基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法。本发明专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，包括：柔性振动传感器与单片机电连接；单片机分别与柔性振动传感器、云端电连接；云端分别与单片机、电子设备电连接；电子设备与云端电连接。本发明专利技术的技术方案解决了现有技术中刚性结构的振动传感器安装适配性有限、需要定期更换电池等技术问题。换电池等技术问题。换电池等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及桥梁监测
，具体而言，尤其涉及一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法。

技术介绍

[0002]振动传感器具有灵敏度高、可利用性强的特点，能够在桥梁监测中发挥高效作用，而传统的振动传感器主要都是由刚性结构构成，其刚性结构导致了其在曲面布置困难，在布置过程中往往需要对平面进行改造，或者增加额外的安装部件，这大大增加布置的成本及复杂度。
[0003]除此之外，刚性结构在长期的运行过程中易发生疲劳损坏，从而中断传感器的连续监测进程，更重要的是，电缆和电池供电方式并不能长时间维持振动传感器进行工作，在电池耗完电量之后如何更换电池不仅会浪费大量的人力物力，尤其是随着物联网技术的发展，对于未来物联网网络中成千上万传感器更换电池是一项困难巨大的工作，故现有技术中，采用刚性结构的振动传感器进行桥梁监测具有一定的局限性。
[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法。

