Adicionalmente, a partir de la figura 1 se deduce tambien una camara de video 10, que esta prevista para registrar vehfculos que circulan sobre el puente 1, en particular camiones, y en este caso especialmente sus numeros de ejes. Ademas, se ilustran esquematicamente una caja de conexiones de corriente 11 para la red local (LAN) con los modulos de medicion asf como un ruter local 12.

Los componentes individuales del sistema, a saber, modulos de medicion 7 con sensores 8, 9, pero tambien con ruter 12 y camara 10, se explican todavfa en detalle a continuacion con la ayuda de las figuras 2 a 5.

En la figura 1 se representan, ademas, todavfa con cuadrados pequenos unas unidades-ADMP 13 (ADMP - Axle Detection Measurement Point - Punto de Medicion de Deteccion del Eje). En este caso, se tata de sensores, con cuya ayuda se puede calcular la velocidad del veldculo.

La parte superior de la figura 2, la figura parcial 2A, muestra de forma ejemplar una disposicion local 14 del presente sistema de medicion, que (como red-LAN 15) esta conectado a traves de una conexion de Internet 16 representada

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de forma esquematica con una zona de evaluacion central remota 17, con una unidad de evaluacion 18 del sistema. Debena ser evidente que varias disposiciones de medicion locales 14 de este tipo colaboran con la zona central 17, como se muestra esta en la figura 2, aunque en la figura 2 solamente se muestra una disposicion de medicion local 14 individual.

De acuerdo con la figura 2A, la disposicion local 14 comprende, por ejemplo, dos grupos 19, 20 con varios modulos de medicion 7, respectivamente, que presentan unidades de canales de medicion correspondientes con puestos de conexion para sensores, a saber, sensores de carga 8 en forma de sensores-DMS, sensores de temperatura 9, pero, dado el caso, tambien sensores de aceleracion 21. Los modulos de medicion 7 segun la figura 1 se explican a continuacion todavfa en detalle con la ayuda de la figura 3, sus unidades de canales de medicion con la ayuda de las figuras 4 y 5.

Los modulos de medicion 7 individuales, que estan dispuestos en una red de Ethernet 15, estan conectados de acuerdo con la figura 2 con un modulo de conmutacion-PoE 22 (PoE - Power over Ehernet - Alimentacion de Corriente a traves de Ethernet). En este modulo de conmutacion 22 esta conectado entonces el servidor / ruter 12 ya descrito con la ayuda de la figura 1, que funciona para el procesamiento previo de datos, para el registro intermedio, como ruter, como servidor-WLAN asf como Modem-GSM o bien Modem-UMTS para la conexion de Internet 16.

Por lo demas, en la figura 2A se ilustra la camara 10, que esta conectada a traves de un captor de datos 23, es decir, un aparato lector de datos, con el modulo de conmutacion-PoE. Ademas, como se muestra, por ejemplo, segun la figura 2A, puede estar previsto un ordenador esclavo 24 para calculos previos en el transcurso de la evaluacion de los datos, estando conectado tambien este ordenador esclavo 24 con el modulo de conmutacion 22.

En la zona del sistema de medicion central 17 esta previsto un servidor de carga 16. Con este servidor de carga 25 esta conectada una memoria tampon 26, una especie de cola de espera, desde la que los datos de medicion llegan a traves de un emisor 27 a la unidad de evaluacion central 18 propiamente dicha, con un ordenador de evaluacion central 28 - a traves de un cortafuegos 29 -. El ordenador central 28 accede a una base de datos 30 y trabaja sobre la base de un software de analisis, que se ilustra con un modulo de analisis 31 en la figura 2B.

La division de los modulos de medicion 7, etc. en grupos, por ejemplo 29, 20, es ventajosa cuando parece conveniente una agrupacion en unidades logicas desde el punto de vista constructivo estatico. En este caso, un tratamiento en grupos de los datos de medicion implica un procesamiento esencialmente mas sencillo de las senales.

Los modulos de medicion 7 son a este respecto una parte esencial del presente sistema de medicion, ya que implica una aproximacion grande a los sensores 8, 9, pero tambien 21 propiamente dichos, de manera que se pueden digitalizar senales analogicas de los sensores ya por via corta. Como se explicara todavfa en detalle a continuacion con la ayuda de la figura 3, en la forma de realizacion preferida se mantienen hasta ocho sensores, en particular los sensores-DMS 8, sincronizados con un modulo 7 de este tipo.

