专利名称：一种基于rs485总线的桥梁健康监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及桥梁结构健康监测技术领域，尤其是涉及一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统。
背景技术：
RS485串行总线标准方案常常在要求通信距离为几十米到上千米时被广泛采用。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。RS485总线最主要的优势在于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合桥梁，道路等监测系统的多点布控的需要，而对于桥梁的全面的自身环境的健康监测系统的一大重要任务即为总体的架构布线。所以，RS485串行总线标准方案技术在基础建设领域的应用越来越受到人们的重视，国内外的众多企业与研究机构在RS485串行总线标准方案及其扩展研发领域取得了长足进步。现有的各类建设领域的RS485串行总线标准方案实用率相对较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其结构简单，设计合理，布线实施方便，数据传输稳定、可靠，功能完备，实现成本低，切实地满足了桥梁环境监测的需要，实用性强，推广应用价值闻。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:包括监控中心计算机、与监控中心计算机相接的RS485网关和通过RS485总线与RS485网关相接的多个桥梁健康监测节点，所述桥梁健康监测节点包括MCU模块、给系统中各用电单元供电的供电电源以及与MCU模块相接的红外通信模块、以太网通信模块、用户接口电路模块和远程通信模块，所述MCU模块的输入端接有信号采集模块，所述信号采集模块的输入端接有用于采集桥梁健康状况数据的传感器组，所述MCU模块的输出端接有用于显示桥梁健康状况数据的液晶显示模块。上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述电源模块包括电压转换模块、与电压转换模块相接的充放电保护电路模块和与充放电保护电路模块相接的蓄电池模块，所述与电压转换模块的输入端接有直流电源或太阳能电池板。上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述MCU模块为32位的高速ARM7芯片SEP4020。上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述红外通信模块通过UART 口与MCU模块相接。
上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述用户接口电路模块为USB接口电路模块或SD卡接口电路模块。上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述远程通信模块为GPRS模块、TD-SCDMA模块、WCDMA模块和EVDO模块中的一个或多个。上述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述远程通信模块通过UART 口与MCU模块相接。本发明与现有技术相比具有以下优点:1、本发明采用模块化的设计，结构简单，设计合理，布线实施方便。2、本发明采用RS485总线和RS485网关实现了多个桥梁健康监测节点的联网，数
据传输稳定、可靠。3、本发明的功能完备，解决了由于人工测定作业偏远不安全，而且数据在测量、记录、处理过程中难免引入人为的误差甚至错误，桥梁施工和运营期间人工测量数据工作难度大等问题；同时解决了光缆线路有线测试系统造成的高昂的测试成本，提升了现代的桥梁检测技术和健康监测技术水平。4、本发明是为应对现有监测技术的不足的一种完善，切实地满足了桥梁环境监测的需要。5、本发明的实用性强，推广应用价值高。综上所述，本发明结构简单，设计合理，布线实施方便，数据传输稳定、可靠，功能完备，实现成本低，切实地满足了桥梁环境监测的需要，实用性强，推广应用价值高。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的电路原理框图。图2为本发明桥梁健康监测节点的电路原理框图。附图标记说明:
I一监控中心计算机； 2 — RS485网关；3—桥梁健康监测节点；
3-1 — MCU模块；3-2—红外通信模块； 3-3—以太网通信模块；
3-4 —用户接口电路模块；3-5—远程通信模块；3-6—信号釆集模块；3-7—传感器组；3-8—液晶显示模块； 3-9—电压转换模块；
3-10—充放电保护电路模块； 3-11 —蓄电池模块；
4 一直流电源；5 —太阳能电池板。
具体实施例方式如图1和图2所示，本发明包括监控中心计算机1、与监控中心计算机I相接的RS485网关2和通过RS485总线与RS485网关2相接的多个桥梁健康监测节点3，所述桥梁健康监测节点3包括MCU模块3-1、给系统中各用电单元供电的电源模块以及与MCU模块3-1相接的红外通信模块3-2、以太网通信模块3-3、用户接口电路模块3-4和远程通信模块3-5，所述MCU模块3-1的输入端接有信号采集模块3-6，所述信号采集模块3_6的输入端接有用于采集桥梁健康状况数据的传感器组3-7，所述MCU模块3-1的输出端接有用于显示桥梁健康状况数据的液晶显示模块3-8。如图2所示，本实施例中，所述电源模块包括电压转换模块3-9、与电压转换模块3-9相接的充放电保护电路模块3-10和与充放电保护电路模块3-10相接的蓄电池模块3-11，所述与电压转换模块3-9的输入端接有直流电源4或太阳能电池板5。如图2所示，本实施例中，所述MCU模块3-1为32位的高速ARM7芯片SEP4020，该MCU本身具有4路UART 口 ；1路10M/100M以太网口 ；IXD控制器支持黑白，彩屏，及触摸屏；97个GPIO ; 10通道的HMER可捕获脉冲；支持NAND FLASH控制器；支持USB及MMC/SD卡。一般运行速率可达86M左右。外围由4M NOR FLASH，2M的SDRAM，64M NAND FLASH构成。所述红外通信模块3-2通过UART 口与MCU模块3_1相接，红外通信模块3_2支持终端的近程通讯，该模块与红外手掌机配合使用，可以让用户灵活设置和抄录终端数据，也可以通过设置，使其失效，或者只有读取功能。