一种基于无线网络传输的工程参数采集系统的制作方法

本实用新型涉及参数采集领域，具体而言，涉及一种基于无线网络传输的工程参数采集系统。

背景技术：

随着现代工业技术的进步，特大桥梁、超高建筑和超长隧道等大型工程越来越多。

大型建筑工程在建设施工和在役运行期间，受到地壳运动、温度变化、自然的侵蚀风化作用、复杂地质结构产生的内力变化等因素的影响，都会引发构造物的位移、应力、应变和裂缝变形等结构参数变化，这种变化过大时，会引起结构破坏，产生重大安全问题。

现有工程技术中对工程参数的采集，主要是利用测量设备到工程施工现场对所需要的参数进行手动采集，通过该种方法采集的参数只能体现某一个时刻该大型工程结构参数的情况。然而，人工测量耗时费力，间隔周期长；只有实时、连续不间断地对大型工程构造物进行工程参数测量，才能有效预防随时可能出现的结构安全隐患。现有工程技术中对工程参数的采集，主要是利用测量设备到工程施工现场对所需要的参数进行手动采集，通过该种方法采集的参数只能体现某一个时刻该大型工程结构参数的情况。然而，人工测量耗时费力，间隔周期长；只有实时、连续不间断地对大型工程构造物进行工程参数测量，才能有效预防随时可能出现的结构安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，以解决上述的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，包括：激光位移探头采集装置、应变计采集装置和裂缝计采集装置；

所述激光位移探头采集装置包括激光探头、第一采集电路和显示终端；

所述应变计采集装置包括应变计、第二采集电路和显示终端；

所述裂缝计采集装置包括裂缝计、第三采集电路和显示终端；

所述第一采集电路与所述激光探头电连接，用于将所述激光探头采集到的激光信号转换为第一数据信号；

所述第二采集电路与所述应变计电连接，用于将所述应变计采集到的第一频率信号转换为第二数据信号；

所述第三采集电路与所述裂缝计电连接，用于将所述裂缝计采集到的第二频率信号转换为第三数据信号；

所述第一采集电路、所述第二采集电路和所述第三采集电路均与所述显示终端连接；

所述显示终端，用于显示第一数据信号、第二数据信号和第三数据信号。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，还包括无线中继器；

所述无线中继器的输入口与所述第一采集电路电连接，所述无线中继器的输出口与显示终端电连接。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述第一采集电路包括第一串口转网口模块和第一处理器；

所述第一串口转网口模块包括W5200芯片、电阻R15、电容C1、电容C20和晶体振荡器Y3；

电阻R15的一端与W5200的1引脚连接，电阻R15的另一端与W5200的2引脚连接，晶体振荡器Y3并联在电阻R15的两端，电容C1和电容C20串联后并联在电阻R15的两端；

所述第一处理器包括芯片U14、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2；

晶体振荡器Y2的一端与芯片U14的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与芯片U14的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电容C33为20PF，C34为20PF，晶体振荡器Y2为8MHZ。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述第二采集电路包括第二串口转网口模块、第一频率采集模块和第二处理器；

所述第二串口转网口模块包括W5200芯片、电阻R15、电容C1、电容C20和晶体振荡器Y3；

电阻R15的一端与W5200的1引脚连接，电阻R15的另一端与W5200的2引脚连接，晶体振荡器Y3并联在电阻R15的两端，电容C1和电容C20串联后并联在电阻R15的两端；

所述第一频率采集模块包括电阻R47、电阻R48、电阻R50电容C4、电容C29、二极管J19；

电阻R47的一端接5V电压，另一端与电容C4串联构成回路，电阻R48、二极管J19与电阻R47串联构成回路，电阻R48、电阻R50、电容C29与电阻R47串联构成回路；

所述第二处理器包括STM32F051CB芯片、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2；

晶体振荡器Y2的一端与STM32F051CB芯片的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与STM32F051CB芯片的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电阻R47阻值为10K，电阻R48阻值为10K，电阻R50阻值为10K，电容C4为1uf/50V、电容C29为0.1uf、二极管J19为SMBJ6CA。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述第三采集电路包括电源模块、第二频率采集模块和第三处理器；