Todos los modulos de medicion 7 son alimentados en el ejemplo de realizacion mostrado a traves del modulo-PoE 22 con energfa electrica. En este caso, es ventajoso que se puedan utilizar cables finos, que se pueden tender facilmente. Se da una limitacion por una longitud maxima de 100 m.

A traves del servidor o ruter 12 se emiten todos los datos de medicion en lmea, y se utiliza al mismo tiempo con preferencia como ordenador central para la parte local 14, de manera que sincroniza los modulos de medicion 7 en los grupos 19, 20 individuales; el ruter 12 recibe paquetes de datos permanentemente, los ordena y forma los llamados ficheros-dac por grupo, en los que pueden estar contenidos un resultado de medicion o varios resultados de medicion.

El sensor de aceleracion 21 no es absolutamente necesario para el presente sistema de medicion, pero se puede integrar en caso necesario en el sistema de medicion y, en concreto, o bien como sensor analogico en una de las salidas para los sensores-DMS 8, como se muestra en la figura 2A, o como sensor digital, en particular en una interfaz-RS485 (ver a continuacion todavfa las figuras 3 y 5).

El servidor esclavo local 24 se puede emplear adicionalmente, para recibir datos paralelamente al ruter o bien servidor 12 y para realizar calculos en el lugar.

La cola de espera 26 en la zona central 17 no solo sirve como memoria asmcrona, sino que ofrece tambien la posibilidad de realizar trabajos de mantenimiento y de instalacion en el ordenador central 28. El transmisor (emisor) 27 es un servicio disparado temporalmente, que lee la cola de espera 26 con un lfmite superior de paquetes y los transmite a traves del cortafuegos 29 al ordenador 28. La camara 10 es una camara de alta velocidad, que se puede considerar como “sensor” complementario; para la determinacion de las dimensiones geometricas de un vetuculo que circula sobre el puente 1 (figura 1), esta camara 10 debena crear al menos 200 fps (frames per second - cuadros bien imagenes parciales por segundo). El analisis se realiza entonces de forma desplazada en el tiempo con la ayuda de un modulo-SW 31. El captor de datos 23 es dicho con mas precision un ordenador con Gigabit

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Ethernet (GigE), para garantizar la comunicacion con la camara 10. El software de analisis u el servidor / ruter 12 estan sincronizados entre sf de manera mas conveniente.

La base de datos 30 contiene todos los datos relevantes de cada proyecto de medicion, con relacion al puente 1 respectivo. Pero esta base de datos 30 puede procesar tambien varias mediciones ejecutadas al mismo tiempo.

En la figura 3 se muestra en detalle un diagrama de bloques de un modulo de medicion 7, estando indicados tambien sensores individuales en conexion con este modulo de medicion. El modulo de medicion 7 detecta, por ejemplo, las senales analogicas de hasta ocho sensores-DMS 8, que estan montados en el puente 1 a medir (figura 1), y convierte las senales analogicas en unidades de canales de medicion 32 y 33 individuales, respectivamente. Como ya se ha mencionado, es ventajoso registrar en el grupo 19 o bien 20 (figura 2A) la temperatura de la estructura de soporte, para que se puedan tener en cuenta modificaciones globales de la dilatacion de la estructura de soporte del puente 1. Este sensor de temperatura puede estar previsto, por ejemplo, como sensor digital 9, que se puede conectar en una interfaz-RS485 34 del modulo de medicion 7. De manera alternativa, en el caso de un sensor de temperatura analogico 9' puede estar asociada una unidad de canales de medicion 33 adecuada con convertidor A/D, ver tambien la figura 5, que se explicara todavfa en detalle a continuacion.

Sobre todo son esenciales los sensores de bandas extensometricas 8, que sirven como registradores analogicos del recorrido para medir en el lado inferior del puente 1 dilataciones como consecuencia de cargas durante el transito del puente por vefnculos especialmente pesados.

