隧道环境无线传感检测装置和方法，涉及隧道环境检测装置和方法，为了解决现有检测装置和方法存在仪器笨重、安装复杂、成本高的问题。隧道环境无线传感检测装置，它由N个无线传感发射节点和无线信息收集节点组成；隧道环境无线传感检测方法，它包括步骤如下：步骤一、无线传感发射节点中的一号单片机处理单元给传感器以一固定频率激励信号fL开始扫频；步骤二、判断传感器是否出现共振：是，则执行步骤四；步骤三、fL+Δ，判断fL+Δ＜fm；步骤四、检测电路将检测到的信号通过电磁波发送给无线信息收集节点；步骤五、无线信息收集节点接收信息进行处理；判断出环境参数为危险值，则报警。适用于隧道环境检测装置和方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道环境检测装置和方法。
技术介绍
道路运输是国民经济的大动脉，而运输安全又是道路运输的重中之重。然而，由于我国地形复杂，道路路段中隧道是道路的重要组成部分。隧道的安全也就成了运输安全中重要的一项，也就是说隧道环境的安全关系着运输安全，甚至是人命关天的大问题。目前对隧道工程中隧道环境的检测一般采用有线应变片或者弦振检测装置对隧道环境进行监测。但该检测装置和方法存在仪器笨重、安装复杂、成本高的问题，特别在施工过程中，有线的监测设备很容易被施工弄断，施工后成活率低，影响监测效果
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有检测装置和方法存在仪器笨重、安装复杂、成本高的问题，提供一种。隧道环境无线传感检测装置，它由N个无线传感发射节点和无线信息收集节点组成，N为大于2的整数，所述N个无线传感发射节点与无线信息收集节点的数据交换采用无线方式通讯；无线传感发射节点由传感器、一号单片机处理单元、一号供电单元和一号无线通信单元组成，传感器信号的输出端与一号单片机处理单元的传感信号的输入端连通，一号供电单元的电源输出端与一号单片机处理单元的电源的输入端连通，一号无线通信单元的一个数据交换端与一号单片机处理单元的通信数据交换端连通，一号无线通信单元的另一个数据交换端为无线传感发射节点的数据交换端；无线信息收集节点由二号单片机处理单元、显示控制单元、报警单元、二号供电单元和二号无线通信单元构成，二号无线通信单元的一个数据交换端为无线信息收集节点的数据交换端，二号无线通信单元的另一个数据交换端与二号单片机处理单元的通信数据交换端连通，二号供电单元的电源输出端与二号单片机处理单元的电源的输入端连通，显示控制单元的数据交换端与二号单片机处理单元的显示控制数据交换端连通，二号单片机处理单元的报警启动控制的输出端与报警单元的启动控制输入端连通。隧道环境无线传感检测方法，它包括具体步骤如下N个无线传感发射节点分别嵌固在隧道拱顶的N处水泥层中，无线信息收集节点暴露或隐埋在隧道地面；步骤一、无线传感发射节点中的一号单片机处理单元给传感器以一固定频率激励信号fL开始扫频；步骤二、判断传感器是否出现共振是，则执行步骤四；否，则执行步骤三；步骤三、4+ Λ，判断4+ Δ < fm,是，则执行步骤二 ；否，则执行步骤一 ；fm为最高扫频频率，△为扫描频率的步长；步骤四、检测电路将检测到的信号传到一号单片机处理单元，一号单片机处理单元的传感数据处理程序对所述信号处理，由无线传输程序控制传输到一号无线通信单元，通过电磁波发送给无线信息收集节点；步骤五、无线信息收集节点接收信息到二号单片机处理单元进行处理、显示和判断；二号单片机处理单元判断出隧道环境参数为危险值，则启动报警单元报警。本专利技术通过将N个无线传 感发射节点设置在隧道一断面的N处水泥层中，检测隧道环境参数包括应变、多点位移和土压参数；当检测传感器出现共振时，无线传感发射节点通过电磁波将所述信号发送给无线信息收集节点，无线传感信息收集节点对接收信息进行处理、显示和判断隧道环境参数的信息。无线传感检测装置的特点包括体积小、便于安装铺设、成本低和低功耗；还包括施工威胁极小、使用方便和安全可靠。附图说明图I为本专利技术装置处于工作状态的结构布置示意图，图中A标识隧道混凝土内墙，B标识隧道混凝土外墙；图2为本专利技术装置的无线传感发射节点的组成结构示意图，图3为本专利技术装置的无线信息收集节点的组成结构示意图，图4为单片机数据处理单元电路示意图，图5为传感器驱动和检测电路示意图，图6为数据显示单元电路示意图，图7为报警部分电路原理示意图，图8为实施方式一无线通信单元的电路示意图，图9为传感器检测程序框图。