基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，包括：有线传感节点系统，用于采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角；无线传感节点系统，用于采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；无线中继器，与无线传感节点系统连接，用于转发无线传感节点系统采集的数据；有线网关，与有线传感节点系统连接；无线网关，与无线中继器连接；服务器，与有线网关、无线网关连接，用于存储有线传感节点系统采集的数据和无线传感节点系统采集的数据；采用CAN总线和无线通讯两种方式进行通讯，布线少，设备成本低，系统稳定性好，后期维护成本也少。

【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统
本技术涉及监测设备领域，特别涉及一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统。
技术介绍
作为交通系统的组成部分，桥梁在人类文明的发展和演化中起到了重要作用。随着现代科技的发展以及运输需求的不断增长，大型桥梁(如跨海大桥、大跨度桥梁等)越来越多的出现在人们的视野中，这些桥梁造价动辄几亿甚至几十亿元，在交通、军事和社会生活等方面有着重要的战略意义。然而，桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。据统计，如今在美国近60万座桥梁中性能不足和有功能缺陷的占28.6％。美国每年桥梁投资90％用于更新维修旧桥，只有10％用于新建桥梁。我国现有公路桥5000余座，总长130万公里，1/3以上的桥梁都存在结构性缺陷、不同程度的损伤和功能性失效的隐患。近年来，我国陆续出现了多次重大桥梁事故。这些发生的事故与很多因素有关，但是缺乏有效的监测措施和必要的维修、养护措施是重要的原因之一。这些触目惊心的事故使得人们对现代桥梁的质量和寿命也逐渐关注起来。对桥梁结构进行质量检测和健康监测，已成为国内外学术界、工程界研究的热点。传统的桥梁检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，缺乏科学系统的方法，往往对桥梁特别是大型桥梁的状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。如果对桥梁的病害估计不足，就很可能失去养护的最佳时机，加快桥梁损坏的进程，缩短桥梁的服务寿命。如果对桥梁的病害估计过高，便会造成不必要的资金浪费，使得桥梁的承载能力不能充分发挥。目前市场上使用的桥梁结构健康监测系统通常使用网线组成的局域网络进行通讯，不仅布线繁多、设备成本高、系统稳定性差还会增加很多后期维护成本。
技术实现思路
本技术提供一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，采用CAN总线和无线通讯两种方式进行通讯，布线少，设备成本低，系统稳定性好，后期维护成本也少。本技术实施例提供的一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，包括：有线传感节点系统，用于采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角；无线传感节点系统，用于采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；无线中继器，与所述无线传感节点系统连接，用于转发所述无线传感节点系统采集的数据；有线网关，与所述有线传感节点系统连接；无线网关，与所述无线中继器或无线传感节点系统连接；服务器，与所述有线网关、无线网关连接，用于存储所述有线传感节点系统采集的数据和无线传感节点系统采集的数据；所述有线网关包括：第一CAN总线收发模块，与所述有线传感节点系统连接；第一4G数传模块，与所述服务器连接；第一中央处理器MCU；与所述第一CAN总线收发模块、第一4G数传模块连接；第一存储器，与所述第一中央处理器MCU连接；所述无线网关包括：第一无线收发模块，与所述无线传感节点系统或无线中继器连接；第二4G数传模块，与所述服务器连接；第二中央处理器MCU；与所述第一无线收发模块、第二4G数传模块连接；第二存储器；与所述第二中央处理器MCU连接。有线传感节点系统包括：应变传感器，用于监测应变；第一加速度传感器，用于监测加速度；振动传感器，用于监测振动；温度传感器，用于监测温度；第三中央处理器MCU，与所述应变传感器、第一加速度传感器、压力传感器、温度传感器连接，用于采集所述应变传感器、第一加速度传感器、压力传感器、温度传感器的信号；第二CAN总线收发模块，与所述第一CAN总线收发模块连接，用于传输数据；防雷保护电路，用于保护有线传感节点系统。无线传感节点系统包括：第二加速度传感器，用于监测桥面各部位的加速度；风速风向传感器，用于监测桥面各部位的风速风向；第四中央处理器MCU，与所述第二加速度传感器、风速风向传感器连接，用于采集所述第二加速度传感器、风速风向传感器的信号；第二无线收发模块，与所述第一无线收发模块或无线中继器连接，用于传输数据。在一个实施例中，桥梁结构健康监测系统还包括指示系统；所述指示系统由多个指示灯组成；所述指示灯对应安装在每个有线传感节点系统和无线传感节点系统。在一个实施例中，有线传感节点系统为多个；所述无线传感节点系统为多个；所述无线中继器为多个。