专利名称：便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统及其监测方法
技术领域：
本发明涉及监测系统，具体涉及一种便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统及其监测方法。
背景技术：
“5 · 12”汶川特大地震给四川省境内部分地区交通造成严重损害，全省公路、桥梁等设施均受到严重破坏，除此周边省市遭受地震影响，受损桥梁也达上千座。桥梁是投资巨大，使用周期长的重要基础设施，因此桥梁使用的安全性对国民经济有着举足轻重的影响。 对灾后桥梁的健康状况监测，具有重大意义。桥梁健康状态检测是指运用现代的传感与通信技术，适时地(定期地或突发事件后)采集桥梁的工作参数，由计算机对工作参数进行识别、加工和分析，给出桥梁的健康状况或损伤状况，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导，并为桥梁设计理论的发展提供足尺寸真实构件、真实环境的长期设计验证。国外开始各种规模的桥梁健康监测系统始于20世纪80年代中后期，国内对桥梁的监测和评估系统起步较晚，有多家单位和高校进行过前期理论研究。近年来也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，我国现有的桥梁安全监测手段对桥梁的健康参数难以实现长期的实时监测；针对灾后的桥梁状态，需要进行随时监测，现有技术无法完全满足这种要求。既有桥梁监测系统中最传统的方式是采用人工进行数据的测量记录及经验判断，该方式信息收集速度慢，完成桥梁结构的一次采集数据耗时较长，难以保证各监测数据工作状态的一致性。另外，数据在测量，记录，处理过程中难免引入人为的误差甚至错误。由于桥梁地域分散，多处偏远地区，多为高空作业，桥梁施工和运营期间人工测量数据工作难度大。另外还有光缆有线桥梁监测方式，利用专用光缆建立前端采集和监测设备数据的连接，这种方法缺点是成本高，维护难度大，监测设备需要固定。现有的无线监测系统使用GSM或CDMA网络连接到因特网，再通过路由连接到监测设备，这种方法主要缺点是大部分桥梁所处位置没有公共无线(CDMA、GSM和3G网络)或者有线网络覆盖，同时系统较复杂，桥梁上监测节点难以形成网络，远距离无线发射设备功率较大，难以实现桥梁健康状况的长期监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中的不足，提供一种采用无线技术，对桥梁健康状况进行实时、长期监测，通过无线网络实现定点单个桥梁采集和移动中多个桥梁数据的连续快速接收的便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统及其监测方法。本发明解决上述技术问题的方案是一种便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统，其特征在于该系统由前端采集装置和接收装置组成所述前端采集装置包括ARM9处理器一，与所述ARM9处理器一相连的Zigbee模块一、动态电阻仪、存储器一和时钟电路一；以及为所述ARM9处理器一、存储器一和Zigbee模块一供电的电源一；
所述ARM9处理器一通过A/D转换得到所述动态电阻仪实时采集的信息，打包信息数据，控制所述Zigbee模块一无线发送打包后的信息数据；所述ARM9处理器一通过串口与所述Zigbee模块一相连接；所述存储器一包括SDRAM和FLASH，所述SDRAM和FLASH存储器实现所述ARM9处
理器一数据的缓存；所述时钟电路一为所述ARM9处理器一提供系统时钟；所述Zigbee模块一用于将信息数据通过无线网络发送；所述动态电阻仪用于进行应变系数的检测；所述接收装置包括ARM9处理器二，与所述ARM9处理器二相连的Zigbee模块二、 IXD屏、存储器二和时钟电路二 ；以及为所述ARM9处理器二、存储器二和Zigbee模块二供电的电源二；所述ARM9处理器二负责接收信息数据，对信息数据进行显示及保存；所述存储器二包括SDRAM和FLASH存储器，所述SDRAM和FLASH存储器实现所述 ARM9处理器二数据的缓存；所述时钟电路二为所述ARM9处理器二提供系统时钟；所述ARM9处理器二用于控制所述Zigbee模块二建立与前端采集装置的无线通信，接收信息数据，控制所述LCD屏显示信息数据并且将信息数据存储到所述存储器二中；所述Zigbee模块二用于接收无线网络中传送的信息数据；所述IXD屏用于显示收集到的信息数据。所述动态电阻仪为用于测量桥梁应变参数的动态应变仪。所述ARM9处理器一和ARM9处理器二均采用S3CM10处理器。所述Zigbee 模块一 6 采用的是 IP-Linkl221_2163 模块。利用所述便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统进行桥梁健康状态监测的方法，其特征在于该方法包括以下步骤a)将所述前端采集装置固定于桥梁应力控制截面处，并使所述动态电阻仪紧贴该控制截面；b)所述前端采集装置通过所述动态电阻仪采集桥梁应变参数信息，并打包信息数据，控制所述Zigbee模块一将打包后的信息数据发送到无线网络中；c)所述接收装置通过所述Zigbee模块二接收桥梁应变信息数据，通过所述IXD屏对桥梁应变信息数据进行显示并且存储在所述存储器二中。