技术领域：
本发明涉及设备和设施等的状态监测诊断领域，在人类不容易或不适宜接近的过高或危险场所进行诊断信号采集，对对象设备和设施的状态进行有效的检测诊断。
背景技术：
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现有的相关专利文献：
1.特开2008-292319号公报
2.特开2005-208055号公报
3.特开2013-122718号公报
4.特许第3984185号
5.特许第5145501号
6.特许公开2008-255570
7.实开平7-8776
8.特开2010-160112
9.特开2009-251822
10.特开平7-556510
迄今为止对设备及设施(尤其是大型设备、建筑物)进行状态监测诊断时，需进行物理量(振动及形变等)测量的地方很多，需要为大量的传感器布线(电源及信号线)。有很多无线传感器及系统的提案，但是，对于大量的传感器及增幅器等，用怎样的收发来确保电源长时且有效地供电成为重大课题。例如，传感器固定部分松动，传感器粘合剂劣化，传感器自身劣化等故障会造成监测系统工作状态异常。如果不能检测到这些异常情况，会造成测定信号不良，引起误诊断。
例如，专利文献1中，公开了振动发电元件，振动传感器，无线发射手段组成的振动传感器系统。专利文献1中的传感器系统是将测定对象的振动能转换为电能，使用传感器测量对象物的上述振动，将震动数据以无线方式传输。又如，专利文献2中公开的传感器模块，是将检测压力变动的传感器被置于基板上，其上部安装电子元件及天线。专利文献2中的传感器模块可在损失很小的情况下，将压力传感器模块测得的信号通过天线传输。专利文献3的发明由将机械能转换为交流电能的发电元件，和将交流电能转换为直流电能的变换电路构成，发电元件利用的是振动发电元件，将直流电能转换为交流电能。专利文献3利用建筑物的振动发电，储存的电能供传感器等使用。专利文献5、6是关于无线传感器的数据采集法的发明。
然而，专利文献1-4中公开的传感器系统都是利用对象物的机械能，即振动进行发电、对传感器及系统进行供电的。如果放置于振动等级小的地方，机械能所转化而成的电能不能为传感器提供充足电力。或者，一般来说建筑物及设备的振动等级是变化的，导致振动发电得到的电力不稳定。虽然有蓄电装置的提案，但具有增加费用及蓄电装置劣化故障等问题。专利文献5、6公开了如何对大量无线传感器构成的测量系统提供安定电力的方法。
而且，专利文献1-6中没有涉及可简便地确认无线传感器系统是否发生异常的手段。如果，传感器系统发生异常(传感器底座松动，接线不良，传感器粘合剂劣化，传感器自身劣化在，增幅器故障)，将测得不良信号，导致误诊断等结果。
此外，利用光电池的情况下，有在自然光较弱的地方(隧道内部或桥梁下方等)或夜间光电池发电量不足等难点。
关于传感器的自诊断，文献7中公开的发明以离线形式使用负荷发生器，将负荷直接作用于加速度传感器，诊断传感器是否能做出正常反应。文献8公开的发明以离线形式将与加速度传感器信号相同的模拟信号输入回路，诊断是否能在正常动作。文献9公开的发明将加速度传感器的信号数据库化，通过信号频率与基本频率的差异程度判断加速度传感器异常。文献10公开的发明以离线形式进行诊断，ae传感器接收压电元件发射的超声波，通过接收了该信号的ae传感器的输出信号等级诊断传感器是否异常。
这些先行技术除文献9以外都是离线诊断，对本发明的对象桥梁、隧道等应用离线诊断是困难的。而且，文献9的诊断方法仅能确认数据的真伪，仅凭借此方法并不能诊断传感器是否异常。
本发明的传感器系统的检测方法是在传感器的周围、外部或内部配置安装负荷发生部件，利用该部件产生负荷，该负荷为检查对象传感器可以测得的负荷(振动等)，利用该手段可在诊断现场实现传感器是否异常的在线诊断，与文献7-10所述方法不同。
技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种对大型建筑物及设备进行状态监测诊断需要使用的传感器系统，对这些传感器系统提供稳定的电力(电源)供应，并且为了预防误诊断，提供电源系统及传感器系统异常检测的有效方法。
1，本发明的特征在于，依次含有以下步骤：
