用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器及传感方法与流程

本发明涉及无线4g噪声传感器，特别是涉及用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器及传感方法。

背景技术：

随着我国桥梁建设进程不断加快，桥梁基数不断加大，既有桥梁逐步出现巨大管养需求。其中，超速超载是当前桥梁出现损伤的重要原因，如何动态了解桥面车流量、识别桥面车速与荷载很有必要。

传统车流量计算方法多样，如监控设备，红外激光雷达等，其存在设备成本高，安装复杂且维护困难等问题，有线设备的现场布线与管理也是需要考虑的重点难题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种成本低、安装简单且维护容易的用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器及传感方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给mcu核心板，mcu核心板对噪声信号进行a/d转换并将转换后的噪声信号发送给4g无线通信模块，4g无线通信模块与云端服务器之间进行通信。

进一步，还包括供能模块，供能模块为mcu核心板供电。

进一步，所述mcu核心板为stm32单片机。

进一步，所述麦克风模块采用max9812模块。

进一步，所述4g无线通信模块按照200-500hz的频率定时将传感器id、噪声信号和时间打包，通过tcp/ip协议向云端服务器的指定ip和端口按照固定时间间隔发送。

采用本发明所述的用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器的传感方法，包括以下步骤：

s1：麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给mcu核心板；

s2：mcu核心板对噪声信号进行a/d转换并将转换后的噪声信号发送给4g无线通信模块；

s3：4g无线通信模块与云端服务器之间进行通信。

有益效果：本发明公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器及传感方法，通过4g无线通信模块，结合麦克风模块，实现对桥梁桥面车速的测量。本发明有效解决了当前有线设备传输距离有限，现场设备管理成本高的问题。并且，采用无线传输方式，建立tcp协议传输数据至云端服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中无线4g噪声传感器的框图；

图2为本发明具体实施方式中无线4g噪声传感器的布设示意图；

图3为本发明具体实施方式中数据采集的示意图；

图4为本发明具体实施方式中方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4g噪声传感器，如图1所示，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给mcu核心板，mcu核心板对噪声信号进行a/d转换并将转换后的噪声信号发送给4g无线通信模块，4g无线通信模块按照200-500hz的频率定时将传感器id、噪声信号和时间打包，通过tcp/ip协议向云端服务器的指定ip和端口按照固定时间间隔发送。还包括供能模块，供能模块为mcu核心板供电。

(1)mcu核心板

mcu核心板为stm32单片机，采用cortex-m3芯片，144p引脚、提供复位按钮与串口外接插针。该核心板主要实现高频数据处理，接收麦克风模块的高频数据，并将数据打包，生成at指令发送至4g无线通信模块，同时通过串口发送至串口工具，方便数据校准与调试。。

(2)4g无线通信模块

采用4gdtu透传模块usr-lte-7s4，该模块符合全网通要求，能够利用现有移动、联通及电信网络进行远程数据传输。模块与mcu核心板连接，通过uart与mcu核心板通信，4g与远程后台通信。支持at指令模式，建立tcp模式向指定ip与端口发送数据。

(3)麦克风模块

采用max9812模块，支持3.3v供电方式，使用电压3～5v，单输入20db增益麦克风放大芯片，工作电流为230微安，关断模式可降至100纳安。采用低功耗设计，用于采集周边环境噪声信号，输出信号为电压信号。

(4)供能模块

采用usb口为mcu核心板提供3.3v工作电压。

本具体实施方式还公开了采用上述无线4g噪声传感器的传感方法，如图4所示，包括以下步骤：

s1：麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给mcu核心板；

s2：mcu核心板对噪声信号进行a/d转换并将转换后的噪声信号发送给4g无线通信模块；

s3：4g无线通信模块与云端服务器之间进行通信。

识别车辆的基本原理为：

首先根据数据的时域图识别数据波峰与对应的时间点，假定当前波峰时间点为t1，下一波峰时间点为t2，已知设定的两个无线麦克风间距为5m，则依据时域分析得到的车速结果v为：

无线4g噪声传感器布设在桥面车道两侧，如图2所示，每个传感器设定id标识。图3为传感器采集的噪声信号的示意图。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于测量桥梁桥面车速的无线4G噪声传感器，包括麦克风模块，麦克风模块采集周边环境的噪声信号并发送给MCU核心板，MCU核心板对噪声信号进行A/D转换并将转换后的噪声信号发送给4G无线通信模块，4G无线通信模块与云端服务器之间进行通信。本发明还公开了采用该传感器的传感方法。本发明通过4G无线通信模块，结合麦克风模块，实现对桥梁桥面车速的测量。本发明有效解决了当前有线设备传输距离有限，现场设备管理成本高的问题。并且，采用无线传输方式，建立TCP协议传输数据至云端服务器，能够实现集群、大规模监测目的，实现数据集中管理。

技术研发人员：侯士通;吴刚;蒋剑彪
受保护的技术使用者：东南大学;北京特希达技术研发有限公司
技术研发日：2018.09.13
技术公布日：2019.03.08