一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统及方法，系统包括：无线数据终端和多频并行数据收集网关；所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过无线网络通信连接，各个所述无线数据终端并行将所述桥梁监测数据上传给所述多频并行数据收集网关。还包括透明中继。优点为：本发明专利技术很好的扩充了桥梁监测中能够容纳的传感器数量，解决了桥梁监测中数据的实时、可靠的收集问题，极大提高桥梁监测和异常预警的时效性，为桥梁运行管理及养护部门提供了更为及时有效的桥梁各类状态数据。

【技术实现步骤摘要】
一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统及方法
本专利技术属于桥梁实时监测的数据收集
，具体涉及一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统及方法。
技术介绍
随着城市交通的快速发展，桥梁作为城市最重要的交通基础设施之一，有力地促进了城市经济建设发展，为人民的出行提供了便利，改善了人民的生活质量。尽管城市桥梁的工程寿命存在相当长的时间，但桥梁结构的安全性及耐久性仍存在风险，如：桥梁长期负载工作或邻近工程施工等影响下，使得桥梁的局部或整体结构产生变化，导致结构应力和应变超标。另外，倾斜、扭转、裂缝、支座位移、桥墩沉降等因素都将影响着桥梁及结构的使用安全。近年来国内外已发生的不少桥梁坍塌事故，多数是由于缺少应有的桥梁状态监测手段导致。因此，桥梁的健康监测已经引起人们的高度重视。通过对桥梁实施在线监测，对上述影响桥梁安全运行的因素进行定时定量地监测并获取实时数据，及时对数据进行处理分析，对桥梁的运行状态及结构安全性进行评估，不仅能评估桥梁健康状态，为桥梁的日常养护、检测、维护、加固及维修提供依据，同时还对保障城市桥梁的完好、安全、畅通等具有积极作用。目前，对桥梁的管护主要依靠人工方式，即：对桥梁的外观进行巡视检查，再进行完好状态等级的客观评价，从而确定桥梁技术安全状态。目前已经有了部分基于无线通讯的桥梁运行状态监测方案，通过在桥梁上安装部署各种监测传感器，并通过无线网络将监测传感器的数据传至业务平台。然而，随着需要监测桥梁的信息种类的增加，部署的传感器的类型和数量也越来越多。例如：一座中等长度的跨江大桥通常需要部署百个以上的各类监测传感器，大量的传感器发起无线数据上报，极容易产生同频干扰并导致数据上报的延迟甚至丢失。如何能够在保证桥梁监测数据可靠收集上报的同时，提高实时性和适应性，能根据业务需要，灵活调整采样周期，做到真正的实时在线监测值，是目前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统及方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统，包括：无线数据终端和多频并行数据收集网关；所述无线数据终端的布置数量为M个，M为自然数；每个所述无线数据终端连接有若干个布置于桥梁的监测传感器，所述监测传感器用于采集桥梁的桥梁监测数据，并将所述桥梁监测数据传输给所述无线数据终端；所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过无线网络通信连接，各个所述无线数据终端并行将所述桥梁监测数据上传给所述多频并行数据收集网关。优选的，所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过物联网络LoRa连接。优选的，还包括透明中继；透明中继连接在无线数据终端和多频并行数据收集网关之间。本专利技术还提供一种基于无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统的无线远距离多频并行桥梁监测数据收集方法，包括以下步骤：步骤1，多频并行数据收集网关包括多频并行数据收集网关本体以及M路LoRa路由模块；多频并行数据收集网关本体定义N路LoRa频点、0号上行频点以及0号下行频点；其中，N路LoRa频点分别为1号频点、2号频点,…,N号频点；0号上行频点为专用频点，定义为无线数据终端向多频并行数据收集网关上报注册信息以及上报异常事件所用频点；0号下行频点为固定频点，定义为多频并行数据收集网关向无线数据终端下发频点配置信息以及任务信息所用频点；其中，所述频点配置信息指N路LoRa频点的频点值以及多频并行数据收集网关本体基于负载均衡策略从N路LoRa频点中选择的最佳LoRa频点值；N路LoRa频点定义为数据收集专用频点；步骤2，对于无线数据终端，其工作过程为：无线数据终端上电后，读取无线数据终端地址信息以及自身连接的监测传感器的地址信息；然后，无线数据终端通过专用的0号上行频点向多频并行数据收集网关发送注册信息，所述注册信息中携带所述无线数据终端地址信息以及自身连接的监测传感器的地址信息；然后，无线数据终端持续在0号下行频点接收状态，监听是否接收到多频并行数据收集网关通过0号下行频点下发的频点配置信息以及任务信息；其中，所述频点配置信息中包含最佳LoRa频点值；如果接收到，代表无线数据终端已注册成功；然后，无线数据终端根据接收到的任务信息，通过相应的监测传感器进行桥梁状态采集工作，当所述无线数据终端获取到所需的桥梁监测数据后，无线数据终端工作于最佳LoRa频点值，通过最佳LoRa频点向多频并行数据收集网关上报桥梁监测数据；然后，无线数据终端转为持续在0号下行频点接收状态，监听是否接收到多频并行数据收集网关通过0号下行频点下发的新的任务信息；在无线数据终端整个工作过程中，一旦无线数据终端检测到异常事件，无线数据终端立即工作于0号上行频点，并通过0号上行频点主动向多频并行数据收集网关上报异常事件；对于多频并行数据收集网关，其工作过程为：对于多频并行数据收集网关，具有M路LoRa路由模块，对于每个LoRa路由模块，具有空闲状态、数据接收状态和数据下发状态；当所述LoRa路由模块处于空闲状态时，配置所述LoRa路由模块工作于0号上行频点接收状态，用于随时接收无线数据终端发起的异常事件上报信息以及注册信息；当有两个以上LoRa路由模块通过0号上行频点接收到来自于同一个无线数据终端上报的注册信息时，多频并行数据收集网关本体基于预设的优先级规则，从两个以上LoRa路由模块中选择出一个最佳LoRa路由模块，同时，多频并行数据收集网关本体基于负载均衡策略，从1号频点到N号频点中选择出最佳LoRa频点值，然后，通过最佳LoRa路由模块对所述注册信息进行响应，如果注册通过，最佳LoRa路由模块首先工作在0号下行频点，并通过0号下行频点向对应的无线数据终端下发携带有最佳LoRa频点值的频点配置信息以及任务信息；然后，最佳LoRa路由模块转为数据接收状态，并工作于最佳LoRa频点值对应的最佳频点，等待对应的无线数据终端通过最佳LoRa频点上报桥梁监测数据，由此实现数据采集功能；当数据采集成功后，最佳LoRa路由模块切换到0号上行频点接收状态，用于随时接收无线数据终端发起的异常事件上报信息以及注册信息。