一种手持式预应力张拉移动监测云系统的制作方法

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本实用新型涉及一种农业物联网技术，特别是一种手持式预应力张拉移动监测云系统。


背景技术：

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随着我国工程建设事业的发展以及施工技术的提高，预应力锚索广泛应用在公路、铁路、电站、城市轨道交通建设中的桥梁、隧道、边坡等结构物的建设项目上，预应力锚索的张拉也随之成为工程建设中的重要环节。预应力锚索的张拉质量关系到关系到工程质量和施工安全，是保证结构承载力和耐久性的重要环节。目前，预应力张拉普遍采用油压泵加千斤顶的方式，也有一些自动化监测设备和方法出现。例如：公开号为cn101989091a，名为“一种预应力自动张拉控制系统及方法”的发明专利公开了一种算机上输入待张拉锚索张拉力控制值，然后通过计算机软件驱动油压泵和千斤顶进行锚索张拉，通过采集卡、传感器和计算及软件计算张拉力，判断是否达到控制值，达到则停止张拉的自动张拉系统和方法。例如授权公告号为cn203455726u，名为：“预应力智能控制张拉装置”的实用新型专利，提出了一中运用计算机控制技术和无线传输技术(蓝牙)的装置，自动采集预张拉荷载和预应力束伸长值，以调整预应力束两端千斤顶的供油速度，保证两端千斤顶荷载和和位移同步，以达到各预应力束对称、同步张拉的效果，有效控制预应力结构的质量；但该装置中传感器和采集设备间采用蓝牙实现无线通信，距离有限，且要一一对应，不利于远程数据传输。又例如授权公告号为cn100580590b，名为“锚索张拉自动监控系统”的发明专利中，公开了一种在预应力张拉端安装传感器，将测得的数据长距离传输到硬件平台，顺次设采集模块，含中央处理器、存储器、串行端口的监控主机，电机驱动模块，数据存储输出模块。用程序控制电机，用电机控制送油阀实现自动张拉，再由张拉速度和油压信号控制电机转动速度和方向，达到控制油压的目的。该系统需要将包括采集模块，含中央处理器、存储器、串行端口的监控主机，电机驱动模块，数据存储输出模块的一套硬件设备放置在现场，占地面积大，放置不便；设备变种，搬运困难。
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以上专利都是通过现场数据监测实现对现场张拉设备的控制，以控制张拉力，均存在以下问题：1、缺乏一个向远程监控数据图像传输和接收数据反馈的接口，不便于在复杂情况下(如堵管等)远程寻求技术支持；同时指导的专家和管理人员无法了解现场情况并给出应急处理意见。2、上述系统中传感器和采集设备之间通信多采用有线方式，距离有限，无法实现采集设备和监测点间一一对应，一台监测设备无法对多个预应力张拉施工点进行监测；而且工地条件不利于接线或线缆易被损坏，操作不便。3、上述系统现场集成化设备较多、比较笨重，不便携带和使用；且集成化设备均需要交流电电源供应，对现场供电要求高。在无法供电的施工现场就无法使用，有电源的施工现场也要专门接驳供电线，带来不便的问题。


