用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。本发明专利技术还公开了采用该传感器的传感方法。本发明专利技术通过4G无线通信模块，结合麦克风模块，实现对桥梁桥面车速的测量。本发明专利技术有效解决了当前有线设备传输距离有限，现场设备管理成本高的问题。并且，采用无线传输方式，建立TCP协议传输数据至云端服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。

Wireless 4G Noise Sensor and Sensing Method for Measuring Vehicle Speed on Bridge Deck

The invention discloses a wireless 4G noise sensor for measuring bridge deck vehicle speed, including a microphone module, which collects noise signals from the surrounding environment and transmits them to the MCU core board. The MCU core board performs A/D conversion of noise signals and transmits the converted noise signals to the 4G wireless communication module. The 4G wireless communication module communicates with the cloud server. The invention also discloses a sensing method using the sensor. The invention realizes the measurement of vehicle speed on bridge deck through a 4G wireless communication module and a microphone module. The invention effectively solves the problems of limited transmission distance of current wired equipment and high cost of field equipment management. In addition, the use of wireless transmission mode, the establishment of TCP protocol to transfer data to cloud servers, can achieve clustering, large-scale monitoring purposes, data centralized management.

【技术实现步骤摘要】
用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法
本专利技术涉及无线4G噪声传感器，特别是涉及用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法。
技术介绍
随着我国桥梁建设进程不断加快，桥梁基数不断加大，既有桥梁逐步出现巨大管养需求。其中，超速超载是当前桥梁出现损伤的重要原因，如何动态了解桥面车流量、识别桥面车速与荷载很有必要。传统车流量计算方法多样，如监控设备，红外激光雷达等，其存在设备成本高，安装复杂且维护困难等问题，有线设备的现场布线与管理也是需要考虑的重点难题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种成本低、安装简单且维护容易的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。进一步，还包括供能模块，供能模块为MCU核心板供电。进一步，所述MCU核心板为STM32单片机。进一步，所述麦克风模块采用MAX9812模块。进一步，所述4G无线通信模块按照200-500Hz的频率定时将传感器ID、噪声信号和时间打包，通过TCP/IP协议向云端服务器的指定IP和端口按照固定时间间隔发送。采用本专利技术所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器的传感方法，包括以下步骤：S1：麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板；S2：MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块；S3：4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。有益效果：本专利技术公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法，通过4G无线通信模块，结合麦克风模块，实现对桥梁桥面车速的测量。本专利技术有效解决了当前有线设备传输距离有限，现场设备管理成本高的问题。并且，采用无线传输方式，建立TCP协议传输数据至云端服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中无线4G噪声传感器的框图；图2为本专利技术具体实施方式中无线4G噪声传感器的布设示意图；图3为本专利技术具体实施方式中数据采集的示意图；图4为本专利技术具体实施方式中方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步的介绍。本具体实施方式公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，如图1所示，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块按照200-500Hz的频率定时将传感器ID、噪声信号和时间打包，通过TCP/IP协议向云端服务器的指定IP和端口按照固定时间间隔发送。还包括供能模块，供能模块为MCU核心板供电。(1)MCU核心板MCU核心板为STM32单片机，采用CORTEX-M3芯片，144P引脚、提供复位按钮与串口外接插针。该核心板主要实现高频数据处理，接收麦克风模块的高频数据，并将数据打包，生成AT指令发送至4G无线通信模块，同时通过串口发送至串口工具，方便数据校准与调试。。(2)4G无线通信模块采用4GDTU透传模块USR-LTE-7S4，该模块符合全网通要求，能够利用现有移动、联通及电信网络进行远程数据传输。模块与MCU核心板连接，通过UART与MCU核心板通信，4G与远程后台通信。支持AT指令模式，建立TCP模式向指定IP与端口发送数据。(3)麦克风模块采用MAX9812模块，支持3.3V供电方式，使用电压3～5V，单输入20dB增益麦克风放大芯片，工作电流为230微安，关断模式可降至100纳安。采用低功耗设计，用于采集周边环境噪声信号，输出信号为电压信号。(4)供能模块采用USB口为MCU核心板提供3.3V工作电压。本具体实施方式还公开了采用上述无线4G噪声传感器的传感方法，如图4所示，包括以下步骤：S1：麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板；S2：MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块；S3：4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。识别车辆的基本原理为：首先根据数据的时域图识别数据波峰与对应的时间点，假定当前波峰时间点为t1，下一波峰时间点为t2，已知设定的两个无线麦克风间距为5M，则依据时域分析得到的车速结果v为：无线4G噪声传感器布设在桥面车道两侧，如图2所示，每个传感器设定ID标识。图3为传感器采集的噪声信号的示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，其特征在于：包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。

【技术特征摘要】
1.用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，其特征在于：包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。2.根据权利要求1所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，其特征在于：还包括供能模块，供能模块为MCU核心板供电。3.根据权利要求1所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，其特征在于：所述MCU核心板为STM32单片机。4.根据权利要求1所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯士通，吴刚，蒋剑彪，
申请(专利权)人：东南大学，北京特希达技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32