本实用新型涉及一种多通道振弦采集仪，应用于结构安全健康监测行业。
背景技术：
振弦式传感器是目前国内外普遍重视和广泛应用的一种非电量电测的传感器。由于振弦传感器直接输出振弦的自振频率信号，因此，具有抗干扰能力强、受电参数影响小、零点飘移小、受温度影响小、性能稳定可靠、耐震动、寿命长等特点。振弦传感器已经广泛用于工程、科研的长期监测项目中。振弦采集仪是用于采集振弦传感器的仪器设备，目前工程上使用的多通道振弦采集仪一般采用市电供电，这样便增加了现场部署难度，要求多通道振弦采集仪部署在室内或供电箱旁，这样振弦传感器必须经过长电缆接入振弦采集仪，振弦传感器属于微弱信号，电缆的延长，会导致信号的衰减，而且可能会有其他的干扰信号引入，影响数据采集。由于多通道振弦采集仪以RS485总线接入监测系统，由控制中心控制采集，此时多通道振弦采集仪必须一直处于工作状态，才能及时响应采集命令，这种工作方式使得多通道振弦采集仪功耗过大。
目前部分采用无线通信方式的多通道振弦采集仪一般采用的方式为ZigBee无线通信方案，但是采用类似方案存在一个问题，无线通信距离太短，ZigBee模块的可靠通信距离在几百米以内，当超出该范围，需要增加中继的方式，但是会带来成本增加，而且可能会带来网络延迟，导致通信不可靠。
技术实现要素：
针对现有技术的上述问题，本实用新型提供了一种基于lora的多通道振弦采集仪，降低了多通道振弦采集仪的功耗，使多通道振弦采集仪可以在任意位置部署，解决了现场部署困难的难题，提高了现场部署的效率，而且lora通信距离远，部署一个lora网关可以覆盖整个现场，节约成本。
本实用新型通过下述技术方案来实现。一种基于lora的多通道振弦采集仪，主要由单片机系统、激励电路、信号调理电路、信号采集电路、存储电路、lora通信模块、RTC电路、通道片选板组成，通道片选板与单片机系统通过CAN总线连接，信号调理电路与通道片选板和信号采集电路连接，信号采集电路与单片机系统的IO口连接；单片机系统通过引脚控制激励电路，并连接RTC电路和存储电路；lora通信模块与单片机系统连接。
作为优选方案，所述lora通信模块与单片机系统通过串口控制器连接。
作为优选方案，包括电源电路，电源电路电性连接单片机系统、激励电路、信号调理电路、信号采集电路、存储电路、lora通信模块、RTC电路、通道片选板。电源电路采用蓄电池供电，内部电源控制电路为各个模块提供工作电源。同时，多通道振弦采集仪外部连接有太阳能充电板，在有光照条件下，可以为蓄电池充电，充电电流由充电管理电路控制。这样可以使多通道振弦采集仪长期在野外工作，无需现场工作人员管理。
作为优选方案，单片机系统是STM32单片机，STM32单片机体积小，功耗低，工作在低功耗的情况下，工作电流只有50uA左右，单片机内置资源多，方便单片机系统对各部分逻辑电路的控制。
作为优选方案，激励电路采用30V高压模块，通过晶体管控制通断，使其可以在采集振弦传感器前对传感器线圈激励。
作为优选方案，信号调理电路包括滤波电路与放大电路，滤波电路可以使300Hz到5000Hz的信号正常通过。放大电路的作用是将微弱的振弦传感器信号放大到信号采集电路可以识别的信号。
特别的是，所述存储电路可以将数据存储在本地，避免数据丢失，保证数据的连续性。
特别的是，所述RTC电路采用DS1339芯片，为整个系统提供准确的时间，同时还能输出闹钟功能，可以定时唤醒STM32单片机，使单片机从低功耗状态唤醒，进行数据采集，采集完成后，整个系统再次进入低功耗状态，以降低系统功耗。
特别的是，lora通信电路由lora模块构成，lora模块与lora网关可组成lora网络，多通道振弦采集仪可通过lora网络将数据上传至服务器。
特别的是，通道片选板为通道扩展器，可以根据现场传感器数量，灵活变通通道数量，满足现场部署情况。现场部署多通道振弦采集仪时，可均衡考虑各个振弦传感器到振弦采集仪的电缆长度，选择最优位置后，固定部署。
本实用新型解决了结构安全监测行业多通道振弦采集仪和振弦传感器现场部署问题，通过无线的方式，减少现场布线，lora的通信距离远，部署一个lora网关可以覆盖整个现场，可以解决一些现场复杂的施工环境，降低施工成本。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步阐明本实用新型。
