【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电数字数据处理，尤其涉及一种无线应力温度监测系统。
技术介绍
1、目前，采用传统有线传感器方式进行隐蔽部位(如粮食、泥土、药材、烟草等)的应力/温度监测时，在监测过程会产出几千上万根的线束来为传感器供电及传输信息，该过程存在成本高、布线复杂、后期维护繁琐等问题。而无源无线方式将能有效解决现有温度传感器布线和维护难题，提高传感器部署的灵活性和使用的安全性，为隐蔽部位温控、力控巡检提供保障，对确保其安全稳定运行具有重大工程意义。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种无线应力温度监测系统，具体的，具有部署灵活、维护便捷、测量精度高、成本低等显著优势。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种无线应力温度监测系统，包括：
4、探测器，被配置为监测目标位置处的应力和温度，并通过谐振电路转换为相应的频率，再通过探测器天线将基于所述频率调制形成的调频信号进行无线传输；
5、读写器，被配置为接收所述调频信号并解调出所述频率，再转换为相应的应力和温度；同时基于电磁耦合馈电方式对探测器进行供电，即通过点对点式电磁匹配传递能量。
6、进一步地，所述通过电磁耦合馈电方式对探测器进行供电的方法包括：读写器匹配探测器天线的频率、功率和磁耦合系数，将电能转化为电磁能，并通过磁场传输到探测器；探测器天线再将电磁能转化为电能，并通过整流电路将交流电转化为直流电，从而对探测器进行充电供能。
7、进一步地，所述探
8、进一步地，所述应力传感器包括压敏电阻，压敏电阻通过引线接入惠斯登电桥中；压敏电阻受压后基于压阻效应会使电阻发生变化，给惠斯登电桥施加一个恒定电流，则惠斯登电桥将输出与压力对应的电压信号，控制电容并进而影响输出频率；通过建立应力与频率的关系，从而使频率表征应力信息。
9、进一步地，所述温度传感器包括温敏电容，温敏电容受热后会使电容发生变化进而影响谐振电路的输出频率，通过建立温度与频率的关系，从而使频率表征温度信息。
10、进一步地，所述信号处理模块能够将电压值的模拟信号转化为数字化的幅值，使用长短时窗幅值比值法拾取有效振动波形数据，并通过振动特征向量对数据压缩打包，最终连同温度信息一同由探测器天线发送给读写器。
11、进一步地，所述读写器包括射频天线、射频收发模块、ad/da模块、数据处理模块、无线模块、电源模块及电源管理模块，其中射频天线、射频收发模块、ad/da模块、数据处理模块和无线模块依次电连接，电源模块及电源管理模块对各模块进行供电和电源管理。
12、进一步地，所述射频收发模块包括射频发射模块和射频接收模块，射频发射模块发射电磁波信号，发射频率根据目标位置处电磁参数实验结果确定，发射功率在预设范围内调整；射频接收模块包括信号放大电路和滤波电路，信号放大电路用于信号放大，滤波电路用于数据滤波处理；所述ad/da模块对收发信号进行数字化处理，包括将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号；所述数据处理模块作为读写器的中央处理器，控制所有模块的工作并对所有信息进行汇总分析。
13、进一步地，还包括终端，所述终端能够与读写器的无线模块进行无线连接；所述终端为智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者个人电脑端其中的一种或多种组合。
14、进一步地，还包括服务器端，所述服务器端通过无线方式连接读写器和终端；所述服务器端能够存储采集到的数据，并根据地理位置、系统阈值对数据进行识别、分级管理，生成应力和温度情况报表，使用卷积神经网络对目标位置结构应力温度数据进行训练，学习目标位置抗拉应力超过即时抗拉极限强度的临界数据，并输入采集到的应力和温度数据，目标位置结构薄弱点和潜在危险点，将分析结果实时向终端反馈，并在分析结果为存在异常时向终端发出警报。
15、本专利技术的有益效果在于：
16、(1)本专利技术无线应力温度监测系统的探测器端无需直流供电，工作寿命长久。
17、(2)本专利技术的无线应力温度监测系统具有天然的变频特性，即加载信息的返回频率与泵浦频率不同，相当于双向车道，返回微波和泵浦微波各行其道，可最大限度避免信息的堵塞，与传统无源无线信息传输技术(如rfid技术)相比，易于实现高灵敏度远距离传输。
18、(3)本专利技术的无线应力温度监测系统具有较高的测量精度，由于具有极佳的频率分辨率(原子钟也基于脉泽理论)，用该分辨率实现的传感器分辨率较高，可以在无源条件下达到相当于传统系统中用16位以上的模数转换器才能实现的分辨率。
19、(4)现有应力温度检测系统的探测器与读写器采用有线连接方式，当传输线过多会带来后期维护成本高昂，维护难度较大等问题。而本专利技术的无线应力温度监测系统中所有模块间信息的传递都是通过无线传输的方式，且探测器靠微波驱动维护成本几乎为零，这样完美解决了后期维护费用高、操作困难的问题，可实现较长周期混凝土内部应力温度变化数据。
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1.一种无线应力温度监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述通过电磁耦合馈电方式对探测器进行供电的方法包括：读写器匹配探测器天线的频率、功率和磁耦合系数，将电能转化为电磁能，并通过磁场传输到探测器；探测器天线再将电磁能转化为电能，并通过整流电路将交流电转化为直流电，从而对探测器进行充电供能。