La alimentacion de corriente del modulo de medicion 7, en el que estan instalados con preferencia todos los componentes sobre una pletina comun, se realiza como se ha mencionado a traves de Ethernet - PoE, presentando cada modulo de medicion 7 un modulo-PoE 35 correspondiente en conexion con un modulo de interfaz 36, por ejemplo un “Linux Embedded Modul” - Modulo Incrustado Linux. Con el modulo-PoE 35 esta conectada a continuacion una fase de tension de alimentacion 37, que preve en el ejemplo mostrado dos tensiones de funcionamiento, a saber, 3,3 V para todos los componentes digitales del modulo de medicion 7 y 5 V para todos los componentes analogicos. Pero para los componentes analogicos sena tambien posible teoricamente otra tension de alimentacion, por ejemplo, 2,5 V.

El modulo PoE 35 contiene, por ejemplo, de manera convencional en sf un convertidor DC/DC con topologfa-Buck, que reduce los 48 V de la alimentacion de tension-PoE a 6 V. A continuacion esta previsto un segundo convertidor- Buck-DC/DC, que regula la tension de 6 V a 3,3 V para la alimentacion de los componentes digitales, en particular tambien del Modulo-Linux 36. Un tercer convertidor lineal convierte la tension de alimentacion de 6 Ven una tension de 5 V para la tecnica analogica; por lo tanto, aqu se selecciona un convertidor lineal con preferencia porque entonces se garantiza la exactitud o bien la limpieza de la tension.

Como ya se ha mencionado anteriormente, se puede prever en el puente 1 para la alimentacion de la corriente un equipo correspondiente (11 en la figura 1). Esta alimentacion de la corriente 11 se puede realizar con batenas 4x12 V, para asegurar la tension de 48 V posible para la tecnica-PoE. En lugar de las batenas 4x12 V, por ejemplo batenas de automovil, se pueden prever tambien menos batenas, al menos con 36 V de tension de salida, pudiendo preverse entonces una elevacion de la tension electronica (llamado convertidor-Boost), como se conoce esto en sf La alimentacion de tension separada de las partes analogicas y de las partes digitales en el modulo de medicion 7 tiene la ventaja de que se pueden evitar interferencias a traves de sobreacoplamientos.

El Modulo Incrustado Linux 36 sirve para la comunicacion entre el modulo de medicion 7 y la red local 15, la Ethernet; por ejemplo, se utiliza un modulo 36 con sistema operativo Linux, proporcionando en este caso el modulo 36 una conexion de Ethernet de 10/100 Megabit asf como interfaces en serie (asmcrona, SPI, etc.), (SPI - Interfaz Periferica en Serie). Debido a las conexiones limitadas se establece la interfaz-SPI con las unidades de canales de medicion individuales 32, etc., a traves de una interfaz-SPI 38 ampliada.

El modulo de medicion 7 unifica una tecnica de medicion de alta precision con un procesamiento digital rapido de las senales, como se deduce tambien en detalle a partir de la explicacion siguiente de las figuras 4 y 5. En este caso, es posible una optimizacion con respecto a la prevencion de interferencias de la tecnica de medicion, tal vez a traves de efectos de acoplamiento, diafoma, etc.

Con preferencia, el montaje del modulo de medicion 7 se realiza en una carcasa cerrada, en particular una carcasa metalica, con preferencia una carcasa de aluminio atornillada, que puede presentar, por ejemplo, dimensiones de 220 mm x 123 mm x 80 mm. El modulo de medicion 7 es adecuado en este caso para una operacion a una temperatura ambiente de -40°C a +50°C.

En la figura 4 se muestra de forma ejemplar una unidad de canales de medicion 32 en combinacion con un sensor- DMS 8 conectado a traves de un cable coaxial 39, en el que, como se ha mencionado, la unidad de canales de medicion 32 es un componente del modulo de medicion 7, en el que pueden estar conectados de manera similar a una “arana”, por ejemplo, hasta ocho o nueve sensores diferentes a traves de lmeas (cable coaxial 39). Cada canal de medicion 32 acondiciona sobre la pletina puntos de apoyo de soldadura 40 para la conexion del cable coaxial 39

