基于太陽(yáng)能供電和4g無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：傳感器、信號(hào)采集儀、4G通信模塊、云端服務(wù)器和獨(dú)立供電系統(tǒng)，4G通信模塊和獨(dú)立供電系統(tǒng)均安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，前者通過(guò)網(wǎng)線與信號(hào)采集儀連接并將電信號(hào)上傳至云端服務(wù)器，后者由太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能控制器和蓄電池組成，太陽(yáng)能控制器通過(guò)線纜與傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊連接。本發(fā)明的有益之處在于：(1)采用4G通信模塊，大大降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本且避免了數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重的問(wèn)題；(2)采用云端服務(wù)器，避免了監(jiān)控中心設(shè)置的地域限制；(3)利用太陽(yáng)能獨(dú)立供電系統(tǒng)供電，避免了系統(tǒng)對(duì)市電的依賴，大大擴(kuò)展了其應(yīng)用的地域范圍，尤其適合野外環(huán)境下的橋梁監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通荷載的不斷增大和時(shí)間的推移，橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，難免會(huì)產(chǎn)生老化、開(kāi)裂等各種損傷，通過(guò)在橋梁上安裝結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)感知橋梁的安全狀態(tài)，并在結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷和異常時(shí)發(fā)出報(bào)警，確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全。
[0003]目前，橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的方法是在橋梁上的關(guān)鍵部位安裝撓度、應(yīng)變、振動(dòng)等各類(lèi)傳感器，然后通過(guò)信號(hào)采集儀對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，多個(gè)信號(hào)采集儀之間通過(guò)485總線或工業(yè)以太網(wǎng)的方式進(jìn)行組網(wǎng)，最后將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)光纜或通信運(yùn)營(yíng)商專(zhuān)網(wǎng)或GPRS傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示與分析，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的供電由市電系統(tǒng)提供。
[0004]然而，很多橋梁都處于野外環(huán)境，所以現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:
[0005]1、不具備給系統(tǒng)中傳感器和采集設(shè)備供電的條件，接入市電電網(wǎng)的成本高；
[0006]2、橋梁現(xiàn)場(chǎng)距離監(jiān)控中心通常非常遙遠(yuǎn)，采用光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，鋪設(shè)光纜的代價(jià)巨大;也有采用通信運(yùn)營(yíng)商專(zhuān)網(wǎng)的方式接入，也需要進(jìn)行線纜敷設(shè)施工，其成本依然較高，且協(xié)調(diào)難度大；
[0007]3、采用通信運(yùn)營(yíng)商專(zhuān)網(wǎng)的方式接入監(jiān)控中心時(shí)，要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K點(diǎn)即監(jiān)控中心的位置是唯一且固定的，靈活性很低。
[0008]此外，由于橋梁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大，特別是視頻數(shù)據(jù)和采樣頻率很高的振動(dòng)數(shù)據(jù)，采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，其帶寬和傳輸速度不能夠滿足需求，數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0011]—種基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:傳感器和信號(hào)采集儀，二者均安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，其中，傳感器安裝在橋梁上關(guān)鍵控制截面，并通過(guò)信號(hào)線纜與信號(hào)采集儀連接，其特征在于，還包括:4G通信模塊、云端服務(wù)器和獨(dú)立供電系統(tǒng)，
[0012]前述4G通信模塊安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)網(wǎng)線與信號(hào)采集儀連接，并將信號(hào)采集儀采集到的電信號(hào)上傳至云端服務(wù)器；
[0013]前述云端服務(wù)器設(shè)置在云端，其接收4G通信模塊上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與預(yù)警，使用者通過(guò)訪問(wèn)云端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全的在線監(jiān)測(cè)；
[0014]前述獨(dú)立供電系統(tǒng)安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，由太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能控制器和蓄電池組成，太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電流，轉(zhuǎn)化后的電流經(jīng)太陽(yáng)能控制器存儲(chǔ)在蓄電池中，太陽(yáng)能控制器通過(guò)線纜與傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊連接，給三者提供電能。
[0015]前述的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，前述傳感器包括:撓度傳感器、應(yīng)變傳感器和振動(dòng)傳感器。
[0016]前述的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，前述4G通信模塊內(nèi)插有SIM卡，前述S頂卡具有4G通信功能。
[0017]本發(fā)明的有益之處在于:
[0018](I)用4G通信模塊替代通信專(zhuān)網(wǎng)和光纜進(jìn)行橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，大大降低了橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)成本；用4G通信模塊替代GPRS通信模塊，避免了數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重的問(wèn)題；
[0019](2)采用云端服務(wù)器，將監(jiān)控中心設(shè)置在云端，避免了監(jiān)控中心設(shè)置的地域限制；
[0020](3)利用太陽(yáng)能獨(dú)立供電系統(tǒng)為傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊供電，避免了橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)市電的依賴，大大擴(kuò)展了其應(yīng)用的地域范圍，尤其適合野外環(huán)境下的橋梁的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0023]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:傳感器、信號(hào)采集儀、4G通信模塊、云端服務(wù)器和獨(dú)立供電系統(tǒng)。