具体实施例方式具体实施方式一结合图I至图8说明本实施方式，本实施方式所述隧道环境无线传感检测装置，它由N个无线传感发射节点I和无线信息收集节点2组成，N为大于2的整数，所述N个无线传感发射节点I与无线信息收集节点2的数据交换采用无线方式通讯；无线传感发射节点I由传感器1-2、一号单片机处理单兀1-1、一号供电单兀1-5和一号无线通信单元1-6组成，传感器1-2的信号的输出端与一号单片机处理单元1-1的传感信号的输入端连通，一号供电单兀1-5的电源输出端与一号单片机处理单兀1-1的电源的输入端连通，一号无线通信单元1-6的一个数据交换端与一号单片机处理单元1-1的通信数据交换端连通，一号无线通信单元1-6的另一个数据交换端为无线传感发射节点I的数据交换端；无线信息收集节点2由二号单片机处理单元2-1、显示控制单元2-3、报警单元2-4、二号供电单元2-5和二号无线通信单元2-6构成，二号无线通信单元2-6的一个数据交换端为无线信息收集节点2的数据交换端，二号无线通信单元2-6的另一个数据交换端与二号单片机处理单元2-1的通信数据交换端连通，二号供电单元2-5的电源输出端与二号单片机处理单元2-1的电源的输入端连通，显示控制单元2-3的数据交换端与二号单片机处理单元2-1的显示控制数据交换端连通，二号单片机处理单元2-1的报警启动控制的输出端与报警单元2-4的启动控制输入端连通。一号单片机处理单元1-1的原理图如图4所示，传感器1-2的信号驱动电路和检测电路如图5所示，一号无线通信单元1-6的原理图如图8所示，一号供电单元1-5的电源由3. 3V可充电锂电池提供；二号单片机处理单元2-1的基本原理如图4所示，显示控制单元2-3原理如图6所示，报警单元2-4原理如图7所示，二号无线通信单元2-6的原理图如图8所示，二号供电单元21-5的电源由3. 3V可充电锂电池提供。本专利技术通过将N个无线传感发射节点设置在隧道拱顶的N处水泥层中，检测隧道环境参数；当监测到物理量时，无线传感发射节点通过电磁波将所述信号发送给无线信息收集节点，无线传感信息收集节点对接收信息进行处理、显示和判断隧道环境参数的信息，如果超过隧道安全值，即发出预警警报。无线传感检测装置的特点包括体积小、便于安装铺设、成本低和功耗低；同时施工过程损伤小、使用方便和传感器成活率高。具体实施方式二 本实施方式是对具体实施方式一所述隧道环境无线传感检测装置的进一步限定，一号单片机处理单元1-1包括单片机、传感器驱动及检测电路和程序软件，传感器驱动及检测电路的输出端与传感器1-2的输入端连通，传感器驱动及检测电路信号的输入端与传感器1-2的信号的输出端连通，传感器驱动及检测电路控制信号的输入端与单片机的传感及检测控制信号的输出端连通，所述程序软件由扫频程序、测频程序、传感数据处理程序和无线传输程序组成，程序软件固化在单片机的存储器中。 具体实施方式三本实施方式是对具体实施方式一所述隧道环境无线传感检测装置的进一步限定，二号单片机处理单元2-1包括单片机和程序软件，程序软件固化在单片机的存储器中，所述程序软件由传感数据处理程序、无线传输程序和显示控制程序组成。具体实施方式四结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述隧道环境无线传感检测装置的进一步限定，传感器1-2采用振弦式测缝计、振弦式渗压计或振弦式土压力盒的传感器，来完成隧道环境的监测。振弦式测缝计由振弦式传感器测量单元及经过热处理应力释放的精密弹簧组成，弹簧的一端与振动钢弦相连本文档来自技高网...
【技术保护点】
隧道环境无线传感检测装置，其特征是，它由N个无线传感发射节点(1)和无线信息收集节点(2)组成，N为大于2的整数，所述N个无线传感发射节点(1)与无线信息收集节点(2)的数据交换采用无线方式通讯；无线传感发射节点(1)由传感器(1？2)、一号单片机处理单元(1？1)、一号供电单元(1？5)和一号无线通信单元(1？6)组成，传感器(1？2)的信号的输出端与一号单片机处理单元(1？1)的传感信号的输入端连通，一号供电单元(1？5)的电源输出端与一号单片机处理单元(1？1)的电源的输入端连通，一号无线通信单元(1？6)的一个数据交换端与一号单片机处理单元(1？1)的通信数据交换端连通，一号无线通信单元(1？6)的另一个数据交换端为无线传感发射节点(1)的数据交换端；无线信息收集节点(2)由二号单片机处理单元(2？1)、显示控制单元(2？3)、报警单元(2？4)、二号供电单元(2？5)和二号无线通信单元(2？6)构成，二号无线通信单元(2？6)的一个数据交换端为无线信息收集节点(2)的数据交换端，二号无线通信单元(2？6)的另一个数据交换端与二号单片机处理单元(2？1)的通信数据交换端连通，二号供电单元(2？5)的电源输出端与二号单片机处理单元(2？1)的电源的输入端连通，显示控制单元(2？3)的数据交换端与二号单片机处理单元(2？1)的显示控制数据交换端连通，二号单片机处理单元(2？1)的报警启动控制的输出端与报警单元(2？4)的启动控制输入端连通。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘盛春，丁树春，张金涛，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：
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