本发明涉及一种钢支撑应力采集模块，应用于深基坑钢支撑轴力监测。
背景技术：
随着城市建设的发展，城市的空间资源日趋昂贵，许多工程通过向地下深层发展的方式以节约城市的空间资源。地铁工程通常采用了明挖基坑的方法施工。
内撑式基坑围护结构，具有结构简单，受力明确，施工可操作性强，进度快，钢支撑系统可循环利用等优点，得到了广泛的应用。多数地铁车站处于复杂地质条件和高风险的周围环境中，施工中往往需要严格控制基坑的稳定与变形。保证内支撑起到预加压的力学作用才能有效实现这一目标。因此，钢支撑内力监测成为实现这一目的的关键因素。
目前应用于基坑支撑轴力测量的传感器是轴力计，轴力计是一种振弦式传感器，振弦传感器具有灵敏度高，稳定性好，不受外界干扰等优点，在基坑监测领域有着广泛的应用。轴力计的采集装置为振弦采集仪，目前市场上的振弦采集仪一般为单通道振弦采集仪或者多通道振弦采集仪，而多通道振弦采集仪市场上常见的为8通道和16通道振弦采集仪。对于现场钢支撑监测使用的三弦轴力计，现在市场上没有合适的采集仪可以适应，无论使用单通道或多通道振弦采集仪都会造成成本的让费。而且现在使用的振弦采集仪均为有线传输方式，对于基坑开挖环境部署不适用，现场部署电缆极易被破坏。
技术实现要素：
本发明针对上述的问题，目的在于提供了一种钢支撑应力采集模块，该采集装置采用zigbee无线传输方式和锂电池供电方式，解决现场部署问题，采集装置的振弦通道数量适用于三弦轴力计，降低成本。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种钢支撑应力采集模块，它包括单片机、zigbee模块、存储模块、RTC时钟电路、电源管理电路、振弦采集模块、锂电池和外置太阳能充电板；
ZigBee模块通过串口与单片机连接，振弦采集模块与单片机连接，外置太阳能充电板通过航插电缆线与电源管理电路和锂电池连接，电源管理电路控制对锂电池的充电电流。
进一步的，钢支撑应力采集模块的振弦采集通道数为3个。
进一步的，所述的振弦采集模块由放大电路，信号处理电路和ADC转换电路组成。
进一步的，所述的ADC转换电路使用单片机系统的内部模数转换器。
本发明实现原理：一种钢支撑应力采集模块，主要由单片机系统、zigbee模块、存储模块、RTC时钟电路、电源管理电路、振弦采集模块和外置太阳能充电板组成。其中，单片机系统是使用MSP430单片机，MSP430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1uA左右，单片机的使用温度范围在-40℃到85℃，可以满足现场使用要求。钢支撑应力采集模块采用锂电池提供电源，电源管理电路为钢支撑应力采集模块的各个内部模块提供工作电源，并且通过外置太阳能充电板，控制对锂电池充电，使系统长期不断电，可长期在野外工作。RTC时钟电路，为钢支撑应力采集模块工作提供时间，并且可以在采集装置低功耗状态下通过闹钟唤醒采集模块，使采集模块在规定的时间工作。内置存储模块，用于存储采集的数据，避免无线数据传输造成数据丢失，导致采集数据不连续，影响测试结果。内置振弦采集模块，使钢支撑应力采集模块可以直接采集振弦传感器。钢支撑应力采集模块有3个通道振弦采集通道，可以直接连接三弦轴力计。钢支撑应力采集模块采用ZigBee无线传输方案，采集模块内置一个ZigBee模块，ZigBee模块通过串口与单片机连接。ZigBee网络由网关设备上电后自动创建，分布式采集节点侦测ZigBee网络创建后，自动加入网络，从而实现数据传输。
本发明的有益效果：
本发明解决了钢支撑应力监测中三弦轴力计监测问题，提出的钢支撑应力采集模块采用无线传输和锂电池供电方式，解决了现场采集模块布线的困难，钢支撑应力采集模块采用三个振弦采集通道，节约了监测成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明进行详细描述：
一种钢支撑应力采集模块，包含几个主要部分：单片机系统1、zigbee模块6、存储模块3、RTC时钟电路4、电源管理电路7、振弦采集模块2、锂电池5和外置太阳能充电板8组成。其中，振弦采集模块2与单片机系统1IO端口连接，振弦采集模块工作时，单片机系统1控制发送激励信号，然后采集振弦传感器频率值。RTC时钟电路4通过I2C总线与单片机系统1连接，单片机系统1工作时设置RTC时钟电路时间和闹钟，当单片机系统1进入低功耗模式后，RTC时钟电路4独立工作，当闹钟启动后，发送脉冲信号将单片机系统1唤醒开始采集工作。外置太阳能充电板8通过航插与电源管理电路7和锂电池5连接，电源管理电路7与锂电池5连接，电源管理电路7控制锂电池的充电电流。ZigBee模块6直接与单片机系统1连接，单片机系统1采集完成后，打开ZigBee模块6，将数据通过ZigBee网络发送至网关。
现场部署时，ZigBee模块6使用的天线应尽量远离大面积的金属平面及地面，安装设备时，要使天线距离金属管或者金属平面至少 10cm，安装位置至少离地面 1 米以上，并尽量减少天线之间的障碍物。然后打开分布式采集节点与网关后，可以在网关查看ZigBee的信号强度值，此时可以通过调节ZigBee模块6的天线部署位置，使ZigBee信号强度达到最优。天线部署完成后，应调节太阳能板朝向，使其可以有效的吸收光能，以保证锂电池一天内的有效充电时间。