一种基于边缘计算的桥梁监测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于边缘计算的桥梁监测设备，包括箱体，所述箱体包括位于箱体背面的数据采集模块，设置于箱体正面的通信接口，设置于通信接口一侧的电源模块，位于箱体一侧的存储模块、分析计算模块和设置于箱体内部的主控模块；所述数据采集模块包括切换开关，与切换开关依次相连的RS485接口、电压调理模块、电流转换模块和电阻转换模块，所述RS485接口连接协议转换模块，电压调理模块连接A/D转换模块。本实用新型专利技术主要用于物联网前端智能感知系统的数据采集、清洗、处理及传输。有效缓解了系统数据传输压力，减少云平台的计算负担，提高数据处理的实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘计算的桥梁监测设备
本技术涉桥梁监测领域，特别涉及一种基于边缘计算的桥梁监测设备。
技术介绍
随着交通的快速发展、交通量的迅猛增长，超载、超重问题日益严重，加之桥梁自身的自然老化问题也日益突出，导致了大量桥梁处于亚健康或危险状态，严重时甚至会引起桥梁的瞬时坍塌，人们也逐渐意识到桥梁安全监测的必要性和重要性。传感技术、物联网技术、云计算技术的不断快速发展，推动了桥梁健康监测行业的快速发展。桥梁健康监测系统也逐步由传统的实体监控中心逐步向云平台进行转变，云平台提供了良好的存储与计算平台。但是由于目前大多数桥梁健康监测系统数据量非常大，所有数据全部在云端进行集中处理，增加系统负担，降低系统实时性。并且由于桥梁多数处于比较偏僻位置，有线网络难以覆盖或者建设费用昂贵，多数采用物联网方式进行传输，对应物联网针对大数据量的资费较高，且大数据量实时传输容易导致数据丢包等问题。
技术实现思路
本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种基于边缘计算的桥梁监测设备。本技术是通过如下技术方案实现的：一种基于边缘计算的桥梁监测设备，包括箱体，所述箱体包括位于箱体背面的数据采集模块，设置于箱体正面的通信接口，设置于通信接口一侧的电源模块，位于箱体一侧的存储模块、分析计算模块和设置于箱体内部的主控模块；所述数据采集模块包括切换开关，与切换开关依次相连的RS485接口、电压调理模块、电流转换模块和电阻转换模块，所述RS485接口连接协议转换模块，电压调理模块连接A/D转换模块。优选的，所述数据采集模块包括位于箱体上的数字信号接口、设置于数字信号接口一侧的模拟信号接口。优选的，所述通信接口包括串口通信接口、USB接口和网口。优选的，所述电流转换模块一端连接切换开关，另一端连接电压调理模块。优选的，所述电阻转换模块一端连接切换开关，另一端连接电压调理模块。优选的，所述主控模块采用Linux系统。与现有技术相比，本技术的有益之处为：本技术主要用于物联网前端智能感知系统的数据采集、数据清洗、处理及传输。有效缓解了系统数据传输压力，减少云平台的计算负担，提高数据处理的实时性。附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1为本技术的组成原理框图；图2为本技术内部的结构示意图；图3为本技术的结构示意图；图4为图3旋转180°的结构示意图；图5为本技术数据采集模块的组成原理框图。图中，1、数据采集模块，2、分析计算模块，3、存储模块，4、通信接口，5、主控模块，6、电源模块，7、箱体，8、数字信号接口，9、模拟信号接口，10、串口通信接口，11、USB接口，12、网口。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：如图1-5所示，一种基于边缘计算的桥梁监测设备，包括箱体7，所述箱体7包括位于箱体7背面的数据采集模块1，设置于箱体7正面的通信接口4，设置于通信接口4一侧的电源模块6，位于箱体7一侧的存储模块3、分析计算模块2和设置于箱体7内部的主控模块5。所述数据采集模块1包括切换开关，与切换开关依次相连的RS485接口、电压调理模块、电流转换模块和电阻转换模块，所述RS485接口连接协议转换模块，电压调理模块连接A/D转换模块。本实施案例中，电流转换模块一端连接切换开关，另一端连接电压调理模块；电阻转换模块一端连接切换开关，另一端连接电压调理模块。数据采集模块1包括位于箱体7上的数字信号接口8、设置于数字信号接口8一侧的模拟信号接口9。