【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁位移监测，尤其涉及一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统。
技术介绍
1、随着现代理论研究的不断深入，以及建桥技术的成熟和完善，各种新材料、新工艺修建的桥梁层出不穷，但随着时间的推移，任何公路桥梁最终都将成为旧桥；经过长期的使用的结构也难免也会因各种原因使结构发生各种各样的损伤，存在不同程度的病害和缺陷，需要维修、加固和改造。在维修加固前均需对其进行合理的检测和评价，得出桥梁的实际工况和承载能力，分析病害、损伤的成因，从而提出有效的维修加固措施。公路桥梁工程造价高，在公路运输中发挥着重要的作用。因此，在建桥过程中，总是采取各种措施确保工程质量。
2、桥梁的健康状况监测对于桥梁的安全运行有着重要的意义。与传统的检测技术不同,特殊结构桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力,而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。
3、桥梁在使用过程中由于受到各种因素的影响，结构各部分会存在不同程度的损伤和劣化。必须对这些对这些损伤即使监测和维修，否则会影响行车安全以及缩短桥梁寿命，甚至会导致桥梁突然破坏和倒塌而引起灾难性事故，因而对该领域的传感和安全监测技术提出了更高的要求。目前广泛应用于桥梁监测中的机械式传感技术简单实用，但该技术不易实现数据的自动采集，无法满足灾害与事故实时监测的需求；目前工程上广泛应用的电类传感技术主要是电阻式、压电式、振弦式等，由于电类传感器为有源器件，其长期稳定性差、易受电磁干扰、组网复杂、信号传输距离短等弊端不仅影响了监测结果的准确度与稳定性
4、与传统的机械式、电式传感监测技术相比，光纤传感技术的优点有抗电磁干扰、防水性能强、体积小、质量轻、便于埋入材料或结构内部进行无损检测、动态范围宽、灵敏度高、传感信息传输距离远、封装工艺灵活简易，通过复合技术实现大规模组网等。
5、随着经济的发展和科学技术不断进步，国内外桥梁建设有着大型化、普遍化的发展趋势。受当前知识水平和对结构复杂性的认识和限制，桥梁在物理化学腐蚀等环境下、突发地震、车船冲撞等突发情况下，以及超期服役等，具有不可预知、不可确定等诸多不安全
6、因素。因此，在桥梁结构运营过程中，为了保证大跨度桥梁的安全性能和结构的耐久性能，需对桥梁结构进行健康监测，了解桥梁结构工作状况。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中的问题提供一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，对桥梁结构进行健康监测，从而了解桥梁结构工作状况，确保了桥梁的使用安全。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，包含用于桥梁参数采集的传感器模块、多路复用开关、数据预处理模块、高稳晶振模块、fpga主控模块、usb传输模块、串口模块、数据处理中心、usb接口、千兆网接口、hdmi接口、数据传输模块、存储器模块、时钟模块、电源模块，所述传感器模块包含风速传感器阵列、光纤光栅应变传感器阵列、温度传感器阵列、加速度传感器阵列、光纤光栅位移传感器阵列；
4、所述风速传感器阵列、光纤光栅应变传感器阵列、温度传感器阵列、加速度传感器阵列、光纤光栅位移传感器阵列分别依次经过多路复用开关、数据预处理模块、高稳晶振模块连接fpga主控模块；
5、所述高稳晶振模块与fpga主控模块连接，所述fpga主控模块分别经过sb传输模块、串口模块连接数据处理中心，所述usb接口、千兆网接口和hdmi接口分别与数据处理中心连接fpga主控模块，所述数据传输模块、存储器模块、时钟模块、电源模块分别与fpga主控模块连接；
6、其中，风速传感器阵列，用于监测桥梁所受风力的风速风向仪；
7、光纤光栅应变传感器阵列，用于测量桥梁应力；
8、温度传感器阵列，用于测量桥梁局部温度；
9、加速度传感器阵列，用于测量桥梁震动量；
10、光纤光栅位移传感器阵列，用于监测桥梁主桥塔位移。
11、作为本专利技术一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统的进一步优选方案，所述电源模块包含芯片u1、电源b1、电容c1、电容c2、电感l1、稳压二极管d1；其中，芯片u1的引脚1分别与电源b1的正极、电容c1的一端，电源b1的负极接地，电容c1的另一端接地，芯片u1的引脚3接地，芯片u1的引脚5接地，芯片u1的引脚2分别与稳压二极管d1的负极、电感l1的一端，稳压二极管的正极接地，电感l1的另一端分别与电容c2的一端、芯片u1的引脚4以及output输出端连接，电容c2的另一端接地。