3.根据权利要求1所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述探测器包括应力传感器、温度传感器、谐振电路、信号处理模块和探测器天线，应力传感器和温度传感器的信号输出端电连接谐振电路的信号输入端，谐振电路、信号处理模块和探测器天线依次电连接。
4.根据权利要求3所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述应力传感器包括压敏电阻，压敏电阻通过引线接入惠斯登电桥中；压敏电阻受压后基于压阻效应会使电阻发生变化，给惠斯登电桥施加一个恒定电流，则惠斯登电桥将输出与压力对应的电压信号，控制电容并进而影响输出频率；通过建立应力与频率的关系，从而使频率表征应力信息。
5.根据权利要求3所述的一种无线
6.根据权利要求3所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述信号处理模块能够将电压值的模拟信号转化为数字化的幅值，使用长短时窗幅值比值法拾取有效振动波形数据，并通过振动特征向量对数据压缩打包，最终连同温度信息一同由探测器天线发送给读写器。
7.根据权利要求1所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述读写器包括射频天线、射频收发模块、AD/DA模块、数据处理模块、无线模块、电源模块及电源管理模块，其中射频天线、射频收发模块、AD/DA模块、数据处理模块和无线模块依次电连接，电源模块及电源管理模块对各模块进行供电和电源管理。
8.根据权利要求7所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述射频收发模块包括射频发射模块和射频接收模块，射频发射模块发射电磁波信号，发射频率根据目标位置处电磁参数实验结果确定，发射功率在预设范围内调整；射频接收模块包括信号放大电路和滤波电路，信号放大电路用于信号放大，滤波电路用于数据滤波处理；所述AD/DA模块对收发信号进行数字化处理，包括将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号；所述数据处理模块作为读写器的中央处理器，控制所有模块的工作并对所有信息进行汇总分析。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，还包括终端，所述终端能够与读写器的无线模块进行无线连接；所述终端为智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者个人电脑端其中的一种或多种组合。
10.根据权利要求9所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，还包括服务器端，所述服务器端通过无线方式连接读写器和终端；所述服务器端能够存储采集到的数据，并根据地理位置、系统阈值对数据进行识别、分级管理，生成应力和温度情况报表，使用卷积神经网络对目标位置结构应力温度数据进行训练，学习目标位置抗拉应力超过即时抗拉极限强度的临界数据，并输入采集到的应力和温度数据，目标位置结构薄弱点和潜在危险点，将分析结果实时向终端反馈，并在分析结果为存在异常时向终端发出警报。
...【技术特征摘要】
1.一种无线应力温度监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述通过电磁耦合馈电方式对探测器进行供电的方法包括：读写器匹配探测器天线的频率、功率和磁耦合系数，将电能转化为电磁能，并通过磁场传输到探测器；探测器天线再将电磁能转化为电能，并通过整流电路将交流电转化为直流电，从而对探测器进行充电供能。
3.根据权利要求1所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述探测器包括应力传感器、温度传感器、谐振电路、信号处理模块和探测器天线，应力传感器和温度传感器的信号输出端电连接谐振电路的信号输入端，谐振电路、信号处理模块和探测器天线依次电连接。
4.根据权利要求3所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述应力传感器包括压敏电阻，压敏电阻通过引线接入惠斯登电桥中；压敏电阻受压后基于压阻效应会使电阻发生变化，给惠斯登电桥施加一个恒定电流，则惠斯登电桥将输出与压力对应的电压信号，控制电容并进而影响输出频率；通过建立应力与频率的关系，从而使频率表征应力信息。
5.根据权利要求3所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述温度传感器包括温敏电容，温敏电容受热后会使电容发生变化进而影响谐振电路的输出频率，通过建立温度与频率的关系，从而使频率表征温度信息。
6.根据权利要求3所述的一种无线应力温度监测系统，其特征在于，所述信号处理模块能够将电压值的模拟信号转化为数字化的幅值，使用长短时窗幅值比值法拾取有效振动波形数据，并通过振动特征向量对数据压缩打包，最终连同温度信息一同由探测器天线发送给读写器。
7.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵立，李傲文，赵泽旭，廖勇，
申请(专利权)人：成都希盟泰克科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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