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de 4 polos blindado hacia el sensor 8 correspondiente (banda extensometricas en circuito de puente). El quinto punto de soldadura esta conectado a tierra o bien con el blindaje del cable coaxial 39. Dos puntos de soldadura sirven para la alimentacion opcional de la tension (3,3 V o 5 V, como se ha indicado anteriormente), y dos puntos de soldadura o bien conexiones de senales estan conectados en el canal de medicion 32 con un preamplificador 41, que preve, por ejemplo, una amplificacion de hasta 1400 veces, en el ejemplo de ensayo una amplificacion de 300 veces. Desde este amplificador 4l las senales de medicion (senales diferenciales del puente) llegan a traves de un amplificador 42 programable (PGA - Programmable Gain Amplifier - Amplificador con Amplificacion Programable) hacia un convertidor-AD 43. En el amplificador 42 se puede regular la amplificacion a traves de una unidad de entrada 44, por ejemplo a una amplificacion x1, x2, x4. X8, x16, x32, x64.

El convertidor-AD 43 es, por ejemplo, un convertidor-AD de 16 bits - Sigma-Delta -. Para el modulo de medicion 7 respectivo no es necesaria una sincronizacion exacta de los instantes de muestreo de los convertidores-AD 43 de los ocho canales de medicion, puesto que las senales de medicion son evaluadas integralmente. A traves de la pre- amplificacion 41, 42 asf como el convertidor 43 existen numerosas posibilidades de ajuste para la calibracion y realizacion de la conversion-AD.

En la figura 4 se representa a continuacion se forma simbolica un filtro 15. No obstante, a este respecto hay que completar que con preferencia en el marco del presente sistema de medicion no se emplea ningun filtro de hardware, sino que se realiza un filtro de software, si es necesario.

Por ultimo, a partir de la figura 4 se deduce todavfa una interfaz-SPI 46, que establece una comunicacion con Ethernet o bien con el modulo 22 (figura 2A) a traves de la interfaz-SPI 38 y el Modulo Incrustado 36.

La electronica de medicion descrita de esta manera suministra valores de medicion digitales, que corresponden a una tension de puente determinada, en funcion de la regulacion de la amplificacion en el amplificador 43. De esta manera se puede definir la amplificacion electronica del sistema. El punto cero del sistema puede ser diferente del valor cero debido a desviaciones en el sensor o en el circuito de medicion o bien esta sometido a desviaciones de cualquier tipo, por ejemplo, con la temperatura. El convertidor A/D 43 ofrece a tal fin una posibilidad para la calibracion, de manera que se pueden obtener valores de medicion exactos, reproducibles sobre toda la zona de temperatura que aparece en la practica.

Para la medicion de la potencia se pueden emplear, como se ha mencionado, sensores digitales de temperatura 9 o, en cambio, tambien sensores analogicos de temperatura 9', por ejemplo sensores-Pt100. Un ejemplo de un canal de medicion 33 con un sensor analogico de temperatura 9' de este tipo se ilustra en la figura 5, en la que la estructura de este canal de medicion 33 corresponde, en principio, en su mayor parte a la del canal de medicion 32 de la figura 4, de manera que para componentes correspondientes se utilizan los mismos numeros de referencia y se puede omitir una descripcion nueva de esta unidad de canal de medicion, en lo que se refiere a la estructura. Una estructura similar del canal de medicion se da, por lo demas, en el caso de un sensor - analogico - de aceleracion 21 (figura 2A).

La medicion de la temperatura debena realizarse con sensores 9 o bien 9' de este tipo, con los que se consigue una resolucion de 0,1 °C y una exactitud de +/-1 °C.

Una diferencia en la configuracion de la figura 5 en comparacion con la de la figura 4 consiste en que en el caso de un sensor de temperatura 9' no se necesita un amplificador previo 41. En este caso, es posible una medicion estable con la resolucion requerida. La aparicion de la exactitud deseada puede depender, sin embargo, de la dispersion de los valores de la resistencia de los sensores-Pt100, lo que se puede tener en cuenta con una calibracion correspondiente.

Una medicion de la temperatura se necesita, respectivamente, solo para un ciclo completo de medicion, de manera que la medicion de la temperatura se puede realizar a intervalos de tiempo comparativamente grandes, por ejemplo a intervalos de un segundo o mas. El retfculo de tiempo de la medicion de la temperatura se puede regular a traves del software. La senal analogica obtenida por el sensor 9' es digitalizada de nuevo en el canal de medicion 33 (ver el convertidor-AD 43) y se convierte a continuacion a traves de formulas correspondientes en el Modulo Incrustado 36 (ver la figura 3) en el valor de la temperatura propiamente dicho.

