[發明專利]基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統

在審

• 申請號: 201910628171.1
• 申請日: 2019-07-12
• 公開（公告）號: CN111059996A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 刁寅午
• 申請（專利權）人: 天津城建大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01B7/02;G08C17/02;H04W4/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，包括多個數據采集節點、一個協調器節點和一臺計算機；所述數據采集節點分為應變采集節點和位移采集節點，部分數據采集節點具有路由功能；所述ZigBee網絡采用樹狀結構，數據采集節點經過無線直接或路由與協調器節點通信；所述協調器節點即可以通過USB與計算機連接上傳數據，也可以作為手持顯示終端單獨使用；所述數據采集節點采用低功耗設計，由電池供電可長時間工作；所述協調器節點由電池供電，也可由計算機通過USB接口供電。

2.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述應變采集節點為4通道，包括4路應變變換單元、微處理器單元、天線匹配單元、電源電子開關單元、3.3V電源單元和電池單元；所述微處理器單元采用CC2530；所述應變變換單元將電阻應變片全橋電路輸出電壓變換成標準的電壓信號，再由CC2530內部集成AD轉換器轉換成數字量并經過處理保存在內部flash中，還可通過無線傳輸到協調器節點；所述應變采集節點由電池供電；所述微處理器單元由3.3V電源單元供電。

3.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述位移采集節點為3通道，包括3路位移變換單元、微處理器單元、天線匹配單元、電源電子開關單元、3.3V電源單元和電池單元；所述微處理器單元采用CC2530；所述位移變換單元將位移傳感器電位器輸出電壓變換成標準的電壓信號，再由CC2530內部集成AD轉換器轉換成數字量并經過處理保存在內部flash中，還可通過無線傳輸到協調器節點；所述位移采集節點由電池供電；所述微處理器單元由3.3V電源單元供電。

4.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述協調器節點由微處理器單元、TFT彩色顯示單元、數據存儲單元、天線匹配單元、鍵盤單元、USB接口單元、電源單元、電池單元；所述微處理器單元采用CC2531；所述TFT彩色顯示單元、數據存儲單元、USB接口單元與微處理器單元連接；所述天線匹配單元與微處理器單元和射頻天線連接；所述鍵盤單元的輸出端與微處理器單元的輸入端連接；所述電池單元通過開關與電源單元連接。

5.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述應變采集節點和位移采集節點為節省電能，采用多種低功耗器件，包括超低功耗電壓基準MAX6129、微功耗精密儀表放大器INA333、低壓差低功耗線性電源電路HT7333。

6.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述應變采集節點和位移采集節點的電源電子開關單元，只在數據采集時接通應變變換單元、應變傳感器全橋電源和接通位移變換單元、位移傳感器電源。

7.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述應變采集節點應變檢測采用電阻應變片傳感器，用于綜合管廊內的管道變形和管道支架受力變形參數的檢測。

8.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述位移采集節點位移檢測采用的是拉繩電位器位移傳感器，用于綜合管廊節與節變形縫之間位移參數的檢測。

9.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述應變采集節點通過對綜合管廊內鋼制管道垂直方向變形和管道支架垂直方向受力變化情況的監測，可以判斷綜合管廊結構局部沉降程度以及管道的應力狀況。

10.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，其特征在于，所述各數據采集節點將應變、位移歷史數據和當前數據傳輸到協調器節點，并在TFT屏上以表格和變化趨勢線的形式顯示；所述計算機可以通過USB接口與協調器節點連接上傳采集的各數據，用于顯示、保存、處理和分析，顯示界面還可用偽彩色以模擬圖的形式直觀的顯示綜合管廊結構和管路變形狀況。