所述电源模块包括芯片U2、电阻R5、二极管D1、电容C11、电容C12、电感L1、二极管D2、电容C13、电容C14和电感L2；

二极管D2的阴极与芯片U2的2引脚连接，二极管D2的阳极接地，二极管D1的阴极与芯片U2的1引脚连接，二极管D1的阳极接地，电容C11并联在二极管D1的两端，电容C12并联在二极管D1的两端，电感L1的一端与芯片U2的2引脚连接，电感L1的另一端与VDD_3V3D连接，电感L2的一端与VDD_3V3D连接连接，电感L2的另一端与STM_3V3D连接，电容C14的一端与VDD_3V3D连接，另一端接地，电容C13并联在电容C14的两端；芯片U2的5引脚、6引脚、7引脚和8引脚均接地；

所述第二采集频率模块包括电阻R40、电阻R31、电阻R29、电阻R51、电阻R54、电容C40、三极管Q5和三极管Q6；

电阻R54的一端接5V电压，另一端与电容C40串联构成回路，电阻R51一端与R54串联，另一端与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极与电阻R29的一端连接，三极管Q5的基极与电阻R29的另一端连接，电阻R31的一端与三极管Q5的基极连接，另一端与三极管Q6的集电极连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极与电阻R40串联；

所述第三处理器包括STM32F051CB芯片、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2；

晶体振荡器Y2的一端与STM32F051CB芯片的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与STM32F051CB芯片的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电阻R40阻值为1K，电阻R31阻值为150K，电阻R29阻值为150K，电阻R51阻值为10K，电阻R54阻值为10K，电容C40为1uf/50V，电容C33为18PF，电容C34为18PF，晶体振荡器Y2为8MHZ。

优选的，上述自动化生产实训系统基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述激光位移探头采集装置还包括探头支架；

所述探头支架包括固定外壳和连接部，所述固定外壳和所述连接部转动连接；

所述激光探头设置在所述固定外壳内部，所述连接部通过螺钉与墙体连接。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述应变计采集装置还包括固定金属板；

所述应变计设置在所述固定金属板的一个表面上；

所述固定金属板设有安装孔，所述固定金属板通过所述安装孔与墙体螺纹连接。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述第一采集电路与4个所述激光探头连接。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述螺钉为塑料膨胀螺丝。

优选的，上述基于无线网络传输的工程参数采集系统中，所述应变计和所述裂缝计均通过环氧树脂系胶结剂设置在墙体上。

本实用新型提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，包括：激光位移探头采集装置、应变计采集装置和裂缝计采集装置。激光位移探头采集装置包括激光探头、第一采集电路和显示终端，应变计采集装置包括应变计、第二采集电路和显示终端，裂缝计采集装置包括裂缝计、第三采集电路和显示终端。其中，第一采集电路用于将激光位移探头采集到的激光信号转换为第一数据信号，第二采集电路用于将应变计采集到的第一频率信号转换为第二数据信号，第三采集电路用于将裂缝计采集到的第二频率信号转换为第三数据信号，显示终端用于实时显示第一数据信号、第二数据信号和第三数据信号。在大型工程建筑中，人们根据显示终端实时接收并显示的第一数据信号、第二数据信号和第三数据信号分析该大型工程存在安全隐患的可能性，以便及时采取应对措施。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统总体结构图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统第一串口转网口的部分电路图；

图3示出了本实用新型实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统第一处理器的部分电路图；

图4示出了本实用新型实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统第二采集模块的部分电路图；

图5示出了本实用新型实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统电源模块的电路图。

附图中数字代表意义如下：

10-激光位移探头

11-第一采集电路

20-应变计

21-第二采集电路

30-裂缝计

31-第三采集电路

40-显示终端

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件，可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员，在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例1提供了一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，包括：激光位移探头采集装置、应变计采集装置和裂缝计采集装置；