步骤(1)：设计一个无线检测、诊断建筑物或设备振动状态参数的系统，以下简称系统，含有：测量部分和诊断部分，其中：
测量部分含有：一个光电池子系统、至少一个传感器部件、至少一个负荷发生部件以及一个第一无线收发部件，其中：
传感器部件由一个无线传感器，以下简称传感器构成，所述传感器有两个信号输入端：第一个为所述负荷发生部件输入的负荷检测信号的输入端；第二个位反、映所述建筑物或设备振动状态的振动信号输入端；
负荷发生部件，是一种用于检测所述传感器系部件的运行状态是否发生异常的无线控制式负荷发生器，置于所述传感器的周围或内部，并向对应的所述传感器输出所述负荷检测信号，用以检测所述传感器是否处于正常状态。所述负荷发生部件由一个振动负荷发生器和一个无线收发电路互连组成；
第一无线收发部件，是一个无线信号收发电路，设有：与所述负荷发生部件的控制信号输入端无线相连的启动信号输出端、与所述传感器输出端相连的无线传感信号输入端，所述第一无线收发部件由电池供电；
光电池子系统，是用于建筑物状态参数的无线检测和诊断的，含有：至少一个光电池、一个光电池自动光电电路和一个带模/数转换和载波发射的光电池输出电压自动测量电路，其中：光电池自动光电电路由一个投光器和一个无线控制信号接收和转换电路互连而成。所述投光器至少包含：照明灯、探照灯、泛光灯、聚光在内的任何一种照明光源。向所述光电池提供输入光能量，投光器启动控制信号后，向所述投光器的控制信号输入端发出一个投光器启动信号。打开所述投光器，向所述光电池输入光能量。
光电池输出电压自动测量电路依次由一个直流电压测量电路和一个模/数转换器组成，用一把测得光电池输出电压值经过所述第一无线收发部件输出到诊断部分。
诊断部分含有：第二无线收发部件、信号采集部件、诊断处理部件及控制器，其中：
第二无线收发部件以无线方式与所述第一无线收发部件无线互连，从所述第一收发部件中分别分时地接受所述光电池的输出电压值。所述负荷发生部件输出的负荷检测信号和所述传感器输出的表示传感器是否正常运行的传感输出信号，也向所述第一无线收发部件输出所述投光器的启动控制信号，并分别分时地所述第一无线收发部件接收部件发出所述负荷发生部件和传感器部件的启动控制信号；
信号采集部件是一个储存器，从所述第二无线收发部件中实时采集来自所述光电池的输出电压值、负荷检测信号和传感输出信号，并显示在显示屏上；
控制器是一个微处理器，分别与所述信号采集部件和第二无线收发部件互连，并置有以下参数控制：所述光电池的输出电压基准值以及光件的允许误差范围；所述建筑物构成设备的振动的参数的上下限阈值电压的范围；所述控制器无线接收所述测量部分依次经过第一、第二两个无线收发部件发来的光电池输出电压的实时测量值，以定值控制的方法判断是否需求向所述投光器发出启动控制信号，也接受负荷检测信号和传感输出信号判断所述负荷发生部件和传感器是否能正常运行。并在显示屏上显示所有的判别结果。
步骤(2)按以下步骤：以离线状态按给定的所述建筑物或设备的被测状态参数阈值区间来分别选择与各自的输入、输出参数能相匹配的负荷发生部件和传感器，步骤如下：
步骤(2.1)选择传感器：所述传感器的输入参数最小便要小于或等于所述被测状态参数最小值，而传感输出参数最大值又大于或等于所述被测状态参数最大值的传感器，相应得到所述传感器的输入参数最大值和最小值。
步骤(2.2)选择负荷发生部件：所述负荷发生部件输出的负荷检测信号的最小值要大于或等于所述传感输入参数最小值，而所述负荷发生部件的最大值小于或等于所述传感器的输入参数最大值，相应得到所述负荷发生部件输出的负荷检测信号的最小值和最大值；
步骤(3)：根据所述建筑物或设备的振动状态参数的上下限阈值区间，把步骤(2.1)中所述传感器配置到一个测点上，相应的配置一个步骤(2.2)中所述负荷发生部件。所述传感器和负荷发生部件至少一个，且成对的整件配置；
步骤(4)：在步骤(2)～步骤(3)构建的实际系统中，所述控制器依次按以下步骤实现无线检测建筑物或设备的振动参数：
步骤(4.1)：所述控制器从所述信息采集部件中输入到所述信息采集部件的各项所述的预置参数，还有设定的运行周期值；