技术实现思路

[0005]根据上述提出刚性结构的振动传感器安装适配性有限、需要定期更换电池等技术问题，而提供一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法。本专利技术主要利用基于摩擦发电的柔性振动传感器进行桥梁的振动监测，从而实现振动传感器与桥梁曲面的贴合以得到更加准确的桥梁振动监测数据。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]本专利技术提供了一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，包括：
[0008]柔性振动传感器，贴合被测桥梁外轮廓并固定，且与单片机电连接，用于跟随所述被测桥梁同步振动对应产生感应电流，并将所述感应电流传输给所述单片机；
[0009]所述单片机，分别与所述柔性振动传感器、云端电连接，用于根据所述感应电流生成振动图像，并将所述振动图像实时上传云端；
[0010]所述云端，分别与所述单片机、电子设备电连接，用于存储所述振动图像；
[0011]电子设备，与所述云端电连接，用于通过所述云端获取所述振动图像进行所述被测桥梁的监测。
[0012]进一步地，所述柔性振动传感器包括乳胶管道和至少部分位于所述乳胶管道内的芯体，所述乳胶管道贴合所述被测桥梁外轮廓并固定，所述芯体的延伸方向与所述乳胶管道的延伸方向相同，所述芯体的外径小于所述乳胶管道的内径，所述芯体的材料为硅胶，导电纤维与所述芯体的延伸方向相同，且贯穿所述芯体，所述导电纤维一端接地，另一端与所述单片机电连接。
[0013]进一步地，所述单片机包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述导电纤维远离所述接地的一端电连接，用于获取所述柔性振动传感器传输的所述感应电流、对所述感应电流的电信号进行处理生成所述振动图像。
[0014]进一步地，所述单片机还包括放大模块，所述放大模块与所述数据处理模块、所述导电纤维远离地面一端电连接，用于按倍数放大所述感应电流。
[0015]进一步地，所述单片机还包括显示屏，所述显示屏与所述数据处理模块电连接，用于展示所述振动图像。
[0016]进一步地，所述单片机还包括通讯模块，所述通讯模块分别与所述数据处理模块、所述云端电连接，用于将所述数据处理模块生成的所述振动图像上传至所述云端。
[0017]本专利技术还提供了一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测方法，采用上述任一项所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，包括：
[0018]将柔性振动传感器贴合被测桥梁外轮廓并固定；
[0019]所述柔性振动传感器跟随所述被测桥梁同步振动对应产生感应电流，并将所述感应电流传输给单片机；
[0020]所述单片机根据所述感应电流生成振动图像，并将所述振动图像实时上传云端；
[0021]所述云端存储所述振动图像；
[0022]电子设备通过所述云端获取所述振动图像进行所述被测桥梁的监测。
[0023]进一步地，所述柔性振动传感器包括乳胶管道和至少部分位于所述乳胶管道内的芯体，所述乳胶管道贴合所述被测桥梁外轮廓并固定，所述芯体的延伸方向与所述乳胶管道的延伸方向相同，所述芯体的外径小于所述乳胶管道的内径，所述芯体的材料为硅胶，导电纤维与所述芯体的延伸方向相同，且贯穿所述芯体，所述导电纤维一端接地，另一端与所述单片机电连接；
[0024]所述柔性振动传感器跟随所述被测桥梁同步振动对应产生感应电流，并将所述感应电流传输给单片机，包括：
[0025]当所述柔性振动传感器跟随所述被测桥梁同步振动时，所述乳胶管道与所述芯体根据所述被测桥梁的振动幅度对应发生接触和分离，使所述芯体与地面之间对应产生电子转移，产生所述感应电流；
[0026]所述感应电流通过所述导电纤维传输至所述单片机。
[0027]进一步地，所述单片机包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述导电纤维远离所述接地的一端电连接；
[0028]所述单片机根据所述感应电流生成振动图像，包括：
[0029]所述数据处理模块将所述感应电流的电信号转换为数字信号，对所述数字信号进行滤波后进行傅里叶变换得到频率数据，根据所述频率数据生成所述振动图像。
[0030]较有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0031]1、本专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法，采用的柔性振动传感器作为一个单独的元件安装方便，还能够适配被测桥梁任意位置的表面，使通过柔性振动传感器得到的桥梁监测数据更加准确。
[0032]2、本专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法，通过将振动图像实时上传云端，电子设备能够从云端获取振动图像，对桥梁实现远程实时监测。
[0033]3、本专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统及方法，采用的柔性振动传感器通过乳胶管道和硅胶材质的芯体之间的接触带电和静电感应实现自供能工作、制作简易、成本低、工作效率高。
[0034]因此，本专利技术的技术方案解决了现有技术中振动传感器无法适配被测桥梁任意位置的表面且安装简单的问题。
[0035]基于上述理由本专利技术可在桥梁监测技术等领域广泛推广。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统的一种结构示意图。
[0038]图2为本专利技术提供的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统的一种设计导图。
[0039]图3为柔性振动传感器的一种结构示意图。
[0040]图4为放大模块的一种电路图；
[0041]图5为放大模块的另一种电路图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，包括：柔性振动传感器，贴合被测桥梁外轮廓并固定，且与单片机电连接，用于跟随所述被测桥梁同步振动对应产生感应电流，并将所述感应电流传输给所述单片机；所述单片机，分别与所述柔性振动传感器、云端电连接，用于根据所述感应电流生成振动图像，并将所述振动图像实时上传云端；所述云端，分别与所述单片机、电子设备电连接，用于存储所述振动图像；电子设备，与所述云端电连接，用于通过所述云端获取所述振动图像进行所述被测桥梁的监测。2.根据权利要求1所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，所述柔性振动传感器包括乳胶管道和至少部分位于所述乳胶管道内的芯体，所述乳胶管道贴合所述被测桥梁外轮廓并固定，所述芯体的延伸方向与所述乳胶管道的延伸方向相同，所述芯体的外径小于所述乳胶管道的内径，所述芯体的材料为硅胶，导电纤维与所述芯体的延伸方向相同，且贯穿所述芯体，所述导电纤维一端接地，另一端与所述单片机电连接。3.根据权利要求2所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，所述单片机包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述导电纤维远离所述接地的一端电连接，用于获取所述柔性振动传感器传输的所述感应电流、对所述感应电流的电信号进行处理生成所述振动图像。4.根据权利要求3所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，所述单片机还包括放大模块，所述放大模块与所述数据处理模块、所述导电纤维远离地面一端电连接，用于按倍数放大所述感应电流。5.根据权利要求3所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，所述单片机还包括显示屏，所述显示屏与所述数据处理模块电连接，用于展示所述振动图像。6.根据权利要求3所述的基于摩擦发电的柔性振动传感器的桥梁监测系统，其特征在于，所述单片机还包括通讯模块，所述通讯模块分别与所述数据处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏义，任佳宁，白谨豪，刘航，赵聪，葛彬，王宣皓，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：