專利名稱：一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁荷載檢測系統(tǒng)，特別涉及一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的 橋梁荷載檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在目前的橋梁荷載檢測中，對于檢測數(shù)據(jù)的傳輸均是采用有線的方式完 成。由于橋梁結(jié)構(gòu)具有自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨度較大、所處地理環(huán)境惡劣等諸多 特點，這就給橋梁荷載檢測帶來了許多不可避免的弊端如接線工作量大、 容易引入干擾信號、各種線纜不易區(qū)分、不便于攜帶和運輸、成本較高等。
隨著交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，橋梁荷載檢測數(shù)據(jù)有線傳輸?shù)谋锥俗兊酶?尖銳，而一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的檢測系統(tǒng)漸漸地走進(jìn)了人們的視線。美國、 意大利等發(fā)達(dá)國家先后對信息的無線傳輸方式做出了很多的研究并且日趨成 熟。但是國外的檢測設(shè)備的價格往往比較昂貴，例如美國橋梁診斷公司推出 的一款無線傳感器節(jié)點的報價高達(dá)6萬元人民幣，整套設(shè)備的價格更是不菲， 這明顯不適合我國的國情與國民的消費水平。對于國內(nèi)的一些大學(xué)喝研究機 構(gòu)也在從事這方面的研究工作。但是，迄今為止，國內(nèi)還沒有出現(xiàn)一款完整 的、成型的由無線傳感網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的橋梁荷載檢測設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無線傳感網(wǎng) 絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁靜載動載檢測數(shù)據(jù)的采集、自動處理、 無線傳輸和分析評價等功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的由應(yīng)變采集模塊、撓度采集模塊、加 速度采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線收發(fā)模塊、應(yīng)變采集模塊的供電模塊和數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊七個模塊組成，應(yīng)變采集模塊、撓度采 集模塊和加速度采集模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化端口相連；數(shù)據(jù)處 理模塊與無線收發(fā)模塊通過SPI總線進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)處理模塊與輔助存儲器 模塊也是基于SPI總線通信的；無線收發(fā)模塊匯節(jié)點SINK它與上位機的數(shù) 據(jù)傳輸通過串行通信，應(yīng)變采集模塊的供電模塊分別給應(yīng)變采集模塊和加速 采集模塊的偏置加法模塊供電，數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊給數(shù)據(jù) 處理模塊ATMegal28L和無線收發(fā)模塊CC2420供電。
采集到的數(shù)據(jù)通過無線的方式進(jìn)行傳輸。
應(yīng)變采集模塊的供電模塊為+5V供電模塊，數(shù)據(jù)處理收發(fā)模塊的供電模 塊為+3.3￥供電模塊。
應(yīng)變采集模塊由1K的應(yīng)變片、精密微調(diào)電位器、儀表放大器AD620AN、 偏置模塊和應(yīng)變采集供電模塊等組成，兩個1K的應(yīng)變片和兩個精密微調(diào)的 電位器構(gòu)成一個測量電橋，電橋的每半個橋臂由一個應(yīng)變片和一個精密微調(diào) 電位器串聯(lián)構(gòu)成，在兩個電位器的非接地端，引出兩根信號線作為放大模塊 的差分輸入信號。
所述的偏置模塊是一個分壓器，由一個1K的電阻和一個2K的精密微 調(diào)電位器串聯(lián)組成，并在其兩端加入+5V的電壓，然后從電阻和電位器的連 接點引出一條信號線接入儀表放大器AD620AN的5管腳，用以將負(fù)電壓變 為正電壓。
