專利名稱：一種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點。
背景技術(shù)：
目前，對大跨徑橋梁進行健康監(jiān)測來確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全并實現(xiàn)早期預(yù)整，避免結(jié)構(gòu)損傷或退化的發(fā)展，減少昂貴的修復(fù)費用甚至結(jié)構(gòu)的垮塌，已經(jīng)成為當(dāng)今工程界的熱點問題，長大跨徑橋梁的健康監(jiān)測技術(shù)也因此成為橋梁工程學(xué)科研究和發(fā)展的ー個重要領(lǐng)域。橋梁的健康監(jiān)測是保證橋梁安全運營的重要手段。橋梁健康監(jiān)測通過時橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測與評佑，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發(fā)預(yù)警信號。為橋梁維護、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等信息技術(shù)的發(fā)展，和現(xiàn)在高科技在各類設(shè)備儀器上的應(yīng)用，使得人們對橋梁監(jiān)測更加準確化，而第一步就是全面獲取和了解橋梁質(zhì)量監(jiān)測參數(shù)。以往的做法是采集原始數(shù)據(jù)后再進行實驗室分析，需要投入大量的人力物力，收效甚微?；跓o線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的價格低廉高效的遠程檢測系統(tǒng)為人們及時掌握瞬息萬變的空氣質(zhì)量參數(shù)提供了可能。在環(huán)境參數(shù)檢測系統(tǒng)中最重要的是信息采集終端，即傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點主要負責(zé)數(shù)據(jù)的采集、傳送。每ー個遠程檢測系統(tǒng)都需要在監(jiān)測區(qū)域布置大量的傳感器節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點大多采用射頻收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)上傳至主節(jié)點，再與監(jiān)控中心通信，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信時序由監(jiān)控中心統(tǒng)ー控制。因此，傳感器節(jié)點就是整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基本単元，節(jié)點的穩(wěn)定運行是整個網(wǎng)絡(luò)可靠性的基本保證，所以在設(shè)計時力求簡單可靠、功能強大、價格低廉。在傳感器節(jié)點設(shè)計和制造方面國內(nèi)和國外還有較大的差距，比如傳感器節(jié)點信息采集和傳送不準確，時斷時續(xù)、傳感器節(jié)點之間通信能力差、傳感器節(jié)點功能単一、壽命短、不便于維護等。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，功耗低，工作的穩(wěn)定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在干包括給各用電模塊供電的電源模塊、用于連接橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組的傳感器接ロ電路模塊、與傳感器接ロ電路模塊相接并用于將橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組中各傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊相接并用于對A/D轉(zhuǎn)換電路模塊所輸出的信號進行分析處理得出監(jiān)測點處橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的微處理器模塊，以及與微處理器模塊相接的數(shù)據(jù)存儲電路模塊、用于實現(xiàn)組網(wǎng)的ZIGBEE無線通信模塊和用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的RS-485通信電路模塊，所述橋梁結(jié)構(gòu)健 康檢測傳感器組包括應(yīng)カ傳感器、撓度傳感器、裂縫檢測傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器和位移傳感器。上述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述微處理器模塊為MSP430系列超低功耗單片機。上述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲電路模塊為Flash存儲器、SD卡或CF卡。上述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述電源模塊為普通干電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、本實用新型采用集成化、模塊化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理。2、本實用新型采用低功耗的設(shè)計，采用短距離的無線低功率通信技術(shù)，低功耗的多跳通信模式節(jié)省功耗，同時增加了通信的隱蔽性，也避免了長距離的無線通信易受外界 噪聲干擾的影響。3、本實用新型中的微處理器模塊為MSP430系列超低功耗單片機，具有一定的判斷能力，可同時執(zhí)行多種不同的任務(wù)，為建構(gòu)自組織網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持，大大提高了自組織網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性和可靠性。4、本實用新型能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知、采集、處理和發(fā)布各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到主節(jié)點，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息。5、本實用新型的實用性強，使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，功耗低，工作的穩(wěn)定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進ー步的詳細描述。

