基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及隧道结构应变模态测量装置领域，具体为一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置。
【背景技术】
[0002]我国的地理结构较为复杂，国土面积中的很大部分是不利于交通工程的山体和高原地形，因此发展隧道工程对于改善我国交通状况有很重要的现实意义。隧道工程的建设有利于减少通行距离，节约通行时间，改善交通的效率。目前，我国的铁路和公路隧道建设总量已经位居世界第一。
[0003]隧道的施工和运营是较为复杂的过程。尽管我国交通建设水平不断提高，隧道施工水平不断改进，隧道的工程数量连年增多，但隧道本身的地质形态较为复杂，与之相关的影响点很多，因此隧道在施工和运营过程中仍存在大量的隐患。引发隧道事故的因素来自各个方面，包括隧道周围的地质情况，隧道自身的结构变化，隧道运营中的事故损毁等等。因此隧道的监测和评估对于维护隧道正常结构、了解隧道周围地质变化、维护生命和财产安全有着十分重要的作用。
[0004]传统的隧道结构检测主要存在如下问题:
[0005]⑴只能做定期检测，只能确定隧道当时的健康状态，不能够保证在有效保障期间内的隧道安全使用。
[0006]⑵数据传输均采用有线电缆方式完成，线路布设复杂，接线繁琐，安装造价高，后期的线缆维护所耗的时间和精力巨大，应用上有较大局限性；监测传输距离太远，对隧道监测中的很多传感器微弱信号造成数据失真；采集速度慢，数据接口和系统整合能力差；这种串行集中式监测系统很大程度上影响系统的处理速度、系统的可靠性和灵活性，不能做到实时监测，数据缺乏真实性。因此，需要对隧道做出无线的数据监测。
[0007]⑶只能进行现场荷载试验检测，同时需要封闭交通，影响正常的交通运行。因此，需要安装具有无线、远程传输的传感器节点，将现场应变、挠度等值进行远程、无线、实时的传输，传输给监控中心。
【发明内容】
[0008]基于以上传统隧道结构检测系统出现的各个问题，本实用新型提供一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，其能够在不影响隧道结构正常使用状态下，实现长期实时观测累积损伤状态，可对服役期间的隧道安全状况进行长期远程、实时、在线监测。
[0009]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0010]一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，包括应变数据采集单元、中继节点(4)和3G网关￠)，其特征在于:所述变数据采集单元部署在隧道(I)的内部，所述变数据采集单元与中继节点(4)或汇集节点(5)通过无线连接，所述中继节点(4)与汇集节点(5)通过信号连接在一起，所述汇集节点(5)接收到传感器数据后，将数据发送至3G网关(6)，通过3G网关(6)接入internet网(7)，最后internet网(7)与监控平台(8)相连接。
[0011]进一步，所述应变数据采集单元包括应变传感器(2)和传感器节点(3)，所述应变传感器⑵通电后将隧道(I)内壁应变数据传送至调理单元(9)，由调理单元(9)处理后，将信号发送至微控制器(10)，最后由微控制器(10)进行处理，再传送给射频放大器(11)将信号放大，通过天线(12)向中继节点(4)传输。
[0012]进一步，所述传感器节点(3)每一个对应两个或三个应变传感器(2)。
[0013]进一步，所述微控制器(10)采用CC2430单片机作为控制芯片，所述CC2430单片机内带的15位AD转换器。
[0014]本实用新型的有益效果主要表现在:其能够在不影响隧道结构正常使用状态下，可长期实时观测累积损伤状态，可对服役期间的隧道安全状况进行长期远程、实时、在线监测，为进一步的维护管理提供正确的决策，为隧道结构健康监测提供了新的解决方案。
【附图说明】
[0015]图1是基于物联网技术的远程隧道结构监测系统结构图；
[0016]图2是本实用新型的网络拓扑结构图；
[0017]图3是应变数据采集单元结构图；
[0018]隧道I ;应变传感器2 ;传感器节点3 ;中继节点4 ;汇集节点5 ;3G网关6 ；internet网7 ;监控平台8 ;调理单元9 ;微控制器10 ;射频放大器11 ;天线12。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合【具体实施方式】并参照附图对本实用新型作进一步描述。
