专利名称：无线自组网式钢支撑应力监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线传感网络技术领域，尤其是涉及一种无线自组网式钢支撑应力监测系统。
背景技术：
基坑工程是基础工程施工中一个传统课题，同时也是仍未得到很好解决的岩土工程问题。近年来，随着城市用地紧张，高层建筑的结构要求以及地下空间的使用功能要求的提高，深基坑开挖与支持技术得到了前所未有的发展。迄今为止，根据工程特点已经发展形成了各具特点的计算分析方法。但由于工程地质条件和施工条件的复杂性和不确定性，这些设计理论并不能确保工程的安全。为了降低工程风险，避免发生重大工程事故，加强施工现场和周围环境的监测，采用信息化实时监控是目前行之有效的途径，并可为今后的设计提供宝贵的数据资料。在地铁隧道基坑开挖过程或其他土木工程活动中，钢支撑的应用非常普遍。为保证施工安全和工程质量，在施工过程中，有必要应用电测技术，对钢支撑的受力情况进行实时监测。避免支承轴力超过设计强度导致支承破坏引起整个支护体系失稳，导致工程事故。 目前大多数地铁基坑工程或其他土木工程活动中，应力数据采集采用局部测量、定时采集的方式。这类基坑施工过程中，数据采集以及分析具有局限性，不能保证施工安全。
发明内容本实用新型为克服上述的不足之处，目的在于提供一种无线自组网式钢支撑应力监测系统，该系统利用无线传感网与现场的监测设备相结合，实现了无线远程的监测、数据安全获取和分析，解决了现有技术中存在的问题。本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器，所述WSN采集器用于负责与其连接的应力传感器的数据采集和上传，所述的WSN协调器用于负责其管理范围内的WSN路由器以及WSN采集器的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供接口，将WSN采集器采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器用于组建WSN基干网，负责WSN协调器与WSN采集器之间的数据交互，所述WSN路由器负责无线数据帧路由转发。作为优选，WSN协调器所述接口为以太或者移动接入GPRS、3G接口。作为优选，所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。本实用新型的有益效果该系统采用分布式采集方式，将数据采集单元分散布置在靠近传感器的地方，完成所辖测点传感器的激励、测量、数据暂存以及数据通讯等功能， 这样减少了模拟量的传输距离，提高了系统的抗外界干扰能力。由于每个数据采集单元均具有一定的独立工作能力，这也提高了系统的稳定性和安全性，同时实现了远程实时的监控。另外，本系统采集器通过无线方式传输数据信息，并采用电池供电，设备安装方便，运行费用低。
图1是本系统无线传感网络的组网通信示意图图2是传感器与节点第一种安装示意图；图3是传感器与节点第二种安装示意图；图4是传感器与节点第三种安装示意图；图5是本系统工作原理示意图；图6是本系统网络拓扑图；图7是本系统压力监测图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明作进一步阐述实施例1 如图1所示，无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、 无线传感器网络以及应力传感器4，所述无线传感网络包括WSN协调器1、WSN路由器2和 WSN采集器3，所述WSN采集器3用于负责与其连接的应力传感器4的数据采集和上传，所述的WSN协调器1用于负责其管理范围内的WSN路由器2以及WSN采集器3的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供以太或者移动接入GPRS、3G接口，将WSN采集器3采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器2用于组建WSN基干网， 负责WSN协调器1与WSN采集器2之间的数据交互，所述WSN路由器2负责无线数据帧路由转发。所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。传感器安装方法如下，将传感器安装在钢支撑管一端的端面上，检测其轴力，如图 2所示，信号线与电源线通过一根电缆线引到基坑外面，WSN采集器采用标准接口与传感器相连，WSN采集器有序地安装在基坑外面，并采用太阳能供电方式，以确保长期供电。另外， 根据现场需要，可安装若干路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由器的特性，WSN路由器需要市电供电。本实例是系统的典型搭建。系统含有单线圈振弦式传感器、无线传感网络以及监控中心服务器。在无线传感器网络中，采集器负责监测点的硬件检测、数据上传等功能。路由器具有转发无线数据帧、自修复通信线路等功能。协调器具有管理维护网络的功能，能够汇总监测数据，并提供以太接口或移动接入接口。数据存储、处理、显示装置的一种典型选择为数据库服务器和网络服务器。从无线传感网络获得的数据经过处理，获得使用者预期的结果报告。服务器的功能包括查询监测点应力值及状态、应力超标预警以及报警、检测点电量电压检测、监测点数据采集等的远程控制、无线传感网络路由器状态检测以及应力数据服务如历史数据查询。网络拓扑的一种显示方式如图6。数据服务的展现形式为报表或曲线图，如图7。实施例2 本实施例与实施例1不同之处在于，将传感器安装在支撑管一端的端面上，检测其轴力，如图3所示。信号线与电源线，通过一根电缆线引到支撑管表面。WSN采集器采用标准接口与传感器相连。同时，将WSN采集器安装在支撑管表面，采用电池供电。另夕卜，根据现场需要，可安装若干WSN路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由器的特性，WSN路由器需要市电供电。实施例3 本实施例与实施例1不同之处在于，将传感器安装在支撑管表面，检测其变形应力。如图4所示。WSN采集器采用标准接口与传感器相连。WSN采集器也安装在支撑管表面，靠近传感器的地方，WSN采集器采用电池供电。另外，根据现场需要，可安装若干WSN路由器，保证远距离信号传输。根据无线网络协议和路由 器的特性，WSN路由器需要市电供电。以上的所述乃是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，若依本实用新型的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本实用新型的保护范围。
权利要求1.无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器，所述 WSN采集器用于负责与其连接的应力传感器的数据采集和上传，所述的WSN协调器用于负责其管理范围内的WSN路由器以及WSN采集器的组织和维护，负责应力传感器数据汇总，并提供接口，将WSN采集器采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器，所述的WSN路由器用于组建WSN基干网，负责WSN协调器与WSN采集器之间的数据交互，所述WSN路由器负责无线数据帧路由转发。
2.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于无线自组网式钢支撑应力监测系统的核心无线传感网由WSN协调器、WSN路由器、WSN采集器组成。
3.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于WSN协调器所述接口为以太或者移动接入GPRS、3G接口。
4.根据权利要求1所述的无线自组网式钢支撑应力监测系统，其特征在于所述的应力传感器为单线圈振弦式传感器。
专利摘要本实用新型涉及无线传感网络技术领域，尤其是涉及一种无线自组网式钢支撑应力监测系统，包括监控中心服务器、无线传感器网络以及应力传感器，所述无线传感网络包括WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器。本实用新型的有益效果该系统采用分布式采集方式，将数据采集单元分散布置在靠近传感器的地方，完成所辖测点传感器的激励、测量、数据暂存以及数据通讯等功能，这样减少了模拟量的传输距离，提高了系统的抗外界干扰能力。
文档编号E02D33/00GK202214741SQ20112025092
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月16日 优先权日2011年7月16日
发明者万德松, 余剑, 吴光荣, 张未来, 李昆仑, 许仁德, 赵军, 陈志芳 申请人:中国电子科技集团公司第五十二研究所