撓度采集模塊由儀表電池9V和LVDT位移傳感器組成，將儀表電池的 正負(fù)極分別接到LVDT位移傳感器的兩根電源線上，將位移傳感器的兩根信 號線分別接入數(shù)據(jù)處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化端口，其中任意一個和GND接地管 腳上。
加速度采集模塊由+5V供電模塊、加速度傳感器YE5932A、偏置加法模 塊組成，該模塊的偏置加法模塊由芯片LM324、 1個10K的電阻、1個20K的精密微調(diào)電位器和一個4.7uF的電解電容構(gòu)成，將加速度傳感器采集到的 信號送入4.7uF電解電容的負(fù)極性端，將10K的電阻和20K的精密微調(diào)電位 器串聯(lián)，并在其兩端加入+3V的電壓，將電解電容的正極性端與電阻和電位 器的連接點相連，并從此點引出信號線至LM324的3端口，同時將LM324 的4端口接入+5V電壓，11端口接地，1和2端口相互連接，將經(jīng)過加法后 的信號LM324的1端口送入模數(shù)轉(zhuǎn)化ADC端口，其中任意一個，以便數(shù)據(jù)， 處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。
數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊即+3.3V供電模塊，由兩節(jié)干電池 和芯片MAX1678構(gòu)成，將兩節(jié)干電池的正極輸入與它的1、 4、 7端口連接， 5、 6端口跟電池的負(fù)極相連，8端口輸出3.3V的電壓，在1和7端口之間 連入一個47uH的電感，8端口與地之間接一個10uF的電解電容。
應(yīng)變采集模塊的供電模塊由兩節(jié)干電池和芯片MAX631構(gòu)成，用兩節(jié)干 電池為MAX631芯片提供1.5V 3.0V的輸入電壓，MAX631的4端口作為 電池電壓的輸入，1、 3和7端口接地，5端口作為轉(zhuǎn)化電壓的輸出端口，同 時在4端口和電池正極之間接上一個330mH的電感，在5端口和地之間接 上一個0.1uF的電解電容。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點-
1、 本檢測系統(tǒng)采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，數(shù)據(jù)的傳輸采用基于 ZigBeX協(xié)議的無線傳輸模式，避免了有線傳輸模式的大規(guī)模的布 線，降低了檢測成本，提高了橋梁檢測的工作效率；
2、 本檢測系統(tǒng)具有輕小、便攜和低功耗等優(yōu)點，從傳感器模塊到數(shù) 據(jù)處理傳輸模塊都是采用干電池進(jìn)行供電的，同時傳感器模塊采 用了高效率低功耗的電壓轉(zhuǎn)化芯片，數(shù)據(jù)處理傳輸模塊也具有休 眠功能，從而有效地節(jié)約了能量；
3、 本檢測系統(tǒng)中無線傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號，其特點是抗干擾能力比較強，能夠提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，便于遠(yuǎn)距離的傳輸。


圖1是無線橋梁荷載檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是應(yīng)變采集模塊原理框圖； 圖3是應(yīng)變采集模塊的偏置模塊原理框圖； 圖4是撓度采集模塊接口框圖； 圖5是加速度采集模塊接口框圖； 圖6是加速度采集模塊的偏置加法模塊原理框圖； 圖7是應(yīng)變采集模塊的供電框圖； 圖8是數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電框圖； 圖9是無線橋梁檢測系統(tǒng)嵌入式模塊功能框圖； 圖IO是無線橋梁荷載檢測系統(tǒng)上位機功能模塊框圖；
具體實施例方式
本發(fā)明的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器、位移傳
