鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，涉及鋼結構應變監(jiān)測領域。包括多個用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集站，用于數(shù)據(jù)處理的智能終端和分別與采集站、智能終端進行無線通信的中繼站；采集站包括用于數(shù)據(jù)處理的單片機，單片機分別連接有應力檢測模塊、風力檢測模塊、溫度檢測模塊和用于無線通信的無線發(fā)射模塊；中繼站包括無線接收模塊、中繼器和GPRS發(fā)射模塊；智能終端包括PC機、GPRS接收模塊、用戶窗口和控制面板。本系統(tǒng)通過傳感器和單片機采集數(shù)據(jù)，成本低且穩(wěn)定，使用無線方式傳輸數(shù)據(jù)不受地形限制，使用中繼站增加了無線傳輸?shù)木嚯x。
【專利說明】鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋼結構應變監(jiān)測【技術領域】，具體是一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]鋼結構工程由于其重量輕、抗震性好、施工速度快、有利于環(huán)保等一系列優(yōu)點在國內(nèi)外工程建設中得到廣泛的應用。鋼結構工程是近些年來才迅速發(fā)展起來，特別是輕質鋼結構普及發(fā)展更為迅速。但是對于影響鋼結構工程穩(wěn)定性的各項性能指標的檢測和監(jiān)測的研究工作，在國內(nèi)基本上處于起步階段，很多的研究工作還沒有進行開展。如對新建鋼結構的整體性能指標的考核、對已經(jīng)服役一定時期的鋼結構工程的壽命評估、鋼結構工程災后的穩(wěn)定性評估以及對鋼結構的健康狀況在線監(jiān)測都沒有成熟的研究成果可以作為標準來參考。對鋼結構工程的各項性能指標的檢測、監(jiān)測可以保證鋼結構工程的穩(wěn)定性又可以促使鋼結構工程結構合理化，從而可以為社會節(jié)省大量的物力、財力和人力資源。進年來發(fā)生的各種各樣的自然災害，對鋼結構工程各個方面的性能又提出了新的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上問題，本實用新型提供了一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，具有成本低，穩(wěn)定性強，傳輸距離遠的優(yōu)點。
[0004]本實用新型采用的技術方案是:一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集站，用于數(shù)據(jù)處理的智能終端和分別與采集站、智能終端進行無線通信的中繼站；采集站包括用于數(shù)據(jù)處理的單片機，單片機分別連接有應力檢測模塊、風力檢測模塊、溫度檢測模塊和用于無線通信的無線發(fā)射模塊；中繼站包括無線接收模塊、中繼器和GPRS發(fā)射模塊；智能終端包括PC機、GPRS接收模塊、用戶窗口和控制面板；采集站將各個檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)通過ISM無線通信發(fā)送給中繼站，中繼站接收到數(shù)據(jù)信號后通過GPRS無線通信發(fā)送給智能終端。
[0005]本實用新型的有益效果:對鋼結構局部、整體的穩(wěn)定性能進行分析，對整個鋼結構健康狀態(tài)進行實時在線評估，并將評估結果通過用戶窗口呈現(xiàn)給技術人員，當鋼結構健康狀況過低時，監(jiān)測系統(tǒng)可以自動報警。本系統(tǒng)通過傳感器和單片機采集數(shù)據(jù)，成本低且穩(wěn)定，使用無線方式傳輸數(shù)據(jù)不受地形限制，使用中繼站增加了無線傳輸?shù)木嚯x。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實用新型的原理框圖；
[0007]圖2是采集站結構圖；
[0008]圖3是信號放大電路；
[0009]圖4是采集站掉電保護電路。

【具體實施方式】
[0010]以下是本實用新型的一個具體實施例，現(xiàn)結合附圖對本實用新型進行進一步說明。
[0011]一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集站，用于數(shù)據(jù)處理的智能終端和分別與采集站、智能終端進行無線通信的中繼站；所述的采集站包括用于數(shù)據(jù)處理的單片機，單片機分別連接有應力檢測模塊、風力檢測模塊、溫度檢測模塊和用于無線通信的無線發(fā)射模塊；所述的中繼站包括無線接收模塊、中繼器和GPRS發(fā)射模塊；所述的智能終端包括PC機、GPRS接收模塊、用戶窗口和控制面板；采集站將各個檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)通過ISM無線通信發(fā)送給中繼站，中繼站接收到數(shù)據(jù)信號后通過GPRS無線通信發(fā)送給智能終端。
[0012]其中，的單片機采用的是STC12LE5412AD單片機，單片機和應力檢測模塊之間設有RC4151型壓頻轉換芯片；應力監(jiān)測模塊采用的是XHX-210型表面式應變計；溫度檢測模塊采用的是DS18B20型為溫度傳感器；風力監(jiān)測模塊采用的是HL-FS2脈沖型風速傳感器；無線發(fā)射模塊和無線接收模塊采用的是CCllOO型無線收發(fā)器；中繼器采用的是huaweiffS320型中繼器；GPRS發(fā)射模塊和GPRS接收模塊采用MC35I型GPRS通信模塊。此外所述的單片機外部設有掉電保護電路和用于斷電時存儲數(shù)據(jù)的存儲器，存儲器采用的是X5045存儲器。
