[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

本發明公開了基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，包括多個數據采集節點、一個協調器節點和一臺計算機，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。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。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。系統通過對綜合管廊內管道垂直方向變形和管道支架垂直受力變形的監測，可以確定綜合管廊局部沉降程度以及管道的受力情況。通過對綜合管廊節與節變形縫之間局部沉降位移、水平位移、軸向位移的監測，可以判斷綜合管廊結構不均勻變形。系統和數據采集節點采用了多項低功耗設計，使用電池供電。

技術領域

本發明涉及綜合管廊監測技術領域，尤其是基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統。

背景技術

近年來，隨著城市化建設的快速發展，城市的規模不斷擴大，同時需要不斷地開展基礎設施和公共設施的建設與完善，其中綜合管廊的建設得到快速發展，國家、地方相繼出臺了大量政策支持綜合管廊的建設。與以往管線埋設方式不同，綜合管廊是建設的專用地下城市管道綜合走廊，將電力、通信，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。綜合管廊建設極大方便了市政管線設施的檢查、維護、保養和維修，雖然一次性投資高于管線獨立鋪設的成本，但是降低了路面多次翻修的費用和工程管線的維修費用，也避免由于敷設和維修地下管線頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響，保證路面的完整性和耐久性。

綜合管廊工程一般情況下采用整體現澆鋼筋混凝土結構形式或預制鋼筋混凝土拼接方法進行施工，在具體建設過程中往往需要設置變形縫，并且盡可能增加每節箱涵的長度，減少變形縫的數量。在管廊節與節變形縫之間通常采用橡膠和雙組份聚硫密封膏加聚乙烯低發泡填縫，確保變形縫的密封性能，防止出現滲漏。

綜合管廊所處位置的地質環境地質條件的不同，包括土質類型、土質性能、土質狀態、水分含量等多種因素，在環境荷載作用下可能會出現不均勻局部沉降、水平位移、軸向位移等結構不均勻變形。這些問題不僅會使變形縫開裂滲漏，嚴重削弱混凝土管廊的適用性和耐久性，還會對管廊內的各類管道產生附加應力和變形而造成不良影響。針對這些問題應該做到及時發現及時處理，避免問題的擴大而造成不必要的損失。

目前綜合管廊監測系統主要是對環境參數和火災進行監測，監測的環境參數主要包括環境溫濕度、含氧量、硫化氫濃度、甲烷濃度等，火災監測主要是通過煙霧檢測來實現，監測系統多采用分散式數據采集系統，采用有線傳輸方式。針對綜合管廊結構參數的監測，主要參數是管廊節與節之間由于局部沉降引起的變形縫錯位位移，多采用非電子測量的方法，這種方法一般是人工檢測，實時性差、浪費人力物力。也有用電子測量系統對結構變形縫錯位和位移進行監測，系統采用分散式數據采集有線數據傳輸方式，這種方式施工安裝復雜，系統成本和人工成本較高。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的是提供基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，通過數據采集節點對綜合管廊內的鋼制管道變形和管道支架受力變形參數的檢測，通過對綜合管廊節與節變形縫之間位移參數的檢測，并將這些參數經過ZigBee無線傳感器網絡傳輸到協調器和計算機進行監測，確定綜合管廊結構健康狀況，以及重要管路的運行狀態。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

基于ZigBee技術的綜合管廊健康監測系統，采用ZigBee無線傳感器網絡傳輸數據，網絡采用樹狀結構；系統包括多個傳感器和數據采集節點、一個協調器節點和一臺計算機，數據采集節點分為應變采集節點和位移采集節點；所述數據采集節點一部分具有路由功能，在無線通信范圍內數據采集節點與協調器節點可以直接無線連接通信，超過通訊范圍的可以通過其它數據采集節點路由與協調器連接通信；所述協調器節點可以通過USB與計算機連接，將采集的應變和位移數據傳輸到計算機；所述協調器節點也可以作為手持顯示終端單獨使用；所述協調器節點和計算機屏幕上都能監測上傳的位移和應變參數，系統組成如圖1。