12、作为本专利技术一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统的进一步优选方案，所述高稳晶振模块包含控制芯片7n10.000mbp、电容c45、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电容c69和电压vcc端，控制芯片7n10.000mbp的8接口连接电阻r22的一端，电阻r22的另一端分别连接电容c45的一端、控制芯片7n10.000mbp的9接口、电阻r23的一端和电压vcc端，电容c45的另一端接地，电阻r23的另一端连接电阻r24的一端，电阻r24的另一端接地，控制芯片7n10.000mbp的10接口连接电容c69的一端，电容c69的另一端接地。
13、作为本专利技术一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统的进一步优选方案，所述时钟模块包含时钟芯片ds3231、电容c4、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28，vcc端分别连接电阻r25的一端和电阻r26的一端，电阻r25的另一端连接时钟芯片ds3231的sda端，电阻r26的另一端连接时钟芯片ds3231的scl端，vdd端分别连接电阻r27的一端、电阻r28的一端、电容c4的一端和时钟芯片ds3231的2端口，电阻r27的另一端连接时钟芯片ds3231的1端口，电阻r28的另一端连接时钟芯片ds3231的3端口，电容c4的另一端接地。
14、作为本专利技术一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统的进一步优选方案，所述数据预处理模块包含放大电路和双运放带通滤波器，所述放大电路由opa277运算放大器及电阻电容组成，所述双运带通滤波器由2个opa277运算放大器组成；具体包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器，其中，信号输入-in端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接第一电容的一端、第三电阻的一端和第一运算放大器的负电源脚，第一电容的另一端分别连接第三电阻的另一端、第一运算放大器的输出脚，信号输入+in端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端分别连接第一运算放大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，包含用于桥梁参数采集的传感器模块、多路复用开关、数据预处理模块、高稳晶振模块、FPGA主控模块、USB传输模块、串口模块、数据处理中心、USB接口、千兆网接口、HDMI接口、数据传输模块、存储器模块、时钟模块、电源模块，所述传感器模块包含风速传感器阵列、光纤光栅应变传感器阵列、温度传感器阵列、加速度传感器阵列、光纤光栅位移传感器阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述电源模块包含芯片U1、电源B1、电容C1、电容C2、电感L1、稳压二极管D1；其中，芯片U1的引脚1分别与电源B1的正极、电容C1的一端，电源B1的负极接地，电容C1的另一端接地，芯片U1的引脚3接地，芯片U1的引脚5接地，芯片U1的引脚2分别与稳压二极管D1的负极、电感L1的一端，稳压二极管的正极接地，电感L1的另一端分别与电容C2的一端、芯片U1的引脚4以及Output输出端连接，电容C2的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述高稳晶振模块包含
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述时钟模块包含时钟芯片DS3231、电容C4、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28，VCC端分别连接电阻R25的一端和电阻R26的一端，电阻R25的另一端连接时钟芯片DS3231的SDA端，电阻R26的另一端连接时钟芯片DS3231的SCL端，VDD端分别连接电阻R27的一端、电阻R28的一端、电容C4的一端和时钟芯片DS3231的2端口，电阻R27的另一端连接时钟芯片DS3231的1端口，电阻R28的另一端连接时钟芯片DS3231的3端口，电容C4的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述数据预处理模块包含放大电路和双运放带通滤波器，所述放大电路由OPA277运算放大器及电阻电容组成，所述双运带通滤波器由2个OPA277运算放大器组成；具体包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器，其中，信号输入-IN端连接第一电阻的一端，第一电阻的另一端分