一种无线多通道振弦采集仪，包括通道片选板(1)，信号调理电路(2)，信号采集电路(3)，STM32单片机系统(4)，存储电路(5)，激励电路(6)，RTC电路(7)，lora通信模块(8)与振弦传感器(9)组成。通道片选板(1)与STM32单片机系统(4)通过CAN总线连接，信号调理电路(2)与通道片选板(1)和信号采集电路(3)连接，信号采集电路(3)与STM32单片机系统(4)的IO口连接；STM32单片机系统(4)通过引脚控制激励电路(6)，并连接RTC电路(7)和存储电路(5)；所述lora通信模块(8)与STM32单片机系统(4)通过串口控制器连接。
上述的通道片选板(1)由片选控制器和继电器组成，片选控制器电性连接继电器，每个通道片选板(1)为4个通道，多通道振弦采集仪可以连接多个4通道片选板，可以灵活组成以4为倍数的多通道振弦采集仪，使现场配置部署更加灵活。通道片选板(1)与STM32单片机系统(4)通过CAN总线连接，可以保证通信可靠性，振弦传感器(9)与通道片选板(1)的航插连接。
激励电路(6)由高压模块组成，高压模块由STM32单片机控制，可以输出30V高压，STM32单片机通过IO引脚控制高压模块发送，当要采集时，单片机控制高压输出，激励振弦传感器。STM32单片机可以选择两种不同的激励方式，分别为共振激励与多脉冲激励，对于现场幅值信号比较弱的传感器，可以选择采用共振激励的方式激励，使传感器产生共振，可以使传感器感应线圈感应较大的信号，便于采集。
信号调理电路(2)由滤波电路和放大电路组成，振弦传感器(9)采集时，振弦传感器信号非常微弱，经过滤波电路和放大电路后，首先将现场部分干扰信号滤除，然后将振弦传感器(9)信号放大，使采集的信号满足信号采集电路(3)的输入要求。信号采集电路(3)采用16位独立ADC，将传感器输入信号转变为数字信号。
STM32单片机系统(4)对输入的数字信号处理，单片机内置TTF算法，将信号采集电路(3)输入的时域信号转换为频域。FFT计算完成后，得出振弦传感器的频率值与信号幅值。同时，STM32单片机(4)控制外围电路，采集振弦传感器温度，采集完成后，一次数据采集完成。
RTC电路(7)由DS1339时钟芯片组成，芯片外置纽扣电池，保证多通道振弦采集仪掉电后，时钟信息不会丢失。RTC电路(7)可以设置闹钟，当闹钟触发后，DS1339芯片的输出引脚输出一个1KHz的信号到STM32单片机，可以将STM32单片机从休眠状态唤醒，使STM32单片机开始工作，采集完成后，STM32单片机重新进入休眠，下次再由RTC电路唤醒工作，这样可以保证系统工作在低功耗模式。
lora通信模块(8)与STM32单片机系统(4)通过串口控制器连接，lora是一种远距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，适用于结构安全监测领域。lora通信模块(8)可以与其他的lora模块组成lora无线网络。多通道振弦采集仪采集完成之后，将采集数据发送至lora通信模块(8)，lora通信模块(8)通过lora网络将数据发送至服务器。
存储电路(5)采用32M存储芯片组成，STM32单片机内置小型文件系统，用于管理存储数据。STM32单片机系统(4)与存储电路(5)通过IO口引脚连接。当数据采集完成，数据发送至lora通信模块(8)时，同时将数据保存在存储电路(5)中，保证数据的可靠性。存储电路(5)采用循环存储方式，可以保存大量采集数据。
本实用新型还需包括电源电路，电源电路电性连接单片机系统、激励电路、信号调理电路、信号采集电路、存储电路、lora通信模块、RTC电路、通道片选板。电源电路采用蓄电池供电，内部电源控制电路为各个模块提供工作电源。同时，多通道振弦采集仪外部连接有太阳能充电板，在有光照条件下，可以为蓄电池充电，充电电流由充电管理电路控制。这样可以使多通道振弦采集仪长期在野外工作，无需现场工作人员管理。