感器、加速度傳感器、采集放大濾波電路、AVR單片機、射頻芯片CC2420、 電源供電模塊電路、下載調(diào)試器、以及計算機等組成。本發(fā)明的基于無線傳 感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)主要由傳感器數(shù)據(jù)的采集模塊、數(shù)據(jù)的處理模 塊、數(shù)據(jù)的無線傳輸模塊(具有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能)組成。各個模塊之間 是相互獨立的，數(shù)據(jù)處理模塊通過ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)端口與數(shù)據(jù)采集模塊相 連接，數(shù)據(jù)的無線傳輸模塊通過SPI總線與數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)通信，數(shù)據(jù)傳 輸模塊又通過串口通信實現(xiàn)與上位機的連接。上位機負(fù)責(zé)監(jiān)控各下位機模 塊，可以向無線傳輸模塊發(fā)布路由信息，也可接收處理各模塊傳來的檢測數(shù) 據(jù)，顯示數(shù)據(jù)信息和波形。各模塊執(zhí)行上位機的指令，向上位機傳送檢測數(shù) 據(jù)。UART接口電路負(fù)責(zé)無線收發(fā)模塊與上位機間的串行通信。
首先利用TinyOS集成開發(fā)環(huán)境對數(shù)據(jù)處理和無線傳輸程序進(jìn)行編譯，通過AVRStudio將編譯后的目標(biāo)文件下載到ATMegal28L中，利用上位機的 應(yīng)用程序設(shè)置串行通信的相關(guān)參數(shù)，并打開通信端口，同時上位機也可以利 用無線的方式將由路由仿真平臺獲得的路由信息發(fā)送到各個傳感器節(jié)點。然 后將位移傳感器、加速度傳感器以及應(yīng)變信號調(diào)理模塊的輸出信號接入到 ATMegal28L的模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口。接著打開各個傳感器節(jié)點和SINK節(jié)點的 開關(guān)，以及SINK節(jié)點與上位機通信的開關(guān)。通過上位機的程序可以看到各 個傳感器的數(shù)據(jù)信息和相關(guān)的波形圖，在數(shù)據(jù)采集結(jié)束的時候，可以將本次 采集的數(shù)據(jù)項生成報表，實現(xiàn)現(xiàn)場打印。
參照圖1所示，應(yīng)變數(shù)據(jù)采集模塊、撓度數(shù)據(jù)采集模塊和加速度數(shù)據(jù)采 集模塊分別跟數(shù)據(jù)處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口相互連接，數(shù)據(jù)處理模塊 的核心是AVR單片機ATmegal28L,該處理器內(nèi)部集成了 8個10位的模數(shù) 轉(zhuǎn)化(ADC)轉(zhuǎn)化端口。由于在無線傳輸?shù)倪^程中為了延長傳輸?shù)木嚯x，特采 用了多跳中繼的方式，這種方式會使某個節(jié)點的處理器匯集大量的數(shù)據(jù)，而 處理器內(nèi)部的存儲空間是十分有限的，在此加入了輔助存儲器模塊 ~~AT45DB041，該存儲器模塊包含2048個頁面，每個頁面有264個字節(jié) 的空間，從而大大的增加了每個處理節(jié)點的存儲容量。單片機與輔助存儲器 之間的通信是基于SPI總線的，單片機根據(jù)輔助存儲器的讀寫操作碼，在嚴(yán) 格的時鐘控制下，完成對輔助存儲器的讀寫操作。無線收發(fā)模塊采用的射頻 芯片——CC2420，該芯片支持802.15.4協(xié)議，MAC和PHY的幀格式由硬件 自動產(chǎn)生，其內(nèi)部集成了數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)、 DAC、直接 上變頻模塊、二次變頻低中頻模塊等。正是由于該芯片內(nèi)部集成了功率放大 器、低噪放大器和混頻器，從而使無線收發(fā)模塊的外圍電路比較簡單。對于 單片機和無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)通信也是基于SPI總線的，其對應(yīng)端口 SI、SO、 CSN、 SCLK分別和單片機的MOSI、 MISO、 SS、 SCK端口相連以實現(xiàn)數(shù)據(jù) 通信。該系統(tǒng)的RF通信傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號，傳輸頻率在2.4G 2.4835GHz，共有16個傳輸信道，傳輸?shù)穆窂接陕酚煞抡嫫脚_生成的路由信息而確 定，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多跳無線傳輸。匯節(jié)點(SINK)與上位機的通信是采用虛 擬的串行通信。應(yīng)變采集模塊的供電模塊也稱為+5V供電模塊，數(shù)據(jù)處理及 無線收發(fā)模塊的供電模塊也稱為+3.3V的供電模塊。
