[實(shí)用新型]可協(xié)同計(jì)算的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921143449.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209991933U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡曙日;劉欣;許悅凱;張曉辰;劉剛;韋韓;劉曉雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/16
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)結(jié)構(gòu)多點(diǎn)應(yīng)變同步測(cè)試及監(jiān)測(cè)應(yīng)用，涉及一種可協(xié)同計(jì)算的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器，包括電阻應(yīng)變傳感器、RC低通濾波器、多通道同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、通信模塊、電源模塊、FLASH和分布式存儲(chǔ)器。所述微處理器完成FIR數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)特征值提取、超閾值在線報(bào)警、異常數(shù)據(jù)剔除的協(xié)同計(jì)算功能，并通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的交互。本實(shí)用新型通過(guò)把部分運(yùn)算過(guò)程，部分存儲(chǔ)功能分布在智能傳感器上，減少服務(wù)器的計(jì)算壓力，降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求，避免因服務(wù)器計(jì)算壓力過(guò)大造成時(shí)延，導(dǎo)致故障處理不及時(shí)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)用的動(dòng)應(yīng)變傳感器，特別針對(duì)結(jié)構(gòu)多點(diǎn)應(yīng)變同步測(cè)試及監(jiān)測(cè)應(yīng)用，涉及一種具有分布式存儲(chǔ)、在線協(xié)同計(jì)算分析及超閾值報(bào)警功能的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，傳感器節(jié)點(diǎn)主要完成數(shù)據(jù)采集及傳輸功能，所有的數(shù)據(jù)處理及分析由本地監(jiān)控中心或者遠(yuǎn)程監(jiān)控中心服務(wù)器完成。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)接入大量的動(dòng)態(tài)傳感器時(shí)，大量數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)入服務(wù)器，監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)將非常重，這會(huì)對(duì)預(yù)警的實(shí)效性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，可能一些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常都要延遲很久才能發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員無(wú)法及時(shí)應(yīng)急處置結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常狀況。因此有必要開(kāi)發(fā)一種可協(xié)同計(jì)算的智能傳感器，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的預(yù)處理，并過(guò)濾掉冗余數(shù)據(jù)，不僅能減輕監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)負(fù)擔(dān)，也使報(bào)警及處置更加及時(shí)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，特別針對(duì)結(jié)構(gòu)多點(diǎn)應(yīng)變同步測(cè)試及監(jiān)測(cè)應(yīng)用，本實(shí)用新型提供一種可協(xié)同分析的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器，具有分布式存儲(chǔ)、在線協(xié)同計(jì)算分析及超閾值報(bào)警功能。

本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是：一種可協(xié)同計(jì)算的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器，包括電阻應(yīng)變傳感器、RC低通濾波器、多通道同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器、通信模塊、電源模塊、FLASH和分布式存儲(chǔ)器，所述電阻應(yīng)變傳感器的輸出連接到RC低通濾波器的輸入，RC低通濾波器的輸出連接到多通道同步模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接到微處理器的輸入，所述微處理器與通信模塊、FLASH和分布式存儲(chǔ)器相連，所述通信模塊與監(jiān)控中心PC通過(guò)有線或無(wú)線的方式相連，所述電源模塊為其它電路單元供電。

所述微處理器完成采集數(shù)據(jù)的協(xié)同處理功能，并通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的交互。

優(yōu)選地，所述分布式存儲(chǔ)配置16GB以上的存儲(chǔ)空間，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大的故障時(shí)，可以把原始數(shù)據(jù)較長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)在智能傳感器上，提升傳感器穩(wěn)定性，也可起到數(shù)據(jù)備份作用，當(dāng)數(shù)據(jù)丟失或損壞可以重新上傳。

所述FLASH存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行程序及特征值，特征值主要包括均值，極大值，極小值。

所述微處理器與上位機(jī)的交互，包括請(qǐng)求實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)測(cè)試請(qǐng)求。

具體地，所述微處理器的協(xié)同計(jì)算包括FIR數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)特征值提取、超閾值在線報(bào)警、異常數(shù)據(jù)剔除。微處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行FIR濾波后，與均值相減，獲得值和閾值進(jìn)行比較，判斷數(shù)據(jù)是否異常，少量異常數(shù)據(jù)剔除，多個(gè)連續(xù)異常數(shù)據(jù)視為結(jié)構(gòu)響應(yīng)異常，傳感器報(bào)警。

所述微處理器上傳計(jì)算的特征值和結(jié)構(gòu)異常的數(shù)據(jù)到服務(wù)器，以便于服務(wù)器較快的做出判斷和進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，也方便后期數(shù)據(jù)的導(dǎo)出和分析。

所述FIR濾波對(duì)采集到的應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和FIR濾波處理，濾波的截止頻率根據(jù)所測(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制，從而降低高頻信號(hào)混疊到低頻噪聲，提高信號(hào)的準(zhǔn)確性。

本實(shí)用新型的有益效果是，通過(guò)把部分運(yùn)算過(guò)程，部分存儲(chǔ)功能分布在智能傳感器上，減少服務(wù)器的計(jì)算壓力，降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求，避免因服務(wù)器計(jì)算壓力過(guò)大造成時(shí)延，導(dǎo)致故障處理不及時(shí)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型可協(xié)同計(jì)算的智能多通道同步動(dòng)應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)圖。