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1为本技术实施例中一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统的示意图；图2为本技术实施例中一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统的有线网关的示意图；图3为本技术实施例中一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统的无线网关的示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。本技术实施例提供了一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，如图1所示，包括：有线传感节点系统11，用于采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角；无线传感节点系统12，用于采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；无线中继器13，与无线传感节点系统12连接，用于转发无线传感节点系统12采集的数据；有线网关14，与有线传感节点系统11连接；无线网关15，与无线中继器13或无线传感节点系统12连接；服务器16，与有线网关14、无线网关15连接，用于存储有线传感节点系统11采集的数据和无线传感节点系统12采集的数据；上述基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，采用有线传感节点系统11采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角，采集的数据通过有线网关14传输到服务器16，采用无线传感节点系统12采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；采集的数据通过无线中继器13、无线网关15传输到服务器16。采用无线传输的方式，使本健康监测系统布线少。设备成本低，系统稳定性好，后期维护时只需更换坏了的无线传感节点系统12或者有线传感节点系统11，维护成本也相应减少。服务器16将数据库中的桥梁数据根据桥梁模型进行健康状态分析并输出结果；实现桥梁长期在线健康监测功能，提高桥梁养护质量和桥梁运维安全性。上述基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，其中，有线网关14包括：如图2所示，第一CAN总线收发模块21，与有线传感节点系统11连接；第一4G数传模块23，与服务器16连接；第一中央处理器MCU22；与第一CAN总线收发模块21、第一4G数传模块23连接；第一存储器24，与第一中央处理器MCU本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，其特征在于，包括：有线传感节点系统，用于采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角；无线传感节点系统，用于采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；无线中继器，与所述无线传感节点系统连接，用于转发所述无线传感节点系统采集的数据；有线网关，与所述有线传感节点系统连接；无线网关，与所述无线中继器或无线传感节点系统连接；服务器，与所述有线网关、无线网关连接，用于存储所述有线传感节点系统采集的数据和无线传感节点系统采集的数据；所述有线网关包括：第一CAN总线收发模块，与所述有线传感节点系统连接；第一4G数传模块，与所述服务器连接；第一中央处理器MCU；与所述第一CAN总线收发模块、第一4G数传模块连接；第一存储器，与所述第一中央处理器MCU连接；所述无线网关包括：第一无线收发模块，与所述无线传感节点系统或无线中继器连接；第二4G数传模块，与所述服务器连接；第二中央处理器MCU；与所述第一无线收发模块、第二4G数传模块连接；第二存储器；与所述第二中央处理器MCU连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线和无线通讯的桥梁结构健康监测系统，其特征在于，包括：有线传感节点系统，用于采集桥梁内部各部位的振动、竖向位移、温度、应变、倾角；无线传感节点系统，用于采集桥面各部位的索力、倾角、风速风向；无线中继器，与所述无线传感节点系统连接，用于转发所述无线传感节点系统采集的数据；有线网关，与所述有线传感节点系统连接；无线网关，与所述无线中继器或无线传感节点系统连接；服务器，与所述有线网关、无线网关连接，用于存储所述有线传感节点系统采集的数据和无线传感节点系统采集的数据；所述有线网关包括：第一CAN总线收发模块，与所述有线传感节点系统连接；第一4G数传模块，与所述服务器连接；第一中央处理器MCU；与所述第一CAN总线收发模块、第一4G数传模块连接；第一存储器，与所述第一中央处理器MCU连接；所述无线网关包括：第一无线收发模块，与所述无线传感节点系统或无线中继器连接；第二4G数传模块，与所述服务器连接；第二中央处理器MCU；与所述第一无线收发模块、第二4G数传模块连接；第二存储器；与所述第二中央处理器MCU连接。2.如权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于，所述有线传感节点系统包括：应变传感器，用于监测应变；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国瑞，王鹏军，
申请(专利权)人：北京源清慧虹信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11