參照圖2所示，系統(tǒng)的應(yīng)變采集模塊中，它由電橋、弱信號放大模塊和 +5￥的供電模塊組成。電橋中包含兩個1K的應(yīng)變片(從BSGA1和BSGA2 分別接入)，兩個精密微調(diào)的電位器(R1和R2)，電橋的半個橋臂由一個應(yīng) 變片和一個精密微調(diào)電位器串聯(lián)構(gòu)成，在兩個電位器的非接地端，引出兩根 信號線作為放大模塊的差分輸入信號。由于模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口只能識別正 電壓，而差分信號的放大輸出有正負(fù)，因此在應(yīng)變傳感器模塊中加入偏置模 塊，參照圖3所示，它是一個分壓器，由一個lK(Rb)的電阻和一個2K(ZER01) 的精密微調(diào)電位器串聯(lián)組成，并在其兩端加入+5V的電壓，然后從電阻和電 位器的連接點引出一條信號線接入儀表放大器AD620AN的5管腳，用以將負(fù) 電壓變?yōu)檎妷?。同時，電橋和儀表放大模塊都利用+5V的供電模塊供電。
參照圖4所示，撓度采集模塊接口圖中，采用9V的儀表電池給LVDT 位移傳感器供電。由于一般的橋梁靜載時的下?lián)现低ǔ７浅Ｐ?，最大的不?超過3個厘米，所以如果位移傳感器相對于橋梁的位置擺放適當(dāng)?shù)脑?，其?號輸出線兩端電壓的極性是不變的。鑒于這樣的緣故，位移傳感器輸出端的 信號可以直接連接到處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口中，處理模塊將A/D轉(zhuǎn) 化的結(jié)果送入模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)寄存器中，以作為無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)來源。
參照圖5所示，加速度采集模塊接口圖，在本系統(tǒng)中采用的加速度傳感 器在合理的輸出量程范圍內(nèi)(在當(dāng)前檔位下，指針擺動要超過1/3量程且小于 2/3量程)，它的輸出電壓范圍在正負(fù)1V之間。鑒于模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口不能 轉(zhuǎn)化負(fù)電壓，在此處引入偏置加法模塊，參照圖6所示，它由芯片LM324， 1個10K的電阻、1個20K的精密微調(diào)電位器和一個10uF的電解電容構(gòu)成，為加速度傳感器的輸出信號提供1.2V的偏置電壓。將加速度傳感器采集到 的信號送入4.7uF電解電容的負(fù)極性端，將10K的電阻和20K的精密微調(diào)電 位器串聯(lián)，并在其兩端加入+3V (兩節(jié)電池提供)的電壓，將電解電容的正 極性端與電阻和電位器的連接點相連，并從此點引出信號線至LM324的3 端口，同時將LM324的4端口接入+5V電壓，11端口接地，1禾卩2端口相 互連接。偏置加法模塊的供電依然利用+5V的供電模塊。然后將經(jīng)過加法后 的信號(LM324的1端口)送入模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)端口，以便數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn) 行數(shù)據(jù)的處理。
參照圖7所示，應(yīng)變采集模塊的供電模塊，也就是前面提及到的+5V供 電模塊，利用兩節(jié)干電池為MAX631芯片提供1.5V 3.0V的輸入電壓， MAX631的4端口作為電池電壓的輸入，1、 3和7端口接地，5端口作為轉(zhuǎn) 化電壓的輸出端口，在電池供電正常的情況，該端口的輸出電壓為+5V。同 時，MAX631的外圍電路十分簡單，在4端口和電池正極之間接上一個330mH 的儲能電感，在5端口和地之間接上一個100uF的電解電容，用以去除噪聲。
參照圖8所示，該供電模塊采用的是MAX1678芯片，兩節(jié)干電池的正 極輸入與它的l、 4、 7端口連接，5、 6端口跟電池的負(fù)極相連，8端口輸出 3.3V的電壓，在l和7端口之間連入一個47uH的電感，8端口與地之間接 一個10uF的電解電容。該模塊主要是用來給數(shù)據(jù)處理模塊和無線收發(fā)模塊 的芯片供電。
參照圖9所示。指示燈組件主要控制三個指示燈的亮滅及閃爍，用來指 示系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)；時鐘組件實現(xiàn)定時器的控制，關(guān)閉、打開定時器， 設(shè)定定時間隔，以及產(chǎn)生定時中斷；串口組件實現(xiàn)嵌入式節(jié)點與上位機之間 的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及產(chǎn)生調(diào)試信息；EEPROM組件控制EEPROM的 讀寫操作；數(shù)據(jù)采樣組件，負(fù)責(zé)模擬量采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生轉(zhuǎn)換中斷；無 線通信組件，控制通信的信道，射頻芯片的工作狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的通信。整個嵌入式系統(tǒng)由上述模塊間互相調(diào)用及配合，實 現(xiàn)無線檢測的整體功能。