激光位移探头采集装置包括激光探头10、第一采集电路11和显示终端40；

应变计采集装置包括应变计20、第二采集电路21和显示终端40；

裂缝计采集装置包括裂缝计30、第三采集电路31和显示终端40；

第一采集电路11与激光探头10电连接，用于将激光探头10采集到的激光信号转换为第一数据信号；

第二采集电路21与应变计20电连接，用于将应变计20采集到的第一频率信号转换为第二数据信号；

第三采集电路31与裂缝计30电连接，用于将裂缝计30采集到的第二频率信号转换为第三数据信号；

第一采集电路11、第二采集电路21和第三采集电路31均与显示终端40无线连接；

显示终端40，用于显示第一数据信号、第二数据信号和第三数据信号。

具体的如图1所示，上述激光探头采集装置中，一个第一采集电路11最多可与4个激光探头10相连接。在高层建筑中，由于受到不同楼层空间距离的限制，第一采集电路的数量可为多个。例如，一个楼层中设置了最多4个的激光探头10，4个激光探头10均可连接到一个第一采集电路11中；当一个楼层设置的激光探头数量多于4个时，此时可采用多个第一采集电路，多个第一采集电路均与显示终端40连接。激光探头设置在第一采集电路上的数量和第一采集电路的数量可根据工程实际情况进行设置。需要强调的是，每个第一采集电路均设置了唯一的IP地址，显示终端40显示第一数据信号的过程需要利用每个第一采集电路上唯一的IP地址。

激光探头10与第一采集电路11有线连接，第一采集电路的网口直接与显示终端40连接，采集终端40发送采集指令到第一采集电路11上，第一采集电路11通过232协议将采集指令发送至激光探头10，此时，激光探头10采集激光信号，第一采集电路11接收激光信号，并将激光信号转换为第一数据信号，第一数据信号发送给采集终端40，并在采集终端40中显示。

其中，激光探头10通过探头支架固定在墙体上，该探头支架主要包括两部分：固定外壳和连接部。激光探头10固定在固定外壳内部，固定外壳与连接部转动连接，连接部通过螺钉与墙体连接，如此，激光探头发射激光的方向可通过手动调整。

同理，应变计采集装置中，一个第二采集电路21最多可与4个应变计20相连接。应变计通过环氧树脂系胶结剂设置在墙体上。设置在墙体上的方式有两种：第一种，将应变计20直接设置在墙体的表面上，该种方法首先需要将应变计20固定在国定金属板上，该固定金属板设置有安装孔，应变计20通过安装孔与墙体进行螺纹连接。第二种，将应变计20直接设置在墙体内部。应当注意的是，上述两种固定应变的设置方式需要根据应变计的型号进行选择，选择适合该种型号的固定方式。

应变计20设置在第二采集电路上的数量和第二采集电路21的数量可根据工程实际情况进行设置。每个第二采集电路21都设置有唯一的IP地址，其与应变计20为有线连接，与显示终端40通过网口进行连接。采集过程中，显示终端40发送采集指令到第二采集电路21，第二采集电路21给应变计20一个瞬间的高脉冲(高脉冲幅值可达380V)，应变计采集第一频率信号，第二采集电路21将第一频率信号转换为第二数据信号，第二数据信号发送给采集终端40，并在采集终端40中显示。

同理，裂缝计采集装置中，一个第三采集电路31最多可与4个裂缝计30相连接。裂缝计通过环氧树脂系胶结剂设置在墙体上。设置在墙体上的方式有两种：第一种，将裂缝计30直接设置在墙体的表面上，该种方法首先需要将裂缝计30固定在国定金属板上，该固定金属板设置有安装孔裂缝计30通过安装孔与墙体进行螺纹连接。第二种，将裂缝计30直接设置在墙体内部。应当注意的是，上述两种固定应变的设置方式需要根据裂缝计30的型号进行选择，选择适合该种型号的固定方式。