No obstante, con preferencia se utiliza, como se ha mencionado anteriormente, sensores digitales de temperatura 11 (ver la figura 3), estando disponibles sensores de temperatura de semiconductores 9 digitales entretanto de alta precision, que emiten el valor de la temperatura, por ejemplo, a traves de interfaces-I2C o SPI directamente en forma digital. Tales sensores digitales de temperatura 9' posibilitan tambien distancias mayores desde los modulos de medicion 7 o bien sus interfaces-RS485 34 (ver la figura 3).

Aunque la invencion se ha explicado anteriormente con la ayuda de ejemplos de realizacion especialmente preferidos, son posibles, sin embargo, evidentemente en el marco de la invencion otras variaciones y modificaciones. Asf, por ejemplo, es concebible prever en construcciones de puente pequenas solamente un modulo de medicion 7 con un numero correspondiente de canales de medicion 32/33, por ejemplo tambien solo seis, aunque

la invencion proporciona sus ventajas especiales sobre todo cuando se preve una pluralidad de tales modulos de medicion 7 en un puente 1 y, en concreto, en el grupo correspondiente, como se ha explicado. A traves del sistema distribuido descrito, ver especialmente la figura 2 con las figuras parciales 2A y 2B, se posibilitan especialmente las ventajas de un montaje sencillo, de un calculo exacto y rapido de valores de medicion asf como de una evaluacion 5 rapida y exacta de los datos de medicion.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. - Sistema para la medicion de la carga de un puente (1) durante el transito de un vetnculo, que comprende:

- varios modulos de medicion (7), que presentan, respectivamente, varias unidades de canales de medicion (32, 33) con convertidores A/D;

- sensores-DMS (8) asociados por separado a los modulos de medicion, que estan previstos para la colocacion en el puente (1), en el que los sensores transmiten senales analogicas de medicion por cable a las unidades de canales de medicion (32, 33) asociadas, respectivamente, a ellos, que derivan por medio de convertidores A/D datos de medicion digitales a partir de las senales de medicion; caracterizado porque

- el sistema comprende, ademas, un modulo de conmutacion-PoE (22), un servidor / ruter local (12) y una unidad de evaluacion remota (18);

- los datos de medicion digitales son transmitidos desde el servidor / ruter (12) a traves de una transmision de datos de medicion por radio (16) hacia la unidad de evaluacion (18) remota;

- los modulos de medicion (7) comprenden, respectivamente, una interfaz de transmision (36), y estan conectados en paralelo y por cable con el modulo de conmutacion-PoE (22) y a traves de este con el servidor / ruter local (12), con lo que se forma una red local (LAN) (15),

- el servidor / ruter local (12) esta instalado para mantener los modulos de medicion (7) de forma sincronizada.
2. - Sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la interfaz de transmision (36) esta instalada al mismo tiempo para la recepcion de tension de alimentacion para el modulo de medicion (7) respectivo, que presenta una unidad de suministro de energfa (37) correspondiente.
3. - Sistema de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque la unidad de suministro de energfa (37) preve tensiones diferentes para interfaz digital y analogica del modulo de medicion (7).
4. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque modulos de medicion (7) estan compuestos en grupos (19, 21).
5. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos un modulo de medicion (7) esta conectado con un sensor de temperatura (9; 9') que detecta una temperatura de la estructura de puente.
6. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos un modulo de medicion (7) esta conectado con el sensor de aceleracion.
7. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada modulo de medicion (7) esta dispuesto en un carcasa cerrada hermeticamente, por ejemplo de metal.
8. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por un medio de ordenador (24) local conectado con cada modulo de medicion para la realizacion de calculos en el lugar.
9. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el servidor / ruter local (12) es un servidor-WLAN.
10. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el servidor / ruter local (12) presenta un Modem-GSM o UMTS para la transmision de datos.
11. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por una camara (10) prevista para la colocacion sobre el puente para la deteccion lateral del vetuculo, en particular para la deteccion de los ejes del vetuculo.
12. - Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en la unidad de evaluacion remota (18) esta prevista una memoria tampon (26).