别连接第一电容的一端、第三电阻的一端和第一运算放大器的负电源脚，第一电容的另一端分别连接第三电阻的另一端、第一运算放大器的输出脚，信号输入+IN端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端分别连接第一运算放大器的正电源脚、第四电阻的一端、第二电容的一端，第二电容的另一端连接第四电阻的另一端并接地，第一运算放大器的输出脚连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端连接第二运算放大器的正电源脚，第二运算放大器的负电源脚连接第三运算放大器的负电源脚，第三运算放大器的正电源脚分别连接第八电阻的一端、第九电阻的一端，第九电阻的另一端接地，第八电阻的另一端分别连接第七电阻的一端和第第二运算放大器的输出脚，第七电阻的另一端连接第四电容的一端，第四电容的另一端分别连接第九电阻的一端，第九电阻的另一端连接第三电容的一端，第三电容的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述光纤光栅位移传感器阵列采用的是SR-RP-S1型光纤光栅位移传感。
7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述风速传感器阵列由WA15型风速风向仪构成。
8.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述光纤光栅应变传感器阵列采用的是GSYC-T1型的光纤光栅应变传感器，所述加速度传感器采用的是ServoK-Beam8330A型伺服式加速度传感器。
9.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601，其是基于PXI总线的32通道继电器采样开关模块，是用于转接信号处理模块的输入通道。
10.根据权利要求1所...
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，包含用于桥梁参数采集的传感器模块、多路复用开关、数据预处理模块、高稳晶振模块、fpga主控模块、usb传输模块、串口模块、数据处理中心、usb接口、千兆网接口、hdmi接口、数据传输模块、存储器模块、时钟模块、电源模块，所述传感器模块包含风速传感器阵列、光纤光栅应变传感器阵列、温度传感器阵列、加速度传感器阵列、光纤光栅位移传感器阵列；
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述电源模块包含芯片u1、电源b1、电容c1、电容c2、电感l1、稳压二极管d1；其中，芯片u1的引脚1分别与电源b1的正极、电容c1的一端，电源b1的负极接地，电容c1的另一端接地，芯片u1的引脚3接地，芯片u1的引脚5接地，芯片u1的引脚2分别与稳压二极管d1的负极、电感l1的一端，稳压二极管的正极接地，电感l1的另一端分别与电容c2的一端、芯片u1的引脚4以及output输出端连接，电容c2的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述高稳晶振模块包含控制芯片7n10.000mbp、电容c45、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电容c69和电压vcc端，控制芯片7n10.000mbp的8接口连接电阻r22的一端，电阻r22的另一端分别连接电容c45的一端、控制芯片7n10.000mbp的9接口、电阻r23的一端和电压vcc端，电容c45的另一端接地，电阻r23的另一端连接电阻r24的一端，电阻r24的另一端接地，控制芯片7n10.000mbp的10接口连接电容c69的一端，电容c69的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系统，其特征在于，所述时钟模块包含时钟芯片ds3231、电容c4、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电阻r28，vcc端分别连接电阻r25的一端和电阻r26的一端，电阻r25的另一端连接时钟芯片ds3231的sda端，电阻r26的另一端连接时钟芯片ds3231的scl端，vdd端分别连接电阻r27的一端、电阻r28的一端、电容c4的一端和时钟芯片ds3231的2端口，电阻r27的另一端连接时钟芯片ds3231的1端口，电阻r28的另一端连接时钟芯片ds3231的3端口，电容c4的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感的桥梁位移监测系...
【专利技术属性】
技术研发人员：方玄，谢永宏，陆骁旻，李行，熊伟，林子超，周晓冬，
申请(专利权)人：南京森特智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。