專利名稱：基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是橋梁檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)八十年代以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的加強(qiáng)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，推動了橋梁工程技術(shù)的飛躍發(fā)展。橋梁結(jié)構(gòu)造型愈見纖細(xì)美觀，橋梁跨度不斷增加，特大跨度的橋梁逐年增多。橋梁作為國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和社會生活中的作用越來越重要。人們對大型橋梁的安全性、耐久性和正常使用功能非常關(guān)注。橋梁檢測技術(shù)作為橋梁工程領(lǐng)域的重要組成部分，現(xiàn)有的橋梁檢測數(shù)據(jù)的傳輸均采用有線電纜方式來完成。這種技術(shù)手段雖具有技術(shù)含量低、數(shù)據(jù)傳輸效率高、準(zhǔn)確性好的優(yōu)點(diǎn)，但是在大跨度橋梁結(jié)構(gòu)測試中，隨著橋梁跨度的增加和傳感器數(shù)量增加，有線電纜用量劇增，而且?guī)浊椎挠芯€電纜布線工作量變得難以實(shí)施。對于長大跨度的橋梁，現(xiàn)有采用長距離有線電纜的連接方式進(jìn)行橋梁檢測存在諸多不便。例如現(xiàn)場測試周期長、效率低下及靈活性差；布置和撤離有線電纜工作量大；如果測試點(diǎn)數(shù)目多，有線電纜分布復(fù)雜凌亂、容易接錯，并為后期的數(shù)據(jù)處理帶來難以補(bǔ)救的困難；由于橋梁檢測工作的周期長，須在晚上看守試驗(yàn)現(xiàn)場以防止有線電纜被損、被盜等等。因此，有理由認(rèn)為現(xiàn)有的橋梁檢測技術(shù)手段明顯落后于橋梁工程的建設(shè)水平。在一定程度上這制約了橋梁工程技術(shù)水平的提高，使得一些新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新材料和新設(shè)計(jì)思想難以得到現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證。國內(nèi)外文獻(xiàn)中也有用無線傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的產(chǎn)品，目前國內(nèi)現(xiàn)有的無線設(shè)備是基于無線加速度傳感器的，這意味著每一個測點(diǎn)需要放置一個無線加速度傳感器，這勢必造成成本成倍增加；在數(shù)據(jù)傳輸上傳感器之間信號相互干擾嚴(yán)重，造成數(shù)據(jù)丟失率高；在傳輸?shù)拿浇樯闲枰柚F(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地區(qū)無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，不能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的測試工作；無線加速度傳感器只能用于結(jié)構(gòu)的動態(tài)測試，不能用于結(jié)構(gòu)的靜態(tài)測試；無線加速度傳感器的有效傳輸距離不到300米，遠(yuǎn)不能滿足一般1～3公里的大跨度橋梁的測試要求；無線加速度傳感器的電子元件都是香港和國外的器件，價(jià)格比較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)，本發(fā)明能在3公里左右的距離內(nèi)以無線方式對橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。它包括計(jì)算機(jī)1、中央數(shù)據(jù)處理模塊2、主信道設(shè)備3、多個分信道設(shè)備4、多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5、多個傳感器6；計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊2的數(shù)據(jù)輸入輸出端，中央數(shù)據(jù)處理模塊2的通信數(shù)據(jù)總線端連接主信道設(shè)備3的數(shù)據(jù)總線端，主信道設(shè)備3的天線端與每個分信道設(shè)備4的天線端之間無線連通，每個分信道設(shè)備4的數(shù)據(jù)總線端分別連接一個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5的通信數(shù)據(jù)總線端，每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5上的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器6的信號輸出端相連接。工作原理每個傳感器6采集到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5、分信道設(shè)備4、主信道設(shè)備3、中央數(shù)據(jù)處理模塊2輸入到計(jì)算機(jī)1中，計(jì)算機(jī)1將把上述數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合運(yùn)算處理后得出橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能在3公里左右的距離內(nèi)以無線方式對橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量；它還具有檢測精度高、測試周期短、效率高、靈活性好、工作量小、布線簡便、成本低、數(shù)據(jù)傳輸無干擾、適應(yīng)性好、無需借助現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)、高的可靠性和穩(wěn)定性、體積小、重量輕。