[0024]1、傳感器
[0025]傳感器用于將橋梁物理變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其包括:撓度傳感器、應(yīng)變傳感器和振動(dòng)傳感器。這些傳感器均安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，具體安裝在橋梁上關(guān)鍵控制截面，并通過(guò)信號(hào)線纜與信號(hào)采集儀連接。
[0026]2、信號(hào)采集儀
[0027]信號(hào)采集儀安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)信號(hào)線纜與傳感器連接。
[0028]信號(hào)采集儀同時(shí)還具有網(wǎng)線接口，網(wǎng)線接口用于與4G通信模塊連接。
[0029]3、4G通信模塊
[0030]4G通信模塊安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，其通過(guò)網(wǎng)線與信號(hào)采集儀連接，并將信號(hào)采集儀采集到的電信號(hào)上傳至云端服務(wù)器。
[0031]4G通信模塊內(nèi)插有S頂卡，該S頂卡具有4G通信功能。
[0032]在本發(fā)明中，我們用4G通信模塊替代通信專(zhuān)網(wǎng)和光纜進(jìn)行橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，大大降低了橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)成本；用4G通信模塊替代GPRS通信模塊，避免了數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重的問(wèn)題。
[0033]4、云端服務(wù)器
[0034]云端服務(wù)器設(shè)置在云端，其接收4G通信模塊上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與預(yù)警，使用者通過(guò)訪問(wèn)云端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全的在線監(jiān)測(cè)。
[0035]在本發(fā)明中，我們采用了云端服務(wù)器，將監(jiān)控中心設(shè)置在云端，避免了監(jiān)控中心設(shè)置的地域限制。
[0036]5、獨(dú)立供電系統(tǒng)
[0037]獨(dú)立供電系統(tǒng)安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，由太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能控制器和蓄電池組成，太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電流，轉(zhuǎn)化后的電流經(jīng)太陽(yáng)能控制器存儲(chǔ)在蓄電池中。
[0038]太陽(yáng)能控制器通過(guò)線纜與傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊連接，給三者提供電會(huì)K。
[0039]在本發(fā)明中，我們利用太陽(yáng)能獨(dú)立供電系統(tǒng)為傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊供電，避免了橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)市電的依賴，大大擴(kuò)展了其應(yīng)用的地域范圍，尤其適合野外環(huán)境下的橋梁的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)。
[0040]本發(fā)明的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其安裝和工作過(guò)程如下:
[0041]步驟1:在橋梁上關(guān)鍵控制截面安裝撓度傳感器、應(yīng)變傳感器、振動(dòng)傳感器等傳感器；
[0042]步驟2:將各傳感器通過(guò)信號(hào)線纜連接至信號(hào)采集儀；
[0043]步驟3:將信號(hào)采集儀與4G通信模塊之間通過(guò)網(wǎng)線連接，并在4G通信模塊中插入具有4G通信功能的S頂卡；
[0044]步驟4:在橋梁現(xiàn)場(chǎng)安裝太陽(yáng)能獨(dú)立供電系統(tǒng)，具體的，將太陽(yáng)能板與太陽(yáng)能控制器連接，太陽(yáng)能板轉(zhuǎn)化后電流經(jīng)太陽(yáng)能控制器存儲(chǔ)在蓄電池中，從太陽(yáng)能控制器中引出線纜至各傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊，完成對(duì)傳感器、信號(hào)采集儀、4G通信模塊的供電；
[0045]步驟5:系統(tǒng)完成安裝并供電后，安裝在橋梁上的各類(lèi)傳感器將橋梁物理變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)采集儀對(duì)電信號(hào)進(jìn)行采集并通過(guò)4G通信模塊上傳至云端服務(wù)器；
[0046]步驟6:云端服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與預(yù)警，使用者通過(guò)訪問(wèn)云端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全的在線監(jiān)測(cè)。
[0047]需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于太陽(yáng)能供電和4G無(wú)線通信的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:傳感器和信號(hào)采集儀，二者均安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，其中，傳感器安裝在橋梁上關(guān)鍵控制截面，并通過(guò)信號(hào)線纜與信號(hào)采集儀連接，其特征在于，還包括:4G通信模塊、云端服務(wù)器和獨(dú)立供電系統(tǒng)， 所述4G通信模塊安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)網(wǎng)線與信號(hào)采集儀連接，并將信號(hào)采集儀采集到的電信號(hào)上傳至云端服務(wù)器； 所述云端服務(wù)器設(shè)置在云端，其接收4G通信模塊上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與預(yù)警，使用者通過(guò)訪問(wèn)云端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全的在線監(jiān)測(cè)； 所述獨(dú)立供電系統(tǒng)安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，由太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能控制器和蓄電池組成，太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電流，轉(zhuǎn)化后的電流經(jīng)太陽(yáng)能控制器存儲(chǔ)在蓄電池中，太陽(yáng)能控制器通過(guò)線纜與傳感器、信號(hào)采集儀和4G通信模塊連接，給三者提供電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器包括:撓度傳感器、應(yīng)變傳感器和振動(dòng)傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述4G通信模塊內(nèi)插有S頂卡，所述S頂卡具有4G通信功能。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK105910840SQ201610342049
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】梁柱, 徐甡, 張曉斌
【申請(qǐng)人】北京感知土木科技有限公司