一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，包括由多个无线传感器网络节点模块组成的一个或多个无线传感器网络、无线信号收发模块、主控计算机、与主控计算机相接的数据服务器和网关节点；无线传感器网络节点模块包括数据采集及处理单元、控制器单元、数据存储单元、GPS定位模块、调试单元、显示单元和数据传输单元；数据采集及处理单元包括传感器桥接电路模块、信号放大器、滤波器、多路模拟开关、A/D转换器和微处理器；调试单元包括数据采集及处理单元升级调试接口、系统升级调试接口和数据传输单元升级调试接口。本实用新型专利技术设计合理监测的实时性高，智能化程度高，能够减小人为误差、降低工作难度，实用性强，推广应用价值高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及桥梁健康监测
，尤其是涉及一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统。
技术介绍
近年来，全国性的桥梁建设正一步步的紧张进行，由于桥梁的建筑地域比较分散，多处于偏远地区，桥梁的现场多为高空作业，随着建设桥梁大面积的推进和覆盖，人们对桥梁建成后的健康安全关注越来越密切，桥梁的全面的自身环境的健康监测成为桥梁安全行业的一大重要任务。 但现有技术中，桥梁健康监测系统的建立受传感器技术、桥梁工程、损伤识别和状况评估专家系统技术的制约，技术还不够成熟，还存着着监测精度低，施工困难等缺陷和不足，还不能很好地满足实用要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其结构简单，设计合理，实现方便，监测的实时性高，智能化程度高，节约人力物力，能够减小人为误差、降低工作难度，实用性强，使用效果好，推广应用价值高。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在于包括由布设在桥梁上被监测区域内的多个无线传感器网络节点模块组成的一个或多个无线传感器网络、向桥梁管理人员所使用手持式通信设备发送指导信息和预警信息的无线信号收发模块、通过无线通信网络接入桥梁专家系统且根据无线传感器网络的检测结果对无线信号收发模块进行控制的主控计算机、与主控计算机相接的数据服务器和将无线传感器网络中各无线传感器网络节点模块所检测数据打包并通过无线传感器网络上传至主控计算机的网关节点，所述网关节点与主控计算机通过无线传感器网络无线连接，所述无线收发模块与主控计算机相接；所述无线传感器网络节点模块包括给系统中各用电单元供电的电源管理单元、用于采集桥梁结构健康数据并对采集到的数据进行分析处理的数据采集及处理单元、用于控制系统中各模块协调有序工作的控制器单元、用于数据存储的数据存储单元、用于实现定位的GPS定位模块、用于系统调试的调试单元、用于显示采集数据的显示单元和用于数据远程无线传输的数据传输单元，所述数据采集及处理单元和GPS定位模块均与控制器单元的输入端相接，所述数据存储单元、调试单元和数据传输单元均与控制器单元相接，所述显示单元与控制器单元的输出端相接；所述数据采集及处理单元包括依次相接的传感器桥接电路模块、信号放大器、滤波器、多路模拟开关、A/D转换器和微处理器，所述传感器桥接电路模块的输入端接有用于对桥梁健康数据进行采集的传感器组；所述调试单元包括与微处理器相接的数据采集及处理单元升级调试接口、与控制器单元相接的系统升级调试接口和与数据传输单元相接的数据传输单元升级调试接口 ；所述GPS定位模块上接有GPS天线；所述数据传输单元上接有数据传输天线。上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在干所述传感器组包括风速传感器、称重传感器、温度传感器、湿度传感器、应カ传感器、加速度传感器和位移传感器。上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在于所述无线通信网络为CDMA网络、3G网络或Internet网络，所述数据传输单元为CDMA无线数据传输模块、3G无线数据传输模块或WIFI无线数据传输模块。上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在干所述微处理器为单片机ATmegal28L。上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在干所述控制器单元为32位高速ARM7芯片SEP4020。 上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在于所述显示单元为IXD显示电路。上述的一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在干所述无线信号收发模块为CDMA模块、3G模块或GPRS模块。本技术与现有技术相比具有以下优点I、本技术采用模块化、集成化的设计，通过公用无线通信网络无线通信，无需布线，结构简单，设计合理，实现方便。