[實用新型]遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920065711.1
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN201465278U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李恩民;何俊俊
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙同盛電子科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01B7/16;G01K7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;鮑子玉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型是一種遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用于巖土工程類的安全監(jiān)測，例如橋梁、隧道、地鐵、邊坡等巖土工程監(jiān)測領(lǐng)域的遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)。

技術(shù)背景

電阻應(yīng)變片式傳感器是以電阻應(yīng)變片為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變計一起變形。電阻應(yīng)變計再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感器(見轉(zhuǎn)矩傳感器)、應(yīng)變式位移傳感器(見位移傳感器)、應(yīng)變式加速度傳感器(見加速度計)和測溫應(yīng)變計等。電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點是精度高，測量范圍廣，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。它廣泛應(yīng)用于水利水電、鐵路、交通、建筑監(jiān)測中。

但現(xiàn)在的電阻應(yīng)變片式傳感器具有如下缺點：

1)傳感器一般于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號較弱以致誤差放大；

2)傳感器前端是實測電壓值，還得依據(jù)人工標定曲線才能得出被測物理量，速度慢且容易疲乏更容易出錯；

3)傳感器前端都是模擬信號非數(shù)字信號，不能遠程傳輸；

4)傳感器只有人工編號，不能智能的與產(chǎn)品共存，不便于數(shù)據(jù)的整理及分類，容易混淆。

5)產(chǎn)品都在野外運用有鋼架結(jié)構(gòu)或者水利大壩等重雷區(qū)，都容易遭受雷擊。

而在橋梁和隧道等巖土工程的監(jiān)測領(lǐng)域，不僅僅需要現(xiàn)場檢測，還需要能夠克服現(xiàn)場施工難度，實現(xiàn)遠程無線實時監(jiān)測，因此當前急需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)測的應(yīng)變采集監(jiān)測系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型目的旨在提供一種遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)，能遠程傳輸應(yīng)變信息，實現(xiàn)對受地質(zhì)限制的工程進行遠程監(jiān)測，同時該系統(tǒng)能方便安裝，且運行穩(wěn)定可靠。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是，一種遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器模塊、無線傳輸模塊和與之連接的采集終端，其中傳感器模塊的信號輸出端接入無線傳輸模塊的信號輸入端，本實用新型的技術(shù)特征在于所述傳感器模塊包括位于待測點的應(yīng)變片橋式電路和單片機，其中應(yīng)變片橋式電路的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器接入單片機的信號輸入端，所述單片機連接有存儲芯片以及溫度芯片，可以同時檢測該測點的溫度以及存儲數(shù)據(jù)。

上述應(yīng)變片橋式電路可以為由四個應(yīng)變片接成的橋式結(jié)構(gòu)，也可以為由兩個應(yīng)變片與兩個標準電阻連接成的半橋式結(jié)構(gòu)。

由于直流半橋具有以下優(yōu)點：高穩(wěn)定度的直流電壓源易于獲得；半橋電路還可以通過補償片對測量片進行直接的溫度補償；調(diào)節(jié)平衡電路簡單；傳感器對測量電路的分布參數(shù)影響小。所以，本系統(tǒng)優(yōu)選采用直流半橋電路。

根據(jù)實施例的優(yōu)選方案，所述溫度芯片為DS18B20型溫度計芯片。所述單片機采用的是芯片STC89C58RD。

常規(guī)的無線傳輸模塊一般工作電流都比較大，因此本系統(tǒng)采用的無線傳輸模塊為西門子的SIM300，主要是考慮該模塊運行穩(wěn)定，且該模塊有休眠功能，可以在野外惡劣環(huán)境下節(jié)省電量。該系統(tǒng)的無線傳輸模塊包括：SIM300模塊以及溫度采集電路，存儲電路，防雷電路，輸入輸出電路和時鐘同步電路等外圍電路。

本實用新型所述傳感器模塊是將電阻應(yīng)變片粘貼在傳感器的特有鋼材的彈性面(該鋼材有一定彈性度，保證能隨測量體變化而變化，但一般靜止不動，隨溫度及外接變化小的特性)，將電阻應(yīng)變片牢固地粘貼在被測鋼材某一測點處，隨著鋼鐵發(fā)生變形，其形變傳遞到特有鋼材，從而應(yīng)變片電阻值也產(chǎn)生相應(yīng)變化。測得的電阻值的改變量，即可計算得到測點處沿應(yīng)變片方向的線應(yīng)變值。由于待測點的應(yīng)變量一般較小(以10^-6量級計)，引起應(yīng)變片相應(yīng)電阻的變化量也很小，采用半橋式直流電路來測量，即將應(yīng)變片或應(yīng)變片與標準電阻接成橋式電路，它將應(yīng)變片的電阻信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。

傳感器模塊根據(jù)采集到的模擬電壓，結(jié)合標定表計算得出直接物理量，無需二次換算。無線傳輸模塊再將此物理量及其他數(shù)據(jù)打包發(fā)送到附近移動無線網(wǎng)絡(luò)基站。移動基站再跟internet網(wǎng)絡(luò)相連接，在無線傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)包的時候都有目標地址，即internet公網(wǎng)的ip地址。

數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議的相應(yīng)端口進入數(shù)據(jù)采集軟件。軟件再對其數(shù)據(jù)包有效字段解析。