步骤(4.2)：按步骤(2)所述的定值控制方法。所述传感器把实时输入后的所述光电池输出电压值与设定的基准值相比较，知道两者的差值落入所述的允许的电压误差范围内时，依次通过所述的第二、第一两个无线收发部件、无线接收和转换电路向所述投光器发出停止透光的控制信号；
步骤(4.3)：所述控制器向所述负荷发生部件无线发出启动指令，使系统进入检测状态；
若：所述传感器的传感输出信号的值在步骤(2.1)所述的最大值和最小值的闭区间内，则所述传感器属于正常运行状态，转入步骤(4.4)；
若：所述传感器无信号输出，则所述传感器不能正常工作，则把所述负荷发生部件和传感器作为一个整体卸下换成配套的备用的负荷发生部件和传感器，重来步骤(4.3)，直到传感器能正常运行为止
步骤(4.4)：所述控制器从步骤(4.3)得到的负荷发生部件进入休眠状态
步骤(4.5)：所述控制器启动步骤(4.3)得到的能正常运行的传感器，依次按以下步骤对所述被测状态参数值进行检测和诊断：
步骤(4.5.1)：在t＝0时刻，实时采集建筑物或设备的振动波形得出采样周期，确定采样间隔。所述振动波形作为所述负荷发生部件的启动控制信号并存储到缓存器。
步骤(4.5.2)：在t＝△t1采集表示建筑物或设备振动状态的传感输出信号；
若：△t1时刻的传感输出信号在在设定的上下限值电压范围内表示所述传感器运行正常，所述建筑物或设备也运行正常；
若：△t1时刻的传感输出信号等于或，大于所设定的振动参数最大值，则诊断为一场，发出报警信号；
步骤(4.5.3)：重复执行步骤(4.5.2)直到设定的运行周期为止
本发明的特征之二在于，所述状态参数也至少包括：加速度、速度。位移形度、温度、弹性波、音发。音响在内的任何一种。
本发明的特征之三在于，诊断部分由一个单独的光电池子系统供电，光电池输出电压测量值的输出将域控制器对应的输入输入端相连。所述控制器的投光器启动控制信号输出端直接连接到所述投光器的控制信号输入端。
本发明优点在于：
1.对于建筑物或设备的单个关键性状态参数自动进行无线检测和诊断，更适用于操作人员不易或不适宜进入进入的地区，尤其是涉及传感器检测和诊断。
2.对于建筑物或设备的多个不同表现的状态参数自动进行无线且集群式检测和诊断。
3.对于建筑物或设备中的同类型的多个分布式装置或部件中单个关键状态参数或多个类型不同的关键状态参数进行集群式的无线监测和诊断，尤其适用于分布式装置、部件或生产线内联合调试和初运行中。
4.本发明所述的方法对大型建筑物(桥梁、隧道、建筑物等)及设备(管道、罐、港口机械)进行状态监测诊断时，为测量诊断信号(振动信号及形变信号等)而使用的大量无线传感器提供稳定的电力(电源)，传感器(包含增幅器及接线)发生异常时，通过检测异常防止误诊断，最大限度减少了电池更换、传感器检查及系统检查等维护工作，可以提高、改善需长期使用的诊断装置系统的可靠性。
附图说明：
图1：本发明的程序流程框图。
图2：本发明的系统原理框图。
图3：传感器及负荷发生部件的位置采集示意图。
图4：投光器对光电池进行光照射前后光电池电压示意图。
图5：利用振动信号对振动传感器进行检查的范例示意图。
图6：利用振动信号对ae传感器进行检查的范例示意图。
图7：无线监测诊断办公大厦中央空调对于各办公室温度进行无线监测诊断的系统原理框图。
图8：对生产线上个计息导轨的位移进行无线监测和诊断的系统原理框图。
图9：无线监测、诊断建筑物不同类型状态参数系统原理框图。
具体实施方式：
传感器部件、负荷发生部件以及备用负荷发生部件的位置关系如图3所示。图3(a)所示为负荷发生部件及备用负荷发生部件重叠置于传感器上方的示意图。图3(b)所示为负荷发生部件及备用负荷发生部件重叠置于传感器附近的示意图。图3(c)所示为负荷发生部件及备用负荷发生部件不重叠置于传感器附近的示意图。图3(d)所示为负荷发生部件及备用负荷发生部件置于传感器内部的示意图。
图4是投光器向光电池照射前后的光电池电压示例图。光电池的电压在投光器照射前大约为0.7v，投光器照射后，光电池电压值上升到传感器(包含增幅器)所需电压5v。
实施例1：本发明用于无线监测、诊断建筑物的振动参数时：
