一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其包括车辆类型识别装置、变频采集仪、无线传输模块和上位机；车辆类型识别装置将对公路运营车辆进行实时识别、分类后的信号传输至变频采集仪，作为变频采集仪的变频采样触发信号；变频采集仪能实时改变数据采样频率，进而用于对车辆类型识别装置传输至的信号进行变频采集存储；变频采集仪经无线传输模块与上位机进行信息交互，变频采集仪将变频采集到的信号经无线传输模块传输至上位机内，由上位机进行数据实时显示及保存；上位机将预先设定配置控制信号经无线传输模块传输至变频采集仪。本发明专利技术能实现变频采样，减少数据冗余、保证信号无失真恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置
本专利技术涉及一种桥梁健康监测领域，特别是关于一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置。
技术介绍
桥梁健康监测系统的关键是结构损伤预警与辨识的准确度，结构可靠度评估与疲劳寿命评估的可靠度，都取决于信号的质量。信号质量主要依赖于测量过程中硬件的质量和数据记录的范围，这些都会对结果产生很大差异。因此，为了避免那些由于漏掉真实反映而获得较好评估结果的较差的测量工作，需要重点考虑的因素是：(1)记录时间的长度：记录的时间越长，评估的结果越准确；反之记录的时间较短，会承受风险带来的不良后果。(2)采样频率：表征采样的快慢，采样频率高，则采样快，采集到的数字信号越接近真实信号，低的采样频率会使信号严重失真。为保证监测信号的质量，可对结构响应24小时实时高频采集，但采集的数据量过于庞大，给数据的传输和后期的数据处理、挖掘带来灾难。理想的情况是使用较小的存储空间，而又不能丢失信息的复现原始信号。变采样频率数据采集系统可根据外界的触发信号实时调整采样频率。当没有接收到触发信号时，用较低的采样频率进行采样。当接收到触发信号时，根据触发信号大小，使用提前设定好的较高的采样频率进行一段时间的采样。达到某一时间长度后，自动恢复为低采样频率。因此，如何解决高频采集产生的海量数据与无线上传之间的矛盾这一矛盾成为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其对桥梁结构响应(如挠度、应变)实时在线高频监测指标，根据车辆类型进行触发，实现变频采样，减少数据冗余、保证信号无失真恢复。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其包括车辆类型识别装置、变频采集仪、无线传输模块和上位机；所述车辆类型识别装置将对公路运营车辆进行实时识别、分类后的信号传输至所述变频采集仪，作为所述变频采集仪的变频采样触发信号；所述变频采集仪能实时改变数据采样频率，进而用于对所述车辆类型识别装置传输至的信号进行变频采集存储；所述变频采集仪经所述无线传输模块与所述上位机进行信息交互，所述变频采集仪将变频采集到的信号经所述无线传输模块传输至所述上位机内，由所述上位机进行数据实时显示及保存；所述上位机将预先设定配置控制信号经所述无线传输模块传输至所述变频采集仪。进一步，所述车辆类型识别装置内预先设置有线圈、图像、红外线、毫米波雷达现有车辆识别方法，用于对公路运营车辆进行实时识别、分类，进而识别车辆的类型，并作为所述变频采集仪的变频采样触发信号。进一步，所述预先设定配置控制信号包括变频采样频率、采样通道和触发逻辑。进一步，所述变频采集仪包括单片机、FPGA和AD转换器；所述AD转换器将接收到的所述车辆识别装置传输至的车辆识别分类信号进行模数转换后，传输至所述FPGA，由所述FPGA触发控制所述AD转换器并存储模数转换后的信号；所述FPGA与所述单片机连接，所述单片机用于接收所述上位机的配置信号并传输至所述FPGA。进一步，所述FPGA内设置有地址锁存器、存储器、或非门、地址计数器、非门和分频电路；所述存储器用于存储所述AD转换器传输至的信号，所述地址锁存器和存储器经数据总线与所述单片的数据端口连接，所述单片机的地址锁存端口也与所述地址锁存器连接，且所述地址锁存器将所述单片机内的配置信号传输至所述存储器内；所述单片机的片选信号端口和读选通端口经所述或非门后与所述存储器连接；所述单片机的启动信号端口将启动信号传输至所述地址计数器，且所述地址计数器计数完毕后将结束信号传输至所述单片机的转换结束信号端口；所述地址计数器也与所述存储器连接；时钟信号经所述分频电路处理后得到转换时钟信号，所述转换时钟信号分别传输至所述地址计数器和AD转换器内，并经过所述非门将分频后的转换时钟信号传输至所述存储器内进行存储。进一步，所述存储器是由内嵌入式阵列块构成的构成双口RAM。进一步，所述时钟信号由40MHz有源晶振产生。进一步，所述分频电路采用分频锁相环。进一步，所述AD转换器采用型号为ADS930的AD转换芯片。进一步，所述无线传输模块采用WIFI或4G网络。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术根据设定车辆类型，触发传感器采集设备实现变频采样，在重车经过时高频采样，其他情况下低频采样，使监测系统具备实时预警的功能，又满足结构长期损伤识别的数据要求，大幅度减少了无线上传的数据量，为桥址附近无有线网络的桥梁建立高频挠度监测系统提供了保障，具有重要的现实意义。