本實(shí)用新型涉及一種鋼支撐應(yīng)力采集模塊，應(yīng)用于深基坑鋼支撐軸力監(jiān)測。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市的空間資源日趨昂貴，許多工程通過向地下深層發(fā)展的方式以節(jié)約城市的空間資源。地鐵工程通常采用了明挖基坑的方法施工。
內(nèi)撐式基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確，施工可操作性強(qiáng)，進(jìn)度快，鋼支撐系統(tǒng)可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。多數(shù)地鐵車站處于復(fù)雜地質(zhì)條件和高風(fēng)險(xiǎn)的周圍環(huán)境中，施工中往往需要嚴(yán)格控制基坑的穩(wěn)定與變形。保證內(nèi)支撐起到預(yù)加壓的力學(xué)作用才能有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。因此，鋼支撐內(nèi)力監(jiān)測成為實(shí)現(xiàn)這一目的的關(guān)鍵因素。
目前應(yīng)用于基坑支撐軸力測量的傳感器是軸力計(jì)，軸力計(jì)是一種振弦式傳感器，振弦傳感器具有靈敏度高，穩(wěn)定性好，不受外界干擾等優(yōu)點(diǎn)，在基坑監(jiān)測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。軸力計(jì)的采集裝置為振弦采集儀，目前市場上的振弦采集儀一般為單通道振弦采集儀或者多通道振弦采集儀，而多通道振弦采集儀市場上常見的為8通道和16通道振弦采集儀。對(duì)于現(xiàn)場鋼支撐監(jiān)測使用的三弦軸力計(jì)，現(xiàn)在市場上沒有合適的采集儀可以適應(yīng)，無論使用單通道或多通道振弦采集儀都會(huì)造成成本的讓費(fèi)。而且現(xiàn)在使用的振弦采集儀均為有線傳輸方式，對(duì)于基坑開挖環(huán)境部署不適用，現(xiàn)場部署電纜極易被破壞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型針對(duì)上述的問題，目的在于提供了一種鋼支撐應(yīng)力采集模塊，該采集裝置采用zigbee無線傳輸方式和鋰電池供電方式，解決現(xiàn)場部署問題，采集裝置的振弦通道數(shù)量適用于三弦軸力計(jì)，降低成本。
本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：
一種鋼支撐應(yīng)力采集模塊，它包括單片機(jī)、zigbee模塊、存儲(chǔ)模塊、RTC時(shí)鐘電路、電源管理電路、振弦采集模塊、鋰電池和外置太陽能充電板；
ZigBee模塊通過串口與單片機(jī)連接，振弦采集模塊與單片機(jī)連接，外置太陽能充電板通過航插電纜線與電源管理電路和鋰電池連接，電源管理電路控制對(duì)鋰電池的充電電流。
進(jìn)一步的，鋼支撐應(yīng)力采集模塊的振弦采集通道數(shù)為3個(gè)。
進(jìn)一步的，所述的振弦采集模塊由放大電路，信號(hào)處理電路和ADC轉(zhuǎn)換電路組成。
進(jìn)一步的，所述的ADC轉(zhuǎn)換電路使用單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)原理：一種鋼支撐應(yīng)力采集模塊，主要由單片機(jī)系統(tǒng)、zigbee模塊、存儲(chǔ)模塊、RTC時(shí)鐘電路、電源管理電路、振弦采集模塊和外置太陽能充電板組成。其中，單片機(jī)系統(tǒng)是使用MSP430單片機(jī)，MSP430單片機(jī)體積小，功耗低，工作在低功耗的情況下，工作電流只有1uA左右，單片機(jī)的使用溫度范圍在-40℃到85℃，可以滿足現(xiàn)場使用要求。鋼支撐應(yīng)力采集模塊采用鋰電池提供電源，電源管理電路為鋼支撐應(yīng)力采集模塊的各個(gè)內(nèi)部模塊提供工作電源，并且通過外置太陽能充電板，控制對(duì)鋰電池充電，使系統(tǒng)長期不斷電，可長期在野外工作。RTC時(shí)鐘電路，為鋼支撐應(yīng)力采集模塊工作提供時(shí)間，并且可以在采集裝置低功耗狀態(tài)下通過鬧鐘喚醒采集模塊，使采集模塊在規(guī)定的時(shí)間工作。內(nèi)置存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)，避免無線數(shù)據(jù)傳輸造成數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不連續(xù)，影響測試結(jié)果。內(nèi)置振弦采集模塊，使鋼支撐應(yīng)力采集模塊可以直接采集振弦傳感器。鋼支撐應(yīng)力采集模塊有3個(gè)通道振弦采集通道，可以直接連接三弦軸力計(jì)。鋼支撐應(yīng)力采集模塊采用ZigBee無線傳輸方案，采集模塊內(nèi)置一個(gè)ZigBee模塊，ZigBee模塊通過串口與單片機(jī)連接。ZigBee網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)關(guān)設(shè)備上電后自動(dòng)創(chuàng)建，分布式采集節(jié)點(diǎn)偵測ZigBee網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建后，自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
本實(shí)用新型的有益效果：
本實(shí)用新型解決了鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測中三弦軸力計(jì)監(jiān)測問題，提出的鋼支撐應(yīng)力采集模塊采用無線傳輸和鋰電池供電方式，解決了現(xiàn)場采集模塊布線的困難，鋼支撐應(yīng)力采集模塊采用三個(gè)振弦采集通道，節(jié)約了監(jiān)測成本。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述：
一種鋼支撐應(yīng)力采集模塊，包含幾個(gè)主要部分：單片機(jī)系統(tǒng)1、zigbee模塊6、存儲(chǔ)模塊3、RTC時(shí)鐘電路4、電源管理電路7、振弦采集模塊2、鋰電池5和外置太陽能充電板8組成。其中，振弦采集模塊2與單片機(jī)系統(tǒng)1IO端口連接，振弦采集模塊工作時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)1控制發(fā)送激勵(lì)信號(hào)，然后采集振弦傳感器頻率值。RTC時(shí)鐘電路4通過I2C總線與單片機(jī)系統(tǒng)1連接，單片機(jī)系統(tǒng)1工作時(shí)設(shè)置RTC時(shí)鐘電路時(shí)間和鬧鐘，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)1進(jìn)入低功耗模式后，RTC時(shí)鐘電路4獨(dú)立工作，當(dāng)鬧鐘啟動(dòng)后，發(fā)送脈沖信號(hào)將單片機(jī)系統(tǒng)1喚醒開始采集工作。外置太陽能充電板8通過航插與電源管理電路7和鋰電池5連接，電源管理電路7與鋰電池5連接，電源管理電路7控制鋰電池的充電電流。ZigBee模塊6直接與單片機(jī)系統(tǒng)1連接，單片機(jī)系統(tǒng)1采集完成后，打開ZigBee模塊6，將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)。
現(xiàn)場部署時(shí)，ZigBee模塊6使用的天線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大面積的金屬平面及地面，安裝設(shè)備時(shí)，要使天線距離金屬管或者金屬平面至少 10cm，安裝位置至少離地面 1 米以上，并盡量減少天線之間的障礙物。然后打開分布式采集節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)后，可以在網(wǎng)關(guān)查看ZigBee的信號(hào)強(qiáng)度值，此時(shí)可以通過調(diào)節(jié)ZigBee模塊6的天線部署位置，使ZigBee信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最優(yōu)。天線部署完成后，應(yīng)調(diào)節(jié)太陽能板朝向，使其可以有效的吸收光能，以保證鋰電池一天內(nèi)的有效充電時(shí)間。