2、本技术无线传感器网络节点模块包括一个控制器単元，数据采集及处理单元中还包括有ー个微处理器，采用双CPU的结构，增强了数据处理的能力，有助于提高数据处理速度，增强了监测的实时性。3、本技术的智能化程度高，能够自动完成桥梁健康数据的采集功能，节约人力物力，操作使用便捷，解决了由于人工測定作业偏远不安全，而且数据在测量、记录、处理过程中难免引入人为的误差甚至错误，桥梁施工和运营期间人工測量数据工作难度大的问题；同时解决了光缆线路有线测试系统造成的高昂的测试成本，提升了现代的桥梁检测技术和健康监测技术水平。4、本技术的实用性强，使用效果好，推广应用价值高。综上所述，本技术结构简单，设计合理，实现方便，监测的实时性高，智能化程度高，节约人力物力，能够减小人为误差、降低工作难度，实用性強，使用效果好，推广应用价值高。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进ー步的详细描述。附图说明图I为本技术的电路原理框图。图2为本技术无线传感器网络节点模块的电路原理框图。附图标记说明 I-电源管理単元； 2-数据采集及处理单元；2-1-传感器桥接电路模块； 2-2-信号放大器； 2-3-滤波器；2-4-多路模拟开关； 2-5-A/D转换器； 2_6_微处理器；2-7-传感器组； 3-控制器単元； 4-数据存储単元；5-GPS 定位模块； 5-1-GPS 天线；6-1-数据采集及处理单元升级调试接ロ ； 6-2-系统升级调试接ロ ；6-3-数据传输単元升级调试接ロ ； 7-显示单元；8-数据传输単元； 8-1-数据传输天线；9-无线传感器网络节点模块； 10-无线传感器网络；11-手持式通信设备； 12-无线信号收发模块；13-无线通信网络； 14-主控计算机； 15-数据服务器；16-网关节点。具体实施方式如图I和图2所示，本技术包括由布设在桥梁上被监测区域内的多个无线传感器网络节点模块9组成的ー个或多个无线传感器网络10、向桥梁管理人员所使用手持式通信设备11发送指导信息和预警信息的无线信号收发模块12、通过无线通信网络13接入桥梁专家系统且根据无线传感器网络10的检测结果对无线信号收发模块12进行控制的主控计算机14、与主控计算机14相接的数据服务器15和将无线传感器网络10中各无线传感器网络节点模块9所检测数据打包并通过无线传感器网络10上传至主控计算机14的网关节点16，所述网关节点16与主控计算机14通过无线传感器网络10无线连接，所述无线收发模块12与主控计算机14相接；所述无线传感器网络节点模块9包括给系统中各用电单元供电的电源管理単元I、用于采集桥梁结构健康数据并对采集到的数据进行分析处理的数据采集及处理单元2、用于控制系统中各模块协调有序工作的控制器単元3、用于数据存储的数据存储単元4、用于实现定位的GPS定位模块5、用于系统调试的调试单元、用于显示采集数据的显示単元7和用于数据远程无线传输的数据传输単元8，所述数据采集及处理単元2和GPS定位模块5均与控制器単元3的输入端相接，所述数据存储单元4、调试单元和数据传输単元8均与控制器単元3相接，所述显示単元7与控制器単元3的输出端相接；所述数据采集及处理单元2包括依次相接的传感器桥接电路模块2-1、信号放大器2-2、滤波器2-3、多路模拟开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的桥梁健康监测系统，其特征在于包括由布设在桥梁上被监测区域内的多个无线传感器网络节点模块(9)组成的ー个或多个无线传感器网络(10)、向桥梁管理人员所使用手持式通信设备(11)发送指导信息和预警信息的无线信号收发模块(12)、通过无线通信网络(13)接入桥梁专家系统且根据无线传感器网络(10)的检测结果对无线信号收发模块(12)进行控制的主控计算机(14)、与主控计算机(14)相接的数据服务器(15)和将无线传感器网络(10)中各无线传感器网络节点模块(9)所检测数据打包并通过无线传感器网络(10)上传至主控计算机(14)的网关节点(16)，所述网关节点(16)与主控计算机(14)通过无线传感器网络(10)无线连接，所述无线收发模块(12)与主控计算机(14)相接；所述无线传感器网络节点模块(9)包括给系统中各用电单元供电的电源管理単元(I)、用于采集桥梁结构健康数据并对采集到的数据进行分析处理的数据采集及处理单元(2)、用于控制系统中各模块协调有序工作的控制器単元(3)、用于数据存储的数据存储単元(4)、用于实现定位的GPS定位模块(5)、用于系统调试的调试单元、用于显示采集数据的显示単元(7)和用于数据远程无线传输的数据传输単元(8)，所述数据采集及处理单元(2)和GPS定位模块(5)均与控制器単元(3)的输入端相接，所述数据存储単元(4)、调试单元和数据传输単元(8)均与控制器単元(3)相接，所述显示単元(7)与控制器単元(3)的输出端相接；所述数据采集及处理单元(2)包括依次相接的传感器桥接电路模块(2-1)、信号放大器(2-2)、滤波器(2-3)、多路模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明霞，
申请(专利权)人：西安迅腾科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：