[實(shí)用新型]一種重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520371561.2
• 申請(qǐng)日: 2015-06-02
• 公開（公告）號(hào): CN204788997U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙維剛;李云棟;杜彥良;王新敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鐵路總公司;石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00;H04L29/08
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于3G通信網(wǎng)絡(luò)的分布式重載鐵路橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于橋梁技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是指利用信息技術(shù)手段獲取橋梁振動(dòng)狀態(tài)下的技術(shù)參數(shù)，并對(duì)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行綜合建模分析，從而對(duì)橋梁的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警的專門技術(shù)。我國(guó)既有鐵路橋涵建設(shè)年代跨度大，設(shè)計(jì)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，結(jié)構(gòu)類型多樣，狀態(tài)差異大，對(duì)橋梁進(jìn)行有效的健康監(jiān)測(cè)是保證鐵路運(yùn)輸安全的重要措施。近年來(lái)，大型橋梁健康監(jiān)測(cè)裝置大多采用工業(yè)集散測(cè)控架構(gòu)模型,所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)簡(jiǎn)單預(yù)處理后均交給上層數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理，造成數(shù)據(jù)中心處理任務(wù)繁重，且具有可靠性差，信息協(xié)同能力弱等缺點(diǎn)，難以適應(yīng)大型運(yùn)輸線路的多對(duì)象健康監(jiān)測(cè)需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以滿足大型運(yùn)輸線路的監(jiān)測(cè)需要。

本實(shí)用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)成中包括中心計(jì)算機(jī)、中心控制器和多個(gè)信息采集單元，每個(gè)信息采集單元的輸入端接對(duì)應(yīng)的橋梁監(jiān)測(cè)傳感器，所述中心控制器通過以太網(wǎng)獲取各個(gè)信息采集單元發(fā)送的監(jiān)測(cè)信息，并通過3G網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測(cè)信息上傳至中心計(jì)算機(jī)。

上述重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述信息采集單元包括主處理器、從處理器、單元以太網(wǎng)接口芯片、單元網(wǎng)絡(luò)變壓器、A/D轉(zhuǎn)換器、GPS模塊和多個(gè)信號(hào)調(diào)理電路，所述單元以太網(wǎng)接口芯片接于主處理器的通信接口上并通過單元網(wǎng)絡(luò)變壓器與網(wǎng)絡(luò)插座連接；所述從處理器通過SPORT接口和IIC接口與主處理器連接并通過SPI接口與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述GPS模塊的RXD和TXD端分別接從處理器的TXD和RXD端，每個(gè)信號(hào)調(diào)理電路的輸入端接對(duì)應(yīng)的橋梁監(jiān)測(cè)傳感器，輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入端。

上述重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述中心控制器包括中心處理器、USBHost控制器、3G模塊、中心以太網(wǎng)接口芯片和中心網(wǎng)絡(luò)變壓器，所述3G模塊通過USBHost控制器與中心處理器連接，所述中心以太網(wǎng)接口芯片接于中心處理器的通信接口上并通過中心網(wǎng)絡(luò)變壓器與網(wǎng)絡(luò)插座連接。

上述重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述信號(hào)調(diào)理電路包括抗混濾波器、差分驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)精密儀表放大器，第一精密儀表放大器的輸入端接橋梁監(jiān)測(cè)傳感器，輸出端依次經(jīng)電阻、抗混濾波器和第二精密儀表放大器接差分驅(qū)動(dòng)器的VIN+端，所述差分驅(qū)動(dòng)器的VIN-端接參考電壓，輸出端接A/D轉(zhuǎn)換器的差分信號(hào)輸入端。

上述重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述信號(hào)調(diào)理電路還包括多路模擬開關(guān)，所述多路模擬開關(guān)的三個(gè)輸入端分別接參考電壓、電源負(fù)極和第一精密儀表放大器的輸出端，輸出端接抗混濾波器的輸入端，多路模擬開關(guān)的控制端接從處理器的控制信號(hào)輸出端。

上述重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述中心控制器與各個(gè)信息采集單元之間也可以通過無(wú)線局域網(wǎng)通訊。

本實(shí)用新型的信息采集單元采用主從式雙DSP結(jié)構(gòu)，可在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，信息采集單元僅把數(shù)據(jù)上傳到中心計(jì)算機(jī)，這樣既緩解了中心計(jì)算機(jī)處理壓力，同時(shí)還解決了傳統(tǒng)橋梁監(jiān)測(cè)裝置的帶寬問題，能夠滿足大型運(yùn)輸線路的監(jiān)測(cè)需要。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為中心控制器的電原理圖；

圖3為信息采集單元的電原理圖；

圖4為信號(hào)調(diào)理電路的電原理圖。

圖中各標(biāo)號(hào)為：U1、中心處理器，U2、USBHost控制器，U3、3G模塊，U4、中心以太網(wǎng)接口芯片，U5、中心網(wǎng)絡(luò)變壓器，U6、主處理器，U7、單元以太網(wǎng)接口芯片，U8、單元網(wǎng)絡(luò)變壓器，U9、從處理器，U10、A/D轉(zhuǎn)換器，U11、GPS模塊，U12、抗混濾波器，U13、差分驅(qū)動(dòng)器，U14、多路模擬開關(guān)，TL1～TL4、第一信號(hào)調(diào)理電路～第四信號(hào)調(diào)理電路，F(xiàn)1、第一精密儀表放大器，F(xiàn)2、第二精密儀表放大器，R、電阻。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供了一種使用3G網(wǎng)絡(luò)的重載鐵路橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)中采用工業(yè)集散測(cè)控架構(gòu)，可靠性低，信息協(xié)同能力弱，極度依賴控制中心的問題，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的移植性、可重組性、遠(yuǎn)程和分散化。

重載鐵路橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用三層分布式結(jié)構(gòu)，信息采集單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集與本地處理，中心控制器負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的上傳和控制命令的下傳，中心計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示狀態(tài)曲線。分布式橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。