本发明与现有技术相比具有以下优点可以对桥梁健康状况进行实时、长期监测， 通过无线网络快速接收、准确方便，通过无线网络实现定点单个桥梁采集和移动中多个桥梁数据的连续快速接收；并且使用该设备进行信息采集安全高效、功耗低并且设备便于携带的优点。下面通过附图和实施案例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明无线桥梁健康状态监测系统使用示意图；图2为本发明无线桥梁健康状态监测系统前端采集装置和接收装置的结构示意图；图3为本发明无线桥梁健康状态监测系统一种实施例的结构示意图；图4为本发明前端采集装置数据处理流程图；图5为本发明前端采集装置数据传输流程图；图6为本发明接收装置工作流程图；附图标记说明
权利要求
1.一种便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统，其特征在于该系统由前端采集装置和接收装置组成所述前端采集装置包括ARM9处理器一，与所述ARM9处理器一相连的Zigbee模块一、 动态电阻仪、存储器一和时钟电路一；以及为所述ARM9处理器一、存储器一和Zigbee模块一供电的电源一；所述ARM9处理器一通过A/D转换得到所述动态电阻仪实时采集的信息，打包信息数据，控制所述Zigbee模块一无线发送打包后的信息数据；所述ARM9处理器一通过串口与所述Zigbee模块一相连接；所述存储器一包括SDRAM和FLASH，所述SDRAM和FLASH存储器实现所述ARM9处理器一数据的缓存；所述时钟电路一为所述ARM9处理器一提供系统时钟； 所述Zigbee模块一用于将信息数据通过无线网络发送； 所述动态电阻仪用于进行应变系数的检测；所述接收装置包括ARM9处理器二，与所述ARM9处理器二相连的Zigbee模块二、IXD 屏、存储器二和时钟电路二 ；以及为所述ARM9处理器二、存储器二和Zigbee模块二供电的电源二 ；所述ARM9处理器二负责接收信息数据，对信息数据进行显示及保存； 所述存储器二包括SDRAM和FLASH存储器，所述SDRAM和FLASH存储器实现所述ARM9 处理器二数据的缓存；所述时钟电路二为所述ARM9处理器二提供系统时钟；所述ARM9处理器二用于控制所述Zigbee模块二建立与前端采集装置的无线通信，接收信息数据，控制所述LCD屏显示信息数据并且将信息数据存储到所述存储器二中； 所述Zigbee模块二用于接收无线网络中传送的信息数据； 所述LCD屏用于显示收集到的信息数据。
2.根据权利要求1所述的便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统，其特征在于所述动态电阻仪为用于测量桥梁应变参数的动态应变仪。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统，其特征在于所述ARM9处理器一和ARM9处理器二均采用S3CM10处理器。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统，其特征在于所述Zigbee模块一 6采用的是IP-Linkl221-2163模块。
5.利用权利要求1所述便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统进行桥梁健康状态监测的方法，其特征在于该方法包括以下步骤a)将所述前端采集装置固定于桥梁应力控制截面处，并使所述动态电阻仪紧贴该控制截面；b)所述前端采集装置通过所述动态电阻仪采集桥梁应变参数信息，并打包信息数据， 控制所述Zigbee模块一将打包后的信息数据发送到无线网络中；c)所述接收装置通过所述Zigbee模块二接收桥梁应变信息数据，通过所述LCD屏对桥梁应变信息数据进行显示并且存储在所述存储器二中。
全文摘要
本发明涉及一种便携式低功耗无线桥梁健康状态监测系统及其监测方法。该系统由前端采集装置和接收装置组成，所述前端采集装置包括ARM9处理器一，与所述ARM9处理器一相连的Zigbee模块一、动态电阻仪、存储器一和时钟电路一，以及用于供电的电源一；所述接收装置包括ARM9处理器二，与所述ARM9处理器二相连的Zigbee模块二、LCD屏、存储器二和时钟电路二，以及用于供电的电源二。监测时将前端采集装置固定于桥梁应力控制截面处，采集桥梁应变参数信息，并打包信息数据，发送到无线网络中；接收装置接收信息数据进行显示并且存储。该系统可以对桥梁健康状况进行实时、长期监测，采集数据安全高效、功耗低并且便于携带。
文档编号G08C17/02GK102230782SQ20111006080
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者孙弋 申请人:陕西弋炀电子科技有限公司