2、本专利技术变频采样采集的数据量大约为原有数据量的5％左右，因此在系统运营过程可节省95％的4G流量费用，降低了系统运营费用，同时使传感器的使用寿命大大提高。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术的变频采集仪内部电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其包括车辆类型识别装置1、变频采集仪2、无线传输模块3和上位机4。车辆类型识别装置1将对公路运营车辆进行实时识别、分类后的信号传输至变频采集仪2，作为变频采集仪2的变频采样触发信号；变频采集仪2可以实时改变数据采样频率，进而实现对用于对车辆类型识别装置1传输至的信号进行变频采集存储。变频采集仪2经无线传输模块3与上位机4进行信息交互，变频采集仪2将变频采集到的信号经无线传输模块3传输至上位机4内，由上位机4进行数据实时显示及保存；同时，上位机4将预先设定的变频采样频率、采样通道和触发逻辑等配置控制信号经无线传输模块3传输至变频采集仪2，对变频采集仪2进行相应配置。在一个优选的实施例中，车辆类型识别装置1内预先设置有线圈、图像、红外线、毫米波雷达多种现有车辆识别方法，用于对公路运营车辆进行实时识别、分类，进而识别车辆的类型，并作为变频采集仪2的变频采样触发信号。在一个优选的实施例中，如图2所示，变频采集仪2包括单片机、FPGA和AD转换器。AD转换器将接收到的车辆识别装置1传输至的车辆识别分类信号进行模数转换后，传输至FPGA，由FPGA触发控制AD转换器并存储模数转换后的信号；FPGA与单片机连接，单片机用于接收上位机4的配置信号并传输至FPGA。上述实施例中，FPGA内设置有地址锁存器、存储器、或非门、地址计数器、非门和分频电路。存储器用于存储AD转换器传输至的信号，地址锁存器和存储器经数据总线与单片的数据端口D0～D7连接，单片机的地址锁存端口ALE也与地址锁存器连接，且地址锁存器将单片机内的配置信号传输至存储器内；单片机的片选信号端口和读选通端口经或非门后与存储器连接。单片机的启动信号端口START将启动信号传输至地址计数器，且地址计数器计数完毕后将结束信号传输至单片机的转换结束信号端口EOC；地址计数器也与存储器连接。时钟信号经分频电路处理后得到转换时钟信号，转换时钟信号分别传输至地址计数器和AD转换器内，并经过非门将分频后的转换时钟信号传输至存储器内进行存储。上述实施例中，存储器是由内嵌入式阵列块(EAB)构成的构成双口RAM。上述各实施例中，时钟信号由40MHz有源晶振产生；分频电路采用分频锁相环，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其特征在于：包括车辆类型识别装置、变频采集仪、无线传输模块和上位机；所述车辆类型识别装置将对公路运营车辆进行实时识别、分类后的信号传输至所述变频采集仪，作为所述变频采集仪的变频采样触发信号；所述变频采集仪能实时改变数据采样频率，进而用于对所述车辆类型识别装置传输至的信号进行变频采集存储；所述变频采集仪经所述无线传输模块与所述上位机进行信息交互，所述变频采集仪将变频采集到的信号经所述无线传输模块传输至所述上位机内，由所述上位机进行数据实时显示及保存；所述上位机将预先设定配置控制信号经所述无线传输模块传输至所述变频采集仪。

【技术特征摘要】
1.一种基于车辆触发的桥梁荷载响应变频采样装置，其特征在于：包括车辆类型识别装置、变频采集仪、无线传输模块和上位机；所述车辆类型识别装置将对公路运营车辆进行实时识别、分类后的信号传输至所述变频采集仪，作为所述变频采集仪的变频采样触发信号；所述变频采集仪能实时改变数据采样频率，进而用于对所述车辆类型识别装置传输至的信号进行变频采集存储；所述变频采集仪经所述无线传输模块与所述上位机进行信息交互，所述变频采集仪将变频采集到的信号经所述无线传输模块传输至所述上位机内，由所述上位机进行数据实时显示及保存；所述上位机将预先设定配置控制信号经所述无线传输模块传输至所述变频采集仪。2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述车辆类型识别装置内预先设置有线圈、图像、红外线、毫米波雷达现有车辆识别方法，用于对公路运营车辆进行实时识别、分类，进而识别车辆的类型，并作为所述变频采集仪的变频采样触发信号。3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述预先设定配置控制信号包括变频采样频率、采样通道和触发逻辑。4.如权利要求1至3任一项所述装置，其特征在于：所述变频采集仪包括单片机、FPGA和AD转换器；所述AD转换器将接收到的所述车辆识别装置传输至的车辆识别分类信号进行模数转换后，传输至所述FPGA，由所述FPGA触发控制所述AD转换器并存储模数转换后的信号；所述FPGA与所述单片机连接，所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王润建，董水英，李海光，
申请(专利权)人：北京公科固桥技术有限公司，金华市公路管理局，
类型：发明
国别省市：北京,11