[0013]如圖1，工作時采集站設置在需要檢測的位置，采集站結構如圖2。將XHX-210型表面式應變計貼附在待測鋼結構的表面，當鋼結構由于受力而發(fā)生形變時，其電阻值也發(fā)生變化，通過傳感器的橋壓電路轉化為微弱的電壓信號，該電壓信號需要經(jīng)過放大、濾波等處理后傳入壓頻轉換芯片。圖3為信號放大電路圖，其中由AD620組成的電橋前置電路是一種典型的儀表放大器應用。當檢測信號時，電橋電阻器阻值改變，使電橋失去平衡并且在電橋兩端產(chǎn)生一個差分的電壓變化，該電橋的信號輸出就是這種差分電壓，將其直接連接到儀表放大器的輸入端。AD705的作用是電壓跟隨，0P07-1是高精度運算放大器，與電阻電容構成有緣低通濾波電路，兼有放大功能。電壓信號經(jīng)過濾波、放大處理后，經(jīng)過壓頻轉換芯片RC4151轉換為數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C。溫度檢測模塊用于檢測鋼結構所處環(huán)境的溫度是否達到安全性要求，該模塊采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度傳感器的測溫范圍為-55°C ?125°C，并且可以在同一單線的總線上放置多個傳感器，從而實現(xiàn)對待測鋼結構的多點溫度檢測，并將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸給單片機。風力檢測模塊采用HL-FS2脈沖型風速傳感器，將采集到的風力數(shù)據(jù)傳輸給單片機。
[0014]監(jiān)測系統(tǒng)有可能所處的工作環(huán)境比較惡劣，由于某種原因有可能使得正常工的系統(tǒng)突然斷電，這時系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失。當電力恢復時有可能使得系統(tǒng)工作不正常。此外，這種現(xiàn)象有可能破壞系統(tǒng)中各個模塊中各個元器件，縮短整個監(jiān)測系統(tǒng)的使用期限。因此監(jiān)測系統(tǒng)具有掉電保存的功能，可以使得系統(tǒng)各個部分的設計更加完善，也可以為整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定有序的運行。在突然斷電時，該系統(tǒng)需要保存主要是采集站部分采集的數(shù)據(jù)，該部分選用X5045存儲器來儲存。該存儲器其的正常工作電壓是2.7—5.5V，具有的存儲容量是4K以及IM次擦寫。X5045存儲器具有的這些功能完全滿足該部分設計的需要。此外該存儲器還具有復位和看門狗的功能。該存儲器和單片機的通信可以選用SPI通信形式。
[0015]當監(jiān)測系統(tǒng)突然斷電，工作電壓開始不足6.2V時，光耦芯片立即截止并使單片機轉為外部中斷O模式，在電路中存在兩個比較大的電容可以向單片機提供足夠的工作電壓，以保證單片機在外部中斷O的模式下向存儲器寫入采集的數(shù)據(jù)。圖4為采集站的掉電保護電路。
[0016]單片機收到應力、溫度和風力數(shù)據(jù)信號后，通過CCllOO無線發(fā)射器將信號發(fā)送給中繼站，中繼站通過CCllOO無線接收器接收采集站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將其輸入到huaweiffS320中繼器中，中繼器對信號進行復制、調整、放大處理后，由MC35I型GPRS發(fā)射模塊將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給智能終端，智能終端通過MC35I型GPRS接收模塊接收數(shù)據(jù)信號，并通過RS232串口將信號輸入PC機中，PC機對收到的數(shù)據(jù)進行計算比對，得出鋼結構的健康狀態(tài)，通過用戶窗口呈現(xiàn)給工程技術人員，技術人員可以通過控制面板對采集站發(fā)出指令實時監(jiān)測現(xiàn)場參數(shù)。當鋼結構健康狀況過低時，監(jiān)測系統(tǒng)可以自動報警。
【權利要求】
1.一種鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，包括多個用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集站，用于數(shù)據(jù)處理的智能終端和分別與采集站、智能終端進行無線通信的中繼站；其特征在于:所述的采集站包括用于數(shù)據(jù)處理的單片機，單片機分別連接有應力檢測模塊、風力檢測模塊、溫度檢測模塊和用于無線通信的無線發(fā)射模塊；所述的中繼站包括無線接收模塊、中繼器和GPRS發(fā)射模塊；所述的智能終端包括PC機、GPRS接收模塊、用戶窗口和控制面板；采集站將各個檢測模塊檢測到的數(shù)據(jù)通過ISM無線通信發(fā)送給中繼站，中繼站接收到數(shù)據(jù)信號后通過GPRS無線通信發(fā)送給智能終端。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機采用的是STC12LE5412AD單片機，單片機和應力檢測模塊之間設有用于模數(shù)轉換的壓頻轉換芯片。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓頻轉換芯片采用的是RC4151型壓頻轉換芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的應力檢測模塊采用的是XHX-210型表面式應變計；溫度檢測模塊采用的是DS18B20型為溫度傳感器；風力監(jiān)測模塊采用的是HL-FS2脈沖型風速傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的無線發(fā)射模塊和無線接收模塊采用的是CCllOO型無線收發(fā)器。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的中繼器采用的是huaweiffS320型中繼器。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的GPRS發(fā)射模塊和GPRS接收模塊采用MC35I型GPRS通信模塊。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機外部設有掉電保護電路和用于斷電時存儲數(shù)據(jù)的存儲器。
9.根據(jù)權利要求8所述的鋼結構應變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的存儲器采用的是X5045存儲器。
【文檔編號】G01B21/32GK204101030SQ201420585963
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權日:2014年10月11日
【發(fā)明者】吳文輝, 索志慧, 黃培 申請人:江蘇建筑職業(yè)技術學院