数据采集模块1的一端实时采集前端智能感知节点的数据，也就是桥梁上安装的监测传感器的数据，监测传感器包括应变，挠度，位移，温度，温湿度，加速度传感器。数据采集模块1采集的数据包括数字信号、电压信号、电流信号和电阻信号，数字信号通过切换开关到达RS485接口，再经过协议转换模块处理输出统一标准格式数据以供数据清洗；电压信号经过切换开关到达电压调理模块，再经过A/D转换模块处理输出统一标准格式数据以供数据清洗；电流信号经过切换开关到达电流转换模块，再经过电压调理模块、A/D转换模块处理输出统一标准格式数据以供清洗；电阻信号经过切换开关到达电阻转换模块，再经过电压调理模块、A/D转换模块处理输出统一标准格式数据以供清洗。分析计算模块2通过内部的数字滤波器对数据清洗，去除异常干扰，为数据特征提取可靠数据来源，然后对数据进行初步分析判断，并将计算结果存储和发送至云台。存储模块3用于缓存历史数据以及分析计算结果。通信接口4包括串口通信接口10、USB接口11和网口12，通信接口4为边缘计算装备提供多种接口以便接入不同网络，支持以太网、GPRS/3G/4G/5G、Zigbee、WIFI、LORA等多种网络方式接入。主控模块5采用Linux系统，用于控制数据采集、数据分析、交互及系统管理升级等功能。电源模块6用于提供电源管理功能，支持电量实时管理，低电量告警。基于边缘计算的桥梁监测设备工作方法如下：（1）根据工作模式进入数据采集，数据采集模块1实时采集前端智能感知节点的数据，然后将采集的不规则数据转换为统一标准格式数据以供数据清洗；（2）分析计算模块2通过内部的数字滤波器对数据清洗，保证数据的有效性，通过分析计算模块2内部程序将清洗后的数据进行特种提取，提取特征值，接着进行分析计算，初步判断其工作状态；（3）存储模块3将数据清洗后的结果和分析计算结果进行存储，将采集到的原始数据进行循环存储备份；（4）对备份数据建立索引，为云平台数据请求建立好快速查询入口，接着将分析计算结果和特征值上传至云平台，不进行原始数据上传，大大减小数据传输量；（5）根据云平台需求进行交互，等待下一次工作指令，若云平台进行进一步数据分析时发现异常，若需要进一步做深入分析，即将请求原始数据上传提取，若云平台进行进一步数据分析时未发现异常，边缘计算设备循环存储原始数据。以上所述为本技术的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本技术的思想。对于本
的普通技术人员来说，依照本技术原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本新型的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于边缘计算的桥梁监测设备，包括箱体（7），其特征在于：所述箱体（7）包括位于箱体（7）背面的数据采集模块（1），设置于箱体（7）正面的通信接口（4），设置于通信接口（4）一侧的电源模块（6），位于箱体（7）一侧的存储模块（3）、分析计算模块（2）和设置于箱体（7）内部的主控模块（5）；所述数据采集模块（1）包括切换开关，与切换开关依次相连的RS485接口、电压调理模块、电流转换模块和电阻转换模块，所述RS485接口连接协议转换模块，电压调理模块连接A/D转换模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的桥梁监测设备，包括箱体（7），其特征在于：所述箱体（7）包括位于箱体（7）背面的数据采集模块（1），设置于箱体（7）正面的通信接口（4），设置于通信接口（4）一侧的电源模块（6），位于箱体（7）一侧的存储模块（3）、分析计算模块（2）和设置于箱体（7）内部的主控模块（5）；所述数据采集模块（1）包括切换开关，与切换开关依次相连的RS485接口、电压调理模块、电流转换模块和电阻转换模块，所述RS485接口连接协议转换模块，电压调理模块连接A/D转换模块。


2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的桥梁监测设备，其特征在于：所述数据采集模块（1）包括位于箱体（7）上的数字信号接口（8）、设置于数...

【专利技术属性】
技术研发人员：于健，华贤林，孟令强，董帅，王慧渊，周磊，李庆明，杨田，卢帅，马志壮，刘森，苏航，白秀忠，
申请(专利权)人：齐河城投黄河大桥经营管理有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37