图5是与图3(a)一致的负荷发生部件(振动发生器)及备用负荷发生部件(备用振动发生器)、重叠置于振动传感器(加速度传感器)上方的情况下，振动发生器动作前后加速度传感器检测到的振动信号的时域波形和频谱示例图。下面对这些示例进行说明。
图5(a)(b)是振动发生器动作前，加速度传感器测得的时域波形和频谱。此时，不明确传感器是否发生异常。
图5(c)(d)是振动发生器动作后，加速度传感器测得的未发生异常的时域波形和频谱示例。此时，传感器未发生异常的依据是，频谱图150hz处有2mv的峰值。
图5(e)(f)是振动发生器动作后，加速度传感器测得的发生异常(加速度传感器磁座松动例)的时域波形和频谱示例。此时，传感器发生异常的依据是，频谱图与正常频谱图(d)相比，变化较大。即120hz处有11.18mv的峰值。
图5(g)(h)是振动发生器动作后，加速度传感器测得的发生异常(加速度传感器从固定处完全脱落例)的时域波形和频谱示例。此时，传感器发生异常的依据是，频谱图与正常频谱图(d)相比，变化较大。即137hz处有26.9mv的峰值。
图5(i)(j)是振动发生器动作后，加速度传感器测得的发生异常(加速度传感器接线接触不良例)的时域波形和频谱示例。此时，传感器发生异常的依据是，频谱图与正常频谱图(d)相比，变化较大。即150hz处没有2mv大小的峰值。
图6是与图3(c)一致的负荷发生部件(振动发生器)及备用负荷发生部件(备用振动发生器)不重叠置于ae传感器(加速度传感器)附近的情况下，ae传感器在各种状态下，振动发生器动作前后ae传感器检测到的ae信号的时域波形和频谱示例图。下面对这些示例进行说明。
图6(a)(b)是振动发生器动作前，ae传感器测得的时域波形和频谱。此时，不明确传感器是否发生异常。
图6(c)(d)是振动发生器动作后，ae传感器测得的未发生异常的时域波形和频谱示例。此时，传感器未发生异常的依据是，频谱图62hz处有12mv的峰值。
图6(e)(f)是振动发生器动作后，ae传感器测得的发生异常(ae传感器与被测物体之间接触不良例)的时域波形和频谱示例。
此时，传感器发生异常的依据是，频谱图与正常频谱图(d)相比，变化较大。即69hz处有1.9mv的峰值。
图6(g)(h)是振动发生器动作后，ae传感器测得的发生异常(ae传感器接线不良例)的时域波形和频谱示例。此时，传感器发生异常的依据是，频谱图与正常频谱图(d)相比，变化较大。即23hz处有0.15mv的峰值。
实施例2：本发明用于办公大楼中的中央空调无线调节各办公室的室温时，所述负荷发生元件和无线传感器组件数等于办公室房间数。根据所述负荷发生元件和无线传感器区间，以下简称组件，设有组件标号-房间编号的对应表，各所述组件把标有房间编号的室温值无线输入第一无线收发部件标志有相同房间编号输入端口，经对应的输出端口，用同样的方法经所述第二无线收发部件后，向所述控制器实时输出各标有房间编号的室温值输出值。用所述定值控制方法和对应房间编号的室温控制值相比，把应升或应降的温度差值以标有房间编号的室温控制信号形式经同样标志有房间编号的第二无线收发部件的输出、输入端口送往所述编号的房间内的办公室空调控制信号输入端口进行室温调节。第一、第二两个所述无线收发部件间的路由器起路由导向和信号中继作用。见附图7。因此，本发明也适用于建筑物至少一个状态参数的无线集群式检测、诊断的集中控制问题。其中：传感器是温度传感器，所述负荷发生部件是半导体制冷供暖装置。
实施例3：本发明用于一条生产线上个机床导轨的行程控制时，控制对象是导轨位移、执行元件是导轨电机、负荷发生部件是安装在导轨滑动平台上的电控的涡轮-蜗杆式位移发生器。传感器是位移传感器。所述第一、第二两个无线收发元件的输入、输出端口都标有机床编号和对应的导轨编号。路由器由机床和导轨编号来导向。导轨位移数据信号和导轨行程控制信号都标有相对应的机床编号和对应的导轨编号的额定行程值。同样采用定位控制方式来控制导轨行程。本发明也适用于生产线上各分布式设备中至少一个状态参数的无线监测与诊断。电源分别是生产线直流电流和中央控制负端电流
实施例4：本发明也适用于建筑物或设备的至少一个状态参数的无线监测与诊断。所不同的是：各负荷发生部件标志着各状态参数的编号，第一、第二无线收发部件的输入、输出端口标有状态参数的编号，路由器按状态参数编号来导向。