所述用户接口电路模块3-4为USB接口电路模块或SD卡接口电路模块，用户接口电路模块3-4因为异常不方便远程处理，或者想进行大规模数据备份时，与当地用户进行通信和升级的接口。所述远程通信模块3-5为GPRS模块、TD-SCDMA模块、WCDMA模块和EVDO模块中的一个或多个，根据用户当地的情况，可选择不同的方式。所述远程通信模块3-5通过UART 口与MCU模块3-1相接，远程通信模块3-5是确保用户远程通信的模块，是建立用户与服务中心通信的桥梁。具体实施时，蓄电池模块选用合适的电源组，在外部失电的情况下，负责整个终端的运行，选型的时候要注意电池的持久性，及充电稳定性。液晶显示模块3-8可以由一块160*160的液晶和六个按键组成，上面轮显桥梁健康监测节点的实时数据，也可查询桥梁健康监测节点目前自身的工作状态，在密码校验机制的配合下，可以让用户在当地设置一些参数；还可以选用触摸液晶屏。由于MCU模块3-1本身自带I路10M/100M以太网口，因此只需要外加类似DM9161E芯片即可支持网络功能，实现以太网通信模块3-3。RS485总线由于其布线简单，稳定可靠从而广泛的应用于视频监控，门禁对讲，楼宇报警等各个领域中，RS485总线布线时的注意点如下:1、485信号线可以和强电把其他形式的能转换成电能的装置一同走线。在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导致通信不稳定；2、485信号线可以使用平行线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线，由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以尽可能的缩小；3、485布线可以任意布设成星型接线与树形接线，485布线规范是必须要手牵手的布线，一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星型连接和树形连接，很容易造成信号反射导致总线不稳定，很多施工方在485布线过程中，使用了星型接线和树形接线，有的时候整个系统非常稳定，但是有的时候则总是出现问题，又很难查找原因，一般都是由于不规范布线所引起的；4、485总线必须要接地。在很多技术文档中，都提到485总线必须要接地，但是没有详细的提出如何接地，严格的说，485总线必须要单点可靠接地，单点就是整个485总线上只能是有一个点接地，不能多点接地，因为将其接地是因为要将地线(一般都是屏蔽线作地线)上的电压保持一致，防止共模干扰，如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触，从而保证电压一致，因为在实际施工中，为了接线方便，将线剪成多段再连接，但是没有将屏蔽线作良好的连接，从而使得其地线分成了多段，电压不能保持一致，导致共模干扰。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:包括监控中心计算机(I)、与监控中心计算机(I)相接的RS485网关(2)和通过RS485总线与RS485网关(2)相接的多个桥梁健康监测节点(3)，所述桥梁健康监测节点(3)包括MCU模块(3-1)、给系统中各用电单元供电的电源模块以及与MCU模块(3-1)相接的红外通信模块(3-2)、以太网通信模块(3-3)、用户接口电路模块(3-4)和远程通信模块(3-5)，所述MCU模块(3_1)的输入端接有信号采集模块(3-6)，所述信号采集模块(3-6)的输入端接有用于采集桥梁健康状况数据的传感器组(3-7)，所述MCU模块(3-1)的输出端接有用于显示桥梁健康状况数据的液晶显示模块(3-8)。
2.按照权利要求1所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述电源模块包括电压转换模块(3-9)、与电压转换模块(3-9)相接的充放电保护电路模块(3-10)和与充放电保护电路模块(3-10)相接的蓄电池模块(3-11)，所述与电压转换模块(3-9)的输入端接有直流电源(4)或太阳能电池板(5)。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述MCU模块(3-1)为32位的高速ARM7芯片SEP4020。
4.按照权利要求3所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述红外通信模块(3-2)通过UART 口与MCU模块(3_1)相接。
5.按照权利要求3所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述用户接口电路模块(3-4)为USB接口电路模块或SD卡接口电路模块。
6.按照权利要求3所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述远程通信模块(3-5)为GPRS模块、TD-SCDMA模块、WCDMA模块和EVDO模块中的一个或多个。
7.按照权利要求6所述的一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，其特征在于:所述远程通信模块(3-5)通过UART 口与MCU模块(3_1)相接。
全文摘要
本发明公开了一种基于RS485总线的桥梁健康监测系统，包括监控中心计算机、与监控中心计算机相接的RS485网关和通过RS485总线与RS485网关相接的多个桥梁健康监测节点，桥梁健康监测节点包括MCU模块、给系统中各用电单元供电的供电电源以及与MCU模块相接的红外通信模块、以太网通信模块、用户接口电路模块和远程通信模块，MCU模块的输入端接有信号采集模块，信号采集模块的输入端接有用于采集桥梁健康状况数据的传感器组，MCU模块的输出端接有用于显示桥梁健康状况数据的液晶显示模块。本发明结构简单，设计合理，布线实施方便，数据传输稳定、可靠，功能完备，实现成本低，切实地满足了桥梁环境监测的需要，实用性强，推广应用价值高。
文档编号G01M99/00GK103162980SQ201110429430
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者王照峰 申请人:西安迅腾科技有限责任公司