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是中央數(shù)據(jù)處理模塊2的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1、圖2、圖3說明本實(shí)施方式，它由計(jì)算機(jī)1、中央數(shù)據(jù)處理模塊2、主信道設(shè)備3、多個分信道設(shè)備4、多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5、多個傳感器6組成；計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊2的數(shù)據(jù)輸入輸出端，中央數(shù)據(jù)處理模塊2的通信數(shù)據(jù)總線端連接主信道設(shè)備3的數(shù)據(jù)總線端，主信道設(shè)備3的天線端與每個分信道設(shè)備4的天線端之間無線連通，每個分信道設(shè)備4的數(shù)據(jù)總線端分別連接一個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5的通信數(shù)據(jù)總線端，每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5上的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器6的信號輸出端相連接。傳感器6可選用電阻應(yīng)變片(電阻為120歐姆，靈敏系數(shù)在2.0左右)；振弦式傳感器(表面式ZX-200系列和埋入式如ZX-215)；電感調(diào)頻式傳感器(JML-600系列，其量程從3mm～200mm)；拾振器(主要指超低頻有源伺服式速度計(jì)，如941B型超低頻測振儀、891型測振儀等)；主信道設(shè)備3、多個分信道設(shè)備4的技術(shù)參數(shù)都為150MHz(TX/RX)。所述中央數(shù)據(jù)處理模塊2由串行接口電路2-1、調(diào)制解調(diào)器2-2、單片機(jī)電路2-3、擴(kuò)展I/O電路2-4組成；計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊2中的串行接口電路2-1的數(shù)據(jù)輸入輸出端，串行接口電路2-1的數(shù)據(jù)地址總線、調(diào)制解調(diào)器2-2的數(shù)據(jù)地址總線、單片機(jī)電路2-3的數(shù)據(jù)地址總線與擴(kuò)展I/O電路2-4的數(shù)據(jù)地址總線相互連接，調(diào)制解調(diào)器2-2收發(fā)數(shù)據(jù)總線、擴(kuò)展I/O電路2-4數(shù)據(jù)總線與主信道設(shè)備3的數(shù)據(jù)總線端相連接。調(diào)制解調(diào)器2-2選用的型號為FX429，單片機(jī)電路2-3選用的型號為80C31，擴(kuò)展I/O電路2-4選用的型號為M8255AP，串行接口電路2-1選用的型號為MAX232。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5由調(diào)制解調(diào)器5-1、A/D轉(zhuǎn)換器5-2、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路5-3、擴(kuò)展I/O電路5-4、單片機(jī)電路5-5組成；分信道設(shè)備4的數(shù)據(jù)總線端與調(diào)制解調(diào)器5-1收發(fā)數(shù)據(jù)總線、擴(kuò)展I/O電路5-4數(shù)據(jù)總線相連接，調(diào)制解調(diào)器5-1數(shù)據(jù)地址總線、A/D轉(zhuǎn)換器5-2數(shù)據(jù)地址總線、擴(kuò)展I/O電路5-4數(shù)據(jù)地址總線與單片機(jī)電路5-5數(shù)據(jù)地址總線相互連接，A/D轉(zhuǎn)換器5-2模擬信號輸入輸出端連接多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路5-3的信號輸出輸入端，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路5-3的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器6的信號輸出端相連接。調(diào)制解調(diào)器5-1選用的型號為FX429，A/D轉(zhuǎn)換器5-2選用的型號為AD976CN，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路5-3選用的型號為MC4051，擴(kuò)展I/O電路5-4選用的型號為M8255AP，單片機(jī)電路5-5選用的型號為80C31。
權(quán)利要求