圖I為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明I-電源模塊；2_傳感器接ロ電路模塊；3-A/D轉(zhuǎn)換電路模塊；4-微處理器模塊；5-數(shù)據(jù)存儲電路模塊；6-ZIGBEE無線通信模塊；7-RS-485通信電路模塊；8-橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組；8-1-應(yīng)カ傳感器；8-2-撓度傳感器；8-3-裂縫檢測傳感器；8_4_傾角傳感器；8-5-溫度傳感器；8-6-風(fēng)速傳感器；8_7_位移傳感器。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括給各用電模塊供電的電源模塊I、用于連接橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組8的傳感器接ロ電路模塊2、與傳感器接ロ電路模塊2相接并用于將橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組8中各傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊3、與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊3相接并用于對A/D轉(zhuǎn)換電路模塊3所輸出的信號進行分析處理得出監(jiān)測點處橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的微處理器模塊4，以及與微處理器模塊4相接的數(shù)據(jù)存儲電路模塊5、用于實現(xiàn)組網(wǎng)的ZIGBEE無線通信模塊6和用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的RS-485通信電路模塊7，所述橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組8包括應(yīng)カ傳感器8-1、撓度傳感器8-2、裂縫檢測傳感器8-3、傾角傳感器8-4、溫度傳感器8-5、風(fēng)速傳感器8-6和位移傳感器8-7。如圖I所示，本實施例中，所述微處理器模塊4為MSP430系列超低功耗單片機。所述數(shù)據(jù)存儲電路模塊5為Flash存儲器、SD卡或CF卡。所述電源模塊I為普通干電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。使用時，將應(yīng)力傳感器8-1、撓度傳感器8-2、裂縫檢測傳感器8-3、傾角傳感器8-4、溫度傳感器8-5、風(fēng)速傳感器8-6和位移傳感器8-7均與傳感器接ロ電路模塊2相接，各傳感器所檢測到的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換電路模塊3進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出給微處理器模塊4，微處理器模塊4對A/D轉(zhuǎn)換電路模塊3所輸出的信號進行分析處理得出監(jiān)測點處橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況，將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲電路模塊5中，同時還可以通過ZIGBEE無線通信模塊6實現(xiàn)組網(wǎng)，可以通過RS-485通信電路模塊7將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計算機中。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于包括給各用電模塊供電的電源模塊(I)、用于連接橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組(8)的傳感器接ロ電路模塊(2)、與傳感器接ロ電路模塊(2)相接并用于將橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組(8)中各傳感器所輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(3)、與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(3)相接并用于對A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(3)所輸出的信號進行分析處理得出監(jiān)測點處橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況的微處理器模塊(4)，以及與微處理器模塊(4)相接的數(shù)據(jù)存儲電路模塊(5)、用于實現(xiàn)組網(wǎng)的Z IGBEE無線通信模塊(6)和用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的RS-485通信電路模塊(7)，所述橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組(8)包括應(yīng)カ傳感器(8-1)、撓度傳感器(8-2)、裂縫檢測傳感器(8-3)、傾角傳感器(8-4)、溫度傳感器(8-5)、風(fēng)速傳感器(8-6)和位移傳感器(8-7)。
2.按照權(quán)利要求I所述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述微處理器模塊(4)為MSP430系列超低功耗單片機。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲電路模塊(5)為Flash存儲器、SD卡或CF卡。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的ー種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，其特征在于所述電源模塊(I)為普通干電池、鋰離子充電電池、鎳氫充電電池或太陽能電池。
專利摘要本實用新型公開了一種低功耗橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測節(jié)點，包括電源模塊、用于連接橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組的傳感器接口電路模塊、與傳感器接口電路模塊相接的A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊相接的微處理器模塊，以及與微處理器模塊相接的數(shù)據(jù)存儲電路模塊、用于實現(xiàn)組網(wǎng)的ZIGBEE無線通信模塊和用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的RS-485通信電路模塊，所述橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測傳感器組包括應(yīng)力傳感器、撓度傳感器、裂縫檢測傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器和位移傳感器。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，功耗低，工作的穩(wěn)定性和可靠性高，可以無論何時何地都能向人們提供需要的信息，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號G08C17/02GK202403734SQ20112056376
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者馮永寧 申請人:西安迅騰科技有限責(zé)任公司