技术实现要素：

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本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的缺乏一个向远程监控数据图像传输和接收数据反馈的接口、传感器和采集设备之间通信多采用有线方式，距离有限，无法实现采集设备和监测点间一一对应，一台监测设备无法对多个预应力张拉施工点进行监测的问题，提供一种手持式预应力张拉移动监测云系统，通过设置在多个钢筋监测点设置压力传感器，并配置多个数据采集卡采集压力传感器的拉力数据，并通过一个手持终端机与多个数据采集卡进行无线数据传输，再将采集到的拉力数据整合后发送给云服务器进行存储，远程管理人员可以随时通过该云服务器查看并接收现场数据。
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为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
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一种手持式预应力张拉移动监测云系统，包括多个设置于不同钢筋监测点的压力传感器以及与所述压力传感器对应的数据采集卡，所述压力传感器的数据输出端与所述数据采集卡的数据采集端相连，用于采集所述钢筋监测点的拉力数据并将其采集到的拉力数据传输给对应的数据采集卡，该系统还包括：第一无线收发模块、第二无线收发模块、4g/5g通讯模块、手持终端以及云服务器；
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其中，所述第一无线收发模块分别设置于所述数据采集卡内，所述第二无线收发模块设置于所述手持终端内；所述数据采集卡通过其中的第一无线收发模块与所述手持终端进行无线数据传输连接，以向所述手持终端传输其接收到的拉力数据；所述手持终端通过所述第二无线收发模块接收来自数据采集卡上传的拉力数据；
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所述4g/5g通讯模块设置于所述手持终端中，所述手持终端通过所述4g/5g通讯模块与所述云服务器双向通讯连接，并用于将接收到的来自数据采集卡的拉力数据发送给所述云服务器；所述云服务器用于存储其接收到的拉力数据。
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优选的，所述压力传感器与所述数据采集卡一一对应设置。
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优选的，所述第一无线收发模块、第二无线收发模块为2.4g无线模块。
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优选的，所述数据采集卡、手持终端中均设置有锂电池供电模块。
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优选的，所述压力传感器与所述数据采集卡通过rs485串口通讯端口通讯连接。
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优选的，所述手持终端被配置为每隔预定时间轮询一次所述多个数据采集卡采集到的拉力数据。
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优选的，所述手持终端中还包括：oled显示屏和图像采集装置；其中，所述图像采集装置的数据输出端口与所述手持终端的数据采集端口连接，以通过其数据输出端口将其采集到的预应力张拉现场图像数据传输至所述手持终端；所述手持终端能够将所述预应力张拉现场图像数据通过所述4g/5g通讯模块发送给所述云服务器；所述oled显示屏用于将手持终端接收到的拉力数据与所述预应力张拉现场图像数据进行实时显示。
[0015]
优选的，所述云服务器用于将其接收到的来自手持终端整合后的拉力数据和所述预应力张拉现场图像数据进行可视化显示。
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综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
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1、通过在多个监测点分别设置压力传感器及数据采集卡，并采用低功耗的手持终端同时与多个数据采集卡无线连接，以接收来自多个数据采集卡的拉力数据；一台终端机可以同时接受多套数据采集卡的监测数据，增加了监测距离和监测范围，实现了一人一机对多个预应力张拉点集群监测，大大降低了劳动强度，提高了工作效率；同时所述手持终端
通过4g/5g网络与所述云服务器双向通讯连接，其能够将接收到的来自多个数据采集卡的拉力数据整合后一起发送给云服务器，并且云服务器能够将现场大量数据进行存储；解决了大量数据长期存储问题，方便管理人员远程实时查看数据和调阅历史数据。
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2、在数据采集卡中增加无线收发模块2.4g模块，实现了移动终端与传感器之间200米范围内无线数据传输。
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3、本系统采用小型模块化硬件，实现了轻便化，可以手持携带和移动，方便在施工现场使用；实现了移动终端低功耗，可以采用锂电池供电，无需在监测现场接入交流电源，解决现场供电要求高的问题。
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4、本系统同时适用于预应力钢筋等多种预应力构件张拉的监测。
附图说明
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图1是本实用新型的一种手持式预应力张拉移动监测云系统结构示意图。
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图2是本实用新型的数据采集卡电路结构部分示意图1。
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图3是本实用新型的数据采集卡电路结构(串转rs485模块)部分示意图2。
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图4是本实用新型的数据采集卡电路结构(2.4g模块)部分示意图3。
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图5是本实用新型的手持终端电路结构部分示意图1。