优选的，所述预设的优先级规则指：最先接收到无线数据终端上报的注册信息的LoRa路由模块的优先级最高。优选的，对于透明中继，其工作过程为：透明中继同时与多频并行数据收集网关和各个无线数据终端连接；透明中继配置M+2路中继通信模块；透明中继上电初始化后，读取各个无线数据终端地址信息、各个无线数据终端连接的监测传感器的地址信息以及透明中继地址信息；然后，透明中继通过专用的0号上行频点向多频并行数据收集网关发送注册信息，所述注册信息中携带各个无线数据终端地址信息、各个无线数据终端连接的监测传感器的地址信息以及透明中继地址信息；然后，透明中继持续在0号下行频点接收状态，监听是否接收到多频并行数据收集网关通过0号下行频点下发的频点配置信息以及任务信息；其中，所述频点配置信息中包含最佳LoRa频点值；如果接收到，代表透明中继已注册成功；然后，透明中继根据接收到的任务信息，通过相应的监测传感器进行桥梁状态采集工作，当所述透明中继获取到所需的桥梁监测数据后，透明中继工作于最佳Lo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统，其特征在于，包括：无线数据终端和多频并行数据收集网关；所述无线数据终端的布置数量为M个，M为自然数；每个所述无线数据终端连接有若干个布置于桥梁的监测传感器，所述监测传感器用于采集桥梁的桥梁监测数据，并将所述桥梁监测数据传输给所述无线数据终端；所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过无线网络通信连接，各个所述无线数据终端并行将所述桥梁监测数据上传给所述多频并行数据收集网关。

【技术特征摘要】
1.一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统，其特征在于，包括：无线数据终端和多频并行数据收集网关；所述无线数据终端的布置数量为M个，M为自然数；每个所述无线数据终端连接有若干个布置于桥梁的监测传感器，所述监测传感器用于采集桥梁的桥梁监测数据，并将所述桥梁监测数据传输给所述无线数据终端；所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过无线网络通信连接，各个所述无线数据终端并行将所述桥梁监测数据上传给所述多频并行数据收集网关。2.根据权利要求1所述的一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统，其特征在于，所述多频并行数据收集网关与M个所述无线数据终端通过物联网络LoRa连接。3.根据权利要求1所述的一种无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统，其特征在于，还包括透明中继；透明中继连接在无线数据终端和多频并行数据收集网关之间。4.一种基于权利要求1所述的无线远距离多频并行桥梁监测数据收集系统的无线远距离多频并行桥梁监测数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，多频并行数据收集网关包括多频并行数据收集网关本体以及M路LoRa路由模块；多频并行数据收集网关本体定义N路LoRa频点、0号上行频点以及0号下行频点；其中，N路LoRa频点分别为1号频点、2号频点,…,N号频点；0号上行频点为专用频点，定义为无线数据终端向多频并行数据收集网关上报注册信息以及上报异常事件所用频点；0号下行频点为固定频点，定义为多频并行数据收集网关向无线数据终端下发频点配置信息以及任务信息所用频点；其中，所述频点配置信息指N路LoRa频点的频点值以及多频并行数据收集网关本体基于负载均衡策略从N路LoRa频点中选择的最佳LoRa频点值；N路LoRa频点定义为数据收集专用频点；步骤2，对于无线数据终端，其工作过程为：无线数据终端上电后，读取无线数据终端地址信息以及自身连接的监测传感器的地址信息；然后，无线数据终端通过专用的0号上行频点向多频并行数据收集网关发送注册信息，所述注册信息中携带所述无线数据终端地址信息以及自身连接的监测传感器的地址信息；然后，无线数据终端持续在0号下行频点接收状态，监听是否接收到多频并行数据收集网关通过0号下行频点下发的频点配置信息以及任务信息；其中，所述频点配置信息中包含最佳LoRa频点值；如果接收到，代表无线数据终端已注册成功；然后，无线数据终端根据接收到的任务信息，通过相应的监测传感器进行桥梁状态采集工作，当所述无线数据终端获取到所需的桥梁监测数据后，无线数据终端工作于最佳LoRa频点值，通过最佳LoRa频点向多频并行数据收集网关上报桥梁监测数据；然后，无线数据终端转为持续在0号下行频点接收状态，监听是否接收到多频并行数据收集网关通过0号下行频点下发的新的任务信息；在无线数据终端整个工作过程中，一旦无线数据终端检测到异常事件，无线数据终端立即工作于0号上行频点，并通过0号上行频点主动向多频并行数据收集网关上报异...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾健，苏建坤，武小萌，代柳娟，李万宝，
申请(专利权)人：云南航天工程物探检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53