參照圖io所示，用戶管理模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的管理，用戶分為超級用
戶和一般用戶， 一般用戶只有瀏覽數(shù)據(jù)的權(quán)限，超級用戶沒有限制。系統(tǒng)在
使用之前需要進(jìn)行一些初始化工作，串口設(shè)置便是進(jìn)行串口的設(shè)置，包括串
口號、緩沖區(qū)參數(shù)、波特率等設(shè)置。串口設(shè)置之后便可以進(jìn)入節(jié)點控制管理
模塊，為系統(tǒng)添加節(jié)點，包括節(jié)點的ID、坐標(biāo)位置等，節(jié)點設(shè)置完畢之后， 便可以調(diào)用算法生成路由，這個算法是基于坐標(biāo)的最短路徑算法，是對Leach 算法的一種改進(jìn)，實現(xiàn)節(jié)點能量平均消耗與網(wǎng)絡(luò)壽命的延長。生成的路由表 通過節(jié)點控制管理模塊發(fā)送至下位機各節(jié)點，各節(jié)點收到路由之后會發(fā)送應(yīng) 答幀，上位機收到應(yīng)答信息，表示網(wǎng)絡(luò)形成。通過節(jié)點控制模塊的發(fā)送控制 信息功能可以對網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點進(jìn)行控制，包括睡眠、喚醒等。喚醒每個 節(jié)點之后，各個節(jié)點便開始采集數(shù)據(jù)了。視,顯示方式有兩種，查看拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)可以査看整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，?jié)點多跳情況一目了然，查看數(shù)據(jù)曲線功 能實現(xiàn)了每個節(jié)點的每個通道的數(shù)據(jù)變化趨勢。采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)存儲模 塊保存，整個橋檢包括靜載和動載兩個部分，靜載檢測橋梁的撓度與應(yīng)變， 動載檢測橋梁的阻尼比與主頻，對靜載和動載數(shù)據(jù)一一保存后點擊生成報表 和打印，將生成一份完整的橋梁荷載檢測報告。
1權(quán)利要求
1、基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其特征在于，由應(yīng)變采集模塊、撓度采集模塊、加速度采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線收發(fā)模塊、應(yīng)變采集模塊的供電模塊和數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊七個模塊組成，應(yīng)變采集模塊、撓度采集模塊和加速度采集模塊分別與數(shù)據(jù)處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化端口相連；數(shù)據(jù)處理模塊與無線收發(fā)模塊通過SPI總線進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)處理模塊與輔助存儲器模塊也是基于SPI總線通信的；無線收發(fā)模塊匯節(jié)點SINK它與上位機的數(shù)據(jù)傳輸通過串行通信，應(yīng)變采集模塊的供電模塊分別給應(yīng)變采集模塊和加速采集模塊的偏置加法模塊供電，數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊給數(shù)據(jù)處理模塊ATMega128L和無線收發(fā)模塊CC2420供電。