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图6是本实用新型的手持终端电路结构(2.4g模块)部分示意图2。
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图7是本实用新型的手持终端电路结构(oled)部分示意图3。
具体实施方式
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下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
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为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
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实施例1
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图1示出了本发明示例性实施例的一种手持式预应力张拉移动监测云系统，包括：多个设置于不同钢筋监测点的压力传感器以及与所述压力传感器对应设置的多个数据采集卡，所述压力传感器的数据输出端与所述数据采集卡的数据采集端相连，用于采集所述钢筋监测点的拉力数据并将其采集到的拉力数据传输给对应的数据采集卡，该监测云系统还包括：多个第一无线收发模块、第二无线收发模块、4g/5g通讯模块、手持终端以及云服务器；
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其中，所述多个第一无线收发模块分别设置于所述多个数据采集卡内，所述第二无线收发模块设置于所述手持终端内；所述多个数据采集卡通过其中的第一无线收发模块与所述手持终端进行无线数据传输连接，以向所述手持终端传输其接收到的拉力数据；所述手持终端通过所述第二无线收发模块接收来自多个数据采集卡上传的拉力数据；
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所述4g/5g通讯模块设置于所述手持终端中，所述手持终端通过所述4g/5g通讯模块与所述云服务器双向通讯连接，并用于将接收到的来自数据采集卡的拉力数据进行整合并发送给所述云服务器；所述云服务器用于存储其接收到的拉力数据。该系统主要由采集端(数据采集卡)和手持端(手持终端)组成；一般都是多个采集端+1个手持端的组成一整套
来使用；一个手持终端最多支持255个采集装置；手持端依次轮训各个采集端，并将数据实时推送给云服务器；由服务器网页端展示当前位置的预应力张拉情况，并通过数据存储为下次预应力张拉设置提供参考拉力数据。在采集时，首先依次给采集端编号，编号时其他采集端关机；待编号完成，上电就开始将采集端设置在各个监测点进行数据采集，采集端对数据进行通讯协议解析转换；待收到手持终端的问询指令时，将其采集到数据包发送给手持端。
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具体的，数据采集卡包括：压力传感器、第一微控制器、无线传输模块、锂电池；其中，所述压力传感器的数据输出端口与所述微控制器的数据采集端口通讯连接，以向所述mcu(微控制器)传输其采集到的拉力数据；所述mcu通过所述无线传输模块与所述手持终端无线通讯连接，以将其采集到的拉力数据传输给所述手持终端。因此本实施例中，数据采集卡主要用于通过压力传感器读取钢筋监测点的压力数据，并对压力数据进行数据解析、补偿等；然后通过无线收发2.4g模块发送给手持端，并且该数据采集卡采用锂电池供电。在对现场进行监测采集时，将多个数据采集卡分布设置于多个钢筋监测点，通过压力传感器采集多个钢筋监测点(待监测钢筋的端部)的拉力数据。进一步的，表1示出了本实施例中数据采集卡中主要元器件的型号。其中，如图2、图3所示，数据采集卡采用2.4g无线模块(或者nrf24l01模块)作为无线传输模块，微控制器为stm32f103c8t6芯片；如图4所示，压力传感器与第一微控制器通过rs485串口通讯端口通讯连接；通过rs485通讯协议进行数据传输。
[0035][0036]
表1
[0037]
具体的，该手持终端包括：第二微控制器、无线接收模块、4g/5g通讯模块；所述第二微控制器通过所述无线接收模块与所述多个数据采集卡的无线传输模块无线通讯连接，通过所述4g/5g通讯模块与所述云服务器双向通讯连接；所述第二微控制器能够通过所述无线接收模块接收来自多个数据采集卡的无线传输模块传输的拉力数据；并将其接收到来自所述多个数据采集卡的拉力数据整合后通过所述4g/5g通讯模块发送给所述云服务器。进一步的，如表2及图5、图6所示，本实施例中手持终端中主要元器件的型号。手持端主要是将各个采集端的数据整合，通过4g模块发送云服务器。采用锂电池供电；手持端会给各个采集端编号，同时接收服务器的请求，对采集端进行控制配置；手持端带一个显示屏，展示收到的数据。
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表2
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如图7所示，该手持终端还包括：oled显示屏和图像采集装置；其中，所述图像采集装置(本实施例中，图像采集装置采用微型摄像头)的数据输出端口与所述第二微控制器的数据采集端口连接，以通过其数据输出端口将其采集到的预应力张拉现场图像数据传输至所述第二微控制器；所述第二微控制器能够将所述预应力张拉现场图像数据通过所述4g/5g通讯模块发送给所述云服务器。所述oled显示屏的数据接收端与所述第二微控制器的数据输出端连接，以将所述第二微控制器接收到的拉力数据与所述预应力张拉现场图像数据进行实时显示。
[0042]
具体的，所述手持终端被配置为每隔预定时间(例如：1min)轮询一次所述多个数据采集卡采集到的拉力数据。并将其接收到的拉力数据进行整合，打包传输给云服务器，云服务器用于存储其接收到的拉力数据，解决了大量数据如何长期存储问题，方便管理人员远程实时查看数据和调阅历史数据。并且云服务器能够将其接收到的拉力数据可视化显示，以使远程管理人员可以对现场进行远程监测。同时，设置于手持终端上的摄像头会采集现场的图像数据，管理人员能够通过该图像数据实时监测到现场的情况。并且手持式移动终端机和云平台之间通过4g/5g模块双向通信，远程管理人员还可以在在线查看张拉监测数据和图像数据的同时，向在现场的手持式移动终端机发布指导意见。
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以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。