一种基于物联网云技术的梁构件监测方法及其监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动监测系统，尤其涉及一种基于物联网云技术的梁构件监测方 法及其监测系统。
【背景技术】
[0002] 当梁受到集中力时梁会发生弯曲变形，按照材料力学的原理对梁进行力学分析， 分别用到梁的弯曲变形挠度计算方法、动载荷解决问题的原理，确定梁的最大挠度位置，对 梁进行受力分析，从而确定电阻应变片传感器的最佳安装位置。运用电阻应变片变形后电 阻发生变化的原理和惠斯通电桥原理建立受力和位移变化量的电桥电路，电路采用信号反 馈原理减少失真，提高增益稳定性，通过信号放大电路、模拟转数字电路，将电桥电路采集 的微信号放大、转换、处理后传输给传感器。传感器通过互联网技术、无线传输和RS485传 输方式将检测数据上传到云服务平台，云服务平台对数据进行处理、分析，判断各点的受力 情况，同时根据系统接收的数据和域值之间比较，将处理信息传递给使用者，从而实现软反 馈信息处理。
[0003] 按照材料力学的原理对梁进行力学分析，设计护栏等梁构件的结构，利用梁的变 形原理将梁的相关构件通过传感、网络连接到云服务平台中，分析梁的受力情况，并进行相 应的反馈处理，从而实现梁构件的物联网应用。
[0004] 护栏构件的结构设计目的是在相同的集中力或分布力的作用下，让梁发生最大弯 曲变形，从而确定传感器的最佳安装位置，以确保将变形梁的微小变形通过传感器测量出 来，通过梁的变形受力分析判断力的大小，是否超过梁构件的许用应力或最大冲击应力，将 实时数据通过物联网络传输给系统，系统对数据进行处理后将反馈数据返回到控制中心， 从而及时采取相应的保护措施，以保证梁在安全受力范围内的正常工作，确保梁构件的安 全性。
[0005] 市场大部分护栏采用触碰开关或干簧管反馈信号，只有在外力没有达到一定触发 极限时，才能触发。而且制作工艺和材料不同，导致反应灵敏度不高。
[0006] 部分护栏设备采用传感器直接发信息给报警设备的原理，在连接线被破坏，传感 器被破坏或自身损坏后，无法及时反馈信息，导致无法报警的现象。
[0007] 现有的护栏报警器，大部分是单独报警，或将每个传感器线连接到控制室，使得人 力和物力的浪费。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种灵敏度高、方便监控的基于物联网云技术 的梁构件检测方法及其监测系统。
[0009] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于物联网云技术的梁构件监测 方法，包括以下步骤：
[0010] S101、将电阻应变片设置于梁构架底部最大挠度处，并将所述电阻应变片接入电 桥构成电桥电路；
[0011] S102、通过电阻应变片采集梁构件的形变信息，将所述形变信息转换为电信号；
[0012]S103、将所述电信号转换为数字信号，并将所述数字信号带入预设函数算出对应 的梁构件承受的压力大小；
[0013]S104、将所述压力大小与预设的阈值比对，并生成比对结果；
[0014]S105、云服务器以多线程、轮询的方式发出询问指令，以获得所述比对结果；
[0015]S106、云服务器根据获得的所述比对结果生成反馈信号并反馈至管理终端。
[0016] 所述反馈信号包括状态信息，所述状态信息包括正常状态和异常状态，所述状态 信息以文字、图片、声音或其组合的形式反馈至管理终端。
[0017] 所述步骤S103中，将所述电信号放大后再转换为数字信号。
[0018] 在所述步骤S105中，所述对比结果以心跳包的形式发送给所述云服务器，发送的 方式为通过无线传输。
[0019] 采用上述方法的有益效果是：所述云服务器以多线程、轮询的方式发出询问指令， 可以同时获得多个梁构件的信息；