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，采集到的數(shù)據(jù)通過無線的方式進(jìn)行傳輸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，應(yīng)變采集模塊的供電模塊為+5V供電模塊，數(shù)據(jù)處理收發(fā)模塊的 供電模塊為+33V供電模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，應(yīng)變采集模塊由1K的應(yīng)變片、精密微調(diào)電位器、儀表放大器 AD620AN、偏置模塊和應(yīng)變采集供電模塊等組成，兩個1K的應(yīng)變片和兩個 精密微調(diào)的電位器構(gòu)成一個測量電橋，電橋的每半個橋臂由一個應(yīng)變片和一 個精密微調(diào)電位器串聯(lián)構(gòu)成，在兩個電位器的非接地端，引出兩根信號線作 為放大模塊的差分輸入信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，所述的偏置模塊是一個分壓器，由一個1K的電阻和一個2K的精密微調(diào)電位器串聯(lián)組成，并在其兩端加入+5V的電壓，然后從電阻和電位 器的連接點引出一條信號線接入儀表放大器AD620AN的5管腳，用以將負(fù) 電壓變?yōu)檎妷骸?br> 6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，撓度采集模塊由儀表電池9V和LVDT位移傳感器組成，將儀表 電池的正負(fù)極分別接到LVDT位移傳感器的兩根電源線上，將位移傳感器的 兩根信號線分別接入數(shù)據(jù)處理模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)化端口，其中任意一個和GND 接地管腳上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，加速度采集模塊由+5V供電模塊、加速度傳感器YE5932A、偏置 加法模塊組成，該模塊的偏置加法模塊由芯片LM324、 1個10K的電阻、1 個20K的精密微調(diào)電位器和一個4.7uF的電解電容構(gòu)成，將加速度傳感器采 集到的信號送入4.7nF電解電容的負(fù)極性端，將10K的電阻和20K的精密微 調(diào)電位器串聯(lián)，并在其兩端加入+3V的電壓，將電解電容的正極性端與電阻 和電位器的連接點相連，并從此點引出信號線至LM324的3端口，同時將 LM324的4端口接入+5V電壓，11端口接地，l和2端口相互連接，將經(jīng)過 加法后的信號LM324的1端口送入模數(shù)轉(zhuǎn)化ADC端口 ，其中任意一個，以 便數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊即+3.3V供電模塊，由兩節(jié) 干電池和芯片MAX1678構(gòu)成，將兩節(jié)干電池的正極輸入與它的1、 4、 7端 口連接，5、 6端口跟電池的負(fù)極相連，8端口輸出3.3V的電壓，在1和7 端口之間連入一個47uH的電感，8端口與地之間接一個10uF的電解電容。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，其 特征在于，應(yīng)變采集模塊的供電模塊由兩節(jié)干電池和芯片MAX631構(gòu)成，用兩節(jié)干電池為MAX631芯片提供1.5V 3.0V的輸入電壓，MAX631的4端 口作為電池電壓的輸入，1、 3和7端口接地，5端口作為轉(zhuǎn)化電壓的輸出端 口，同時在4端口和電池正極之間接上一個330mH的電感，在5端口和地 之間接上一個O.luF的電解電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的橋梁荷載檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由應(yīng)變采集模塊、撓度采集模塊、加速度采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線收發(fā)模塊、應(yīng)變采集模塊的供電模塊和數(shù)據(jù)處理及無線收發(fā)模塊的供電模塊七個模塊組成，具有傳感器數(shù)據(jù)采集、處理、無線傳輸以及傳感器節(jié)點的控制管理和采集數(shù)據(jù)的上位機顯示、分析與評價等功能。能夠?qū)δ壳皬V泛使用的各種形式結(jié)構(gòu)的橋梁性能進(jìn)行全面地檢測和綜合評價，用于檢驗新建橋梁的施工質(zhì)量，評定既有橋梁的承載能力和驗證發(fā)展橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
文檔編號G01L1/20GK101551282SQ20091002245
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者昕 史, 楠 張, 張立成, 徐志剛, 瀾 楊, 王海彬, 趙祥模, 滿 鄔, 韓永軍 申請人:長安大學(xué)