1.基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)，其特征在于它包括計(jì)算機(jī)(1)、中央數(shù)據(jù)處理模塊(2)、主信道設(shè)備(3)、多個分信道設(shè)備(4)、多個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(5)、多個傳感器(6)；計(jì)算機(jī)(1)的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊(2)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，中央數(shù)據(jù)處理模塊(2)的通信數(shù)據(jù)總線端連接主信道設(shè)備(3)的數(shù)據(jù)總線端，主信道設(shè)備(3)的天線端與每個分信道設(shè)備(4)的天線端之間無線連通，每個分信道設(shè)備(4)的數(shù)據(jù)總線端分別連接一個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(5)的通信數(shù)據(jù)總線端，每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(5)上的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器(6)的信號輸出端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)，其特征在于中央數(shù)據(jù)處理模塊(2)由串行接口電路(2-1)、調(diào)制解調(diào)器(2-2)、單片機(jī)電路(2-3)、擴(kuò)展I/O電路(2-4)組成；計(jì)算機(jī)(1)的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊(2)中的串行接口電路(2-1)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，串行接口電路(2-1)的數(shù)據(jù)地址總線、調(diào)制解調(diào)器(2-2)的數(shù)據(jù)地址總線、單片機(jī)電路(2-3)的數(shù)據(jù)地址總線與擴(kuò)展I/O電路(2-4)的數(shù)據(jù)地址總線相互連接，調(diào)制解調(diào)器(2-2)收發(fā)數(shù)據(jù)總線、擴(kuò)展I/O電路(2-4)數(shù)據(jù)總線與主信道設(shè)備(3)的數(shù)據(jù)總線端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)(5)由調(diào)制解調(diào)器(5-1)、A/D轉(zhuǎn)換器(5-2)、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(5-3)、擴(kuò)展I/O電路(5-4)、單片機(jī)電路(5-5)組成；分信道設(shè)備(4)的數(shù)據(jù)總線端與調(diào)制解調(diào)器(5-1)收發(fā)數(shù)據(jù)總線、擴(kuò)展I/O電路(5-4)數(shù)據(jù)總線相連接，調(diào)制解調(diào)器(5-1)數(shù)據(jù)地址總線、A/D轉(zhuǎn)換器(5-2)數(shù)據(jù)地址總線、擴(kuò)展I/O電路(5-4)數(shù)據(jù)地址總線與單片機(jī)電路(5-5)數(shù)據(jù)地址總線相互連接，A/D轉(zhuǎn)換器(5-2)模擬信號輸入輸出端連接多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(5-3)的信號輸出輸入端，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路(5-3)的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器(6)的信號輸出端相連接。
全文摘要
基于現(xiàn)有傳感器的橋梁無線檢測系統(tǒng)，它涉及的是橋梁檢測技術(shù)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)輸出輸入端連接中央數(shù)據(jù)處理模塊2的數(shù)據(jù)輸入輸出端，中央數(shù)據(jù)處理模塊2的通信數(shù)據(jù)總線端連接主信道設(shè)備3的數(shù)據(jù)總線端，主信道設(shè)備3的天線端與每個分信道設(shè)備4的天線端之間無線連通，每個分信道設(shè)備4的數(shù)據(jù)總線端分別連接一個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5的通信數(shù)據(jù)總線端，每個數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)5上的每個信號輸入采集端都分別與一個傳感器6的信號輸出端相連接。本發(fā)明能在3公里左右的距離內(nèi)以無線方式對橋梁結(jié)構(gòu)的動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量；它還具有檢測精度高、測試周期短、效率高、工作量小、成本低、適應(yīng)性好、無需借助現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)、高的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號G08C17/00GK1645428SQ200510009658
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月21日
發(fā)明者黃僑, 李忠龍, 徐玉濱, 沙學(xué)軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)