[0020] 将电信号放大后再转换为数字信号可以减小测量误差，同时达到精确的测量效 果。
[0021] 以无线传输的方式与云服务器连接可以最大程度的减少布线，提高传输效率；
[0022] 以心跳包的形式发送给云服务器可以在接收状态信息的同时监测每个检测装置 以及处理装置是否处于正常工作状态。
[0023] 为解决上述技术问题，本发明中一种基于物联网云技术的梁构件检测系统，包括 多个检测装置、多个处理装置、云服务器和管理终端；
[0024] 所述检测装置包括电桥电路，所述电桥电路包括电阻应变片，所述电阻应变片用 于检测梁构件的形变信息，所述电桥电路通过电阻应变片将所述形变信息转换为电信号；
[0025] 所述处理装置还包括A/D转换模块和CPU，所述A/D转换模块将所述电信号转换为 数字信号，并将其发送给CPU，所述CPU将所述数字信号的数值带入预设的函数，从而算得 对应的梁构件的受力大小；所述CPU将所述梁构件受力大小与预设的阈值进行比对得到比 对结果；
[0026] 所述云服务器向CPU发出询问指令，所述CPU将所述比对结果反馈给所述云服务 器。
[0027] 所述电桥电路包括两个完全一样的电阻应变片R1和电阻应变片R2,以及两个阻 值相等的匹配电阻R3和匹配电阻R4，所述电阻应变片R1、电阻应变片R2、匹配电阻R3和匹 配电阻R4顺次首尾相连，组成电桥的个臂；
[0028] 所述电阻应变片R1与匹配电阻R4的公共端a连接直流电源的一端、所述电阻应 变片R2与匹配电阻R3的公共端b连接直流电源的另一端；所述电阻应变片R1与电阻应变 片R2的公共端c连接电压表的一端，所述匹配电阻R3与匹配电阻R4的公共端d连接电压 表的另一端。
[0029] 所述公共端a、b之间连接有用于滤波的电容C1。
[0030] 所述处理装置还包括放大电路，所述放大电路用于将所述电桥电路采集的电信号 进行放大。
[0031] 还包括多个无线发送模块，每个所述处理装置连接无线发送模块，将所述比对结 果通过无线发送模块发送给所述云服务器。
[0032] 所述电阻应变片R1和电阻应变片R2的其中一个设置在梁结构底部最大挠度处， 另一个作为对照设置在梁结构的侧面。
[0033] 采用上述系统的有益效果是：本发明采用电阻应变片为测量传感器，同时运用惠 斯通电桥、运算器使采集的数据更加精确，能够采集到护栏梁构件的微小受力变化，使传感 器的灵敏度更高。
[0034] 本发明采用云服务平台对传感器进行心跳包监测，当采集数据为零（电阻应变片 线路被破坏或自身损坏）、或传感器没有回应的（传感器被断电或自身损坏），服务云平台 马上发出反馈信息给使用者。
[0035] 本发明的护栏传感器都有唯一的地址，使用RS485总线和WIFI-RS485服务器传 输信息，采用就近、少穿线、多连接的原则，以最短的RS485总线连接最多传感器，使用无线 WIFI-RS485服务器避免所以RS485总线必须回到控制室，节约材料和人工。并能和实际的 护栏一一对应，能够准确定位。
[0036] 进一步，所述反馈信号包括状态信息，所述状态信息包括正常状态和异常状态，所 述状态信息以文字、图片、声音或其组合的形式反馈至管理终端。
[0037] 采用上述进一步方案的有益效果是，用简洁明了的方式将所述梁构件的实时状态 反馈给管理终端，为保证客户不同的需要，可以使用不同的形式提示用户。
[0038] 采用上述进一步方案的有益效果是，由于梁构件的形变一般很微小，即使使用应 变片也难以获得较大的电压波动，故而使用放大电路，以增强其灵敏度。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明实施例1一种基于物联网云技术的梁构件监测方法的流程图；
[0040] 图2为本发明实施例2-种基于物联网云技术的梁构件检测系统的连接结构示意 图；
[0041] 图3为本发明实施例3护栏监测的连接结构示意图；
[0042] 图4为本发明实施例3电桥电路的