[0020]所图1所示，一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，包括应变数据采集单元、中继节点(4)和3G网关￠)，其中应变传感器(2)部署在隧道(I)的内部，用于采集隧道(I)的应变信息，所述的两个或三个应变传感器(2)对应一个传感器节点(3)。
[0021]如图3所示，应变传感器⑵上电后记录当前隧道(I)内壁应变数据，传送至调理单元(9)，由调理单元(9)处理后，将信号发送至微控制器(10)，最后由微控制器(10)进行处理，所述微控制器(10)采用CC2430单片机作为控制芯片，所述CC2430单片机内带的15位AD转换器，进一步通过射频放大器(11)将信号放大，再通过天线(12)向中继节点(4)传输。
[0022]参照图1、图2，应变传感器⑵上电后，基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置开始运行，并且搜索汇集节点(5)，当距离过远传感器节点将搜索中继节点(4)，并将数据发送给中继节点(4)，当中继节点(4)接收到信号时，中继节点(4)搜索汇集节点
(5)，并将数据发送给汇集节点(5)。
[0023]汇集节点(5)接收到传感器数据后，将数据发送至3G网关(6)，通过3G网关(6)接入internet网(7)，实现与监控平台(8)的连接。
[0024]虽然上面的举例了一些特定实施例来说明和描述本发明，但并不意味着本发明仅局限于其中的各种细节。相反地，在等价于权利要求书的范畴和范围内可以不偏离本发明精神地在各种细节上做出各种修改。
【主权项】
1.一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，包括应变数据采集单元、中继节点(4)和3G网关￠)，其特征在于:所述变数据采集单元部署在隧道(I)的内部，所述变数据采集单元与中继节点(4)或汇集节点(5)通过无线连接，所述中继节点(4)与汇集节点(5)通过信号连接在一起，所述汇集节点(5)接收到传感器数据后，将数据发送至3G网关(6)，通过3G网关(6)接入internet网(7)，最后internet网(7)与监控平台(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，其特征在于:所述应变数据采集单元包括应变传感器(2)和传感器节点(3)，所述应变传感器(2)通电后将隧道(I)内壁应变数据传送至调理单元(9)，由调理单元(9)处理后，将信号发送至微控制器(10)，最后由微控制器(10)进行处理，再传送给射频放大器(11)将信号放大，通过天线(12)向中继节点(4)传输。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，其特征在于:所述传感器节点(3)每一个对应两个或三个应变传感器(2)。
4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，其特征在于:所述微控制器(10)采用CC2430单片机作为控制芯片，所述CC2430单片机内带的15位AD转换器。
【专利摘要】一种基于物联网技术的远程隧道结构应变模态测量装置，包括应变数据采集单元、中继节点(4)和3G网关(6)，其特征在于：所述变数据采集单元部署在隧道(1)的内部，所述变数据采集单元与中继节点(4)或汇集节点(5)通过无线连接，所述中继节点(4)与汇集节点(5)通过信号连接在一起，所述汇集节点(5)接收到传感器数据后，将数据发送至3G网关(6)，通过3G网关(6)接入internet网(7)，最后internet网(7)与监控平台(8)相连接。本实用新型的有益效果为能够在不影响隧道结构正常使用状态下，可长期实时观测累积损伤状态，可对服役期间的隧道安全状况进行长期远程、实时、在线监测。
【IPC分类】G01B21-32
【公开号】CN204555949
【申请号】CN201520265089
【发明人】李培江, 尤婷, 余拉雷, 励姝雯, 刘晓燕
【申请人】衢州职业技术学院
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月28日