[發明專利]一種道路橋梁應力檢測系統

在審

• 申請號: 202011188835.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112525399A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 鄭藝揚;王加義;王益維;陳琦;徐冉
• 申請（專利權）人: 浙江高速信息工程技術有限公司
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G05B19/042;G08C17/02
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 金國棟

本發明公開一種道路橋梁應力檢測系統，包括應力傳感器模塊、信號讀寫器模塊、信號中繼網關模塊；應力傳感器模塊包括能量接收天線、能量轉換模塊、能量儲存單元、若干個應力傳感器、微控制單元和RF模塊；所述信號讀寫器模塊部署在車輛上，所述信號讀寫器模塊與應力傳感器模塊無線通信，信號讀寫器模塊包括GPRS模塊，信號讀寫器模塊通過無線接收應力傳感器模塊發送的應力檢測數據，并將該數據進行處理后發送至云平臺，云平臺接收數據后，對數據進行顯示、處理和存儲；所述信號中繼網關包括CPU、GPRS模塊、網關RF模塊和遠距離無線充電基站。本發明能快速獲取較大路程范圍內預埋應力傳感器的數據，判斷道路情況，方便維修。

技術領域

本發明涉及屬于傳感器技術領域，特別涉及一種旨在可靠地為嵌入在道路橋梁結構中的傳感器供電、自動讀取數據的檢測系統。

背景技術

隨著我國基礎設施道路及橋梁建設的大面積開展，現在已具備大量在線運營的道路以及橋梁。近年來，道路塌陷和橋梁坍塌時有發生。如何預測其健康度是一個越來越迫切的需求。傳統的方法有以下幾種：通過視頻和圖片采集、分析道路、橋梁表面的裂縫、凹坑等特征；通過預埋光纖分析收發兩端光譜來判斷結構錯位；通過預埋的有線傳感器讀取應力數據。這些手段在現實管養過程中也起到了一定的作用。

視頻圖片采集和光纖傳感器的采集分析方式，需在受測路橋已經引起內部位移、形變和裂縫等現象時才能感知到，無法在更前期引起預警。

預埋式有線傳感器的方式可有效解決上述問題，但是隨著道路的使用，電路老化、重型車輛傾軋等因素時常導致供電線路及通訊線路故障。維修成本高昂的同時，因為傳感器一般需預埋在路橋的核心受力節點上，將其表面覆蓋物打開的過程也對道路健康本身造成不可挽回的損失。

中國專利CN104155041A一種無線無源預應力檢測系統，公開了一種混凝土中鋼索預應力的無線無源預應力檢測系統。整個系統包括預埋的無線無源預應力傳感器、以及外部的中距離射頻讀取器，中距離射頻讀取器實現對預應力傳感器的無線提供能量和接收數據的雙重功能。該解決方案是采用無源RFID芯片，所述無源RFID芯片可以內置于建筑道路構件中，并通過與其連接的傳感器進行數據讀取。在自由空間無源RFID芯片的感應距離能達到2-5米左右，但是無源RFID芯片內置之后，受到混凝土的影響，感應到的電磁波微弱，難以提供足夠的電量，尤其是在特殊應用場景例如芯片植入混凝土結構物內部，感應距離將大大縮短。即使采用低功耗，在無源RFID芯片內置的電池容量被傳感器消耗掉后，也不能繼續工作，無法做到主動發送數據。

另外，道路橋梁布置RFID芯片，需要利用RFID閱讀器沿線進行數據讀取。道路橋梁中應力傳感器模塊數量大，缺乏一種讀取器與車輛一體結合的裝置，快速通行路面，從而能收集較大路程范圍內預埋應力傳感器的數據。

發明內容

本發明的目的在于提供一種道路橋梁應力檢測系統，提供針對應力傳感器模塊無線供電、主動數據傳輸和信號讀寫器模塊讀取數據兩套并聯方案，應力傳感器模塊能自主收集遠距離無線充電基站發射的射頻能量并為自身供電，并將接收到的數字信號轉換為射頻信號主動輸出，信號讀寫器模塊能快速獲取較大路程范圍內預埋應力傳感器的數據。

本發明提出的技術方案為：一種道路橋梁應力檢測系統，包括應力傳感器模塊、信號讀寫器模塊、信號中繼網關模塊；

應力傳感器模塊包括能量接收天線、能量轉換模塊、能量儲存單元、若干個應力傳感器、微控制單元和RF模塊；應力傳感器、RF模塊分別與微控制單元連接，能量儲存單元為應力傳感器、RF模塊、微控制單元供電，所述能量接收天線通過能量轉換模塊與能量儲存單元相連接；

所述信號讀寫器模塊與應力傳感器模塊無線通信，信號讀寫器模塊包括第一GPRS模塊，并與云平臺通過無線網絡相連，信號讀寫器模塊通過無線接收應力傳感器模塊發送的應力檢測數據，并將該數據進行處理后發送至云平臺，云平臺接收數據后，對數據進行顯示、處理和存儲；