[發明專利]一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統

在審

• 申請號: 201611016270.7
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN106652405A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 何斌;李剛;黃宏偉;周艷敏;武尚卿;劉可;寧澤云;桂永輝;葛震
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04L29/08;H04W84/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，所述系統包括無線傳感器、無線網關和遠程服務器，所述的無線網關通過ZigBee方式連接無線傳感器模塊，通過3G/4G方式連接遠程服務器，其特征在于，所述的無線傳感器包括無線傾角傳感器節點、無線滲漏水傳感器節點、無線接縫張開傳感器節點，無線網關通過ZigBee方式連接各傳感器節點，無線傾角傳感器節點周期性發送傾角數據至無線網關，無線滲漏水傳感器節點周期性發送滲漏水數據至無線網關，無線接縫張開傳感器節點周期性發送接縫張開數據至無線網關。

2.根據權利要求1所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線網關安裝于隧道里的電箱中，同時配備了備用電池。

3.根據權利要求1所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線傾角傳感器節點安裝于盾構隧道管片上，所述的無線滲漏水傳感器節點安裝于盾構隧道管片已發生或易發生滲漏水處，所述的無線接縫張開傳感器節點安裝于盾構隧道管片銜接處。

4.根據權利要求1所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線傾角傳感器節點、無線滲漏水傳感器節點和無線接縫張開傳感器節點設有傳感器采集單元、電源單元、微處理器單元和無線通信單元，不同的無線傳感器節點內傳感器采集單元不同，不同的無線傳感器節點的電源單元、微處理器單元和無線通信單元相同。

5.根據權利要求4所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線傾角傳感器節點中的傳感器采集單元采用雙軸傾角羅盤系列，選擇數字信號輸出；所述的無線滲漏水傳感器節點中的傳感器采集單元采用線狀滲漏水傳感器，均勻布置了6個銅片；所述的無線接縫張開傳感器節點中的傳感器采集單元采用差動變壓器式位移傳感器，其采樣精度是0.01毫米，測量范圍是5米。

6.根據權利要求4所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的電源單元采用鋰電池供電，所述的電源單元包括對鋰電池的直流電壓降壓的第一降壓芯片，和對鋰電池的直流電壓進一步降壓的第二降壓芯片，其中第一降壓芯片輸出端連接傳感器采集單元和微處理器單元，第二降壓芯片輸出端接無線通信單元。

7.根據權利要求4所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的微處理器單元中設有配以晶振的單片機，包括至少一個由I/O端口驅動的LED燈、一個與ZigBee無線通信模塊進行串口通信接口、一個與傾角傳感器芯片進行數字數據通信的接口、一個用來進行工作模式切換的中斷、一個實現調試器對芯片進行程序燒寫的燒錄接口、一個用來對微處理器系統進行復位的復位按鈕。

8.根據權利要求7所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的微處理器單元內設有3個I/O端口分別驅動的3個顏色不同的LED燈。

9.根據權利要求4所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線通信單元內芯片與微處理器單元內的單片機進行數據傳輸，通過內置的RF模塊進行數據的無線電傳輸。

10.根據權利要求1所述的一種基于多種無線傳感器節點的隧道結構遠程監測系統，其特征在于，所述的無線網關還包括匯聚模塊，該系統的網絡組網流程如下：

S1、無線網關中的匯聚模塊進行初始化；

S2、各個傳感器節點收到來自匯聚模塊的初始化信息后，向匯聚模塊發送“申請入網”的信息；

S3、匯聚模塊收到數據后會進行回傳數據判斷，如果是“申請入網”信息，則給予允許入網，并分配地址，之后傳感器節點開始進行數據采集與傳輸；

S4、匯聚模塊收到數據后會進行回傳數據判斷，如果是“監測數據”，則匯聚單元接收數據，通過串口發給3G/4G模塊，再通過3G/4G模塊傳輸至服務器，如果是其他信息則返回步驟S4。