裂缝计30设置在第三采集电路上的数量和第三采集电路31的数量可根据工程实际情况进行设置。每个第三采集电路31都设置有唯一的IP地址，其与裂缝计30为有线连接，与显示终端40通过网口进行连接。采集过程中，显示终端40发送采集指令到第三采集电路31，第三采集电路31给裂缝计30一个瞬间的高脉冲(高脉冲幅值可达380V)，裂缝计30采集第二频率信号，第三采集电路31将第二频率信号转换为第三数据信号，第三数据信号发送给采集终端40，并在采集终端40中显示。

上述显示终端40为个人电脑。

上述用于固定激光探头10、应变计20和裂缝计30的螺钉为塑料膨胀螺丝，该塑料膨胀螺丝具有不易生锈、容易安装、配色方便、绝缘性好和韧性强的优点，适用于大型工程建筑可能遇到的恶劣环境情况。

本实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，还包括无线中继器；

无线中继器的输入口与第一采集电路11电连接，无线中继器的输出口与显示终端40电连接。

当工程参数采集的距离比较长时，第一采集电路11、第二采集电路21和第三采集电路31与显示终端40直接有线连接的方式可行性较低，此时，通过无线中继器可解决该问题。

上述无线中继器可为多个，当激光探头采集装置采集参数的路线较长时，将无线中继器与第一采集电路11连接，多个无线中继器可顺序进行无线连接，设置在末端无线中继器与显示终端40有线连接。通过该种方式，不仅解决了远距离传输的问题，还保证了第一信号数据传递的准确性。

同理，上述无线中继器也可使用在应变计采集装置和裂缝计采集装置中，其连接方式与激光探头采集装置的连接方式相同。

本实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，第一采集电路11包括第一串口转网口模块和第一处理器。

具体的，第一串口转网口模块包括W5200芯片、电阻R15、电容C1、电容C20和晶体振荡器Y3。该部分的电路图如图2所示，电阻R15的一端与W5200的1引脚连接，电阻R15的另一端与W5200的2引脚连接，晶体振荡器Y3并联在电阻R15的两端，电容C1和电容C20串联后并联在电阻R15的两端；

第一处理器包括芯片U14、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2。该部分电路图如图3所示，晶体振荡器Y2的一端与芯片U14的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与芯片U14的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电容C33为20PF，C34为20PF，晶体振荡器Y2为8MHZ。

本实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，第二采集电路21包括第二串口转网口模块、第一频率采集模块和第二处理器；

第二串口转网口模块包括W5200芯片、电阻R15、电容C1、电容C20和晶体振荡器Y3，电阻R15的一端与W5200的1引脚连接，电阻R15的另一端与W5200的2引脚连接，晶体振荡器Y3并联在电阻R15的两端，电容C1和电容C20串联后并联在电阻R15的两端；

第一频率采集模块包括电阻R47、电阻R48、电阻R50电容C4、电容C29、二极管J19，电阻R47的一端接5V电压，另一端与电容C4串联构成回路，电阻R48、二极管J19与电阻R47串联构成回路，电阻R48、电阻R50、电容C29与电阻R47串联构成回路；

第二处理器包括STM32F051CB芯片、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2，晶体振荡器Y2的一端与STM32F051CB芯片的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与STM32F051CB芯片的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电阻R47阻值为10K，电阻R48阻值为10K，电阻R50阻值为10K，电容C4为1uf/50V、电容C29为0.1uf、二极管J19为SMBJ6CA。

本实施例1提供的一种基于无线网络传输的工程参数采集系统，第三采集电路31包括电源模块、第二频率采集模块和第三处理器；

电源模块包括芯片U2、电阻R5、二极管D1、电容C11、电容C12、电感L1、二极管D2、电容C13、电容C14和电感L2，具体电路结构如图5所示。

二极管D2的阴极与芯片U2的2引脚连接，二极管D2的阳极接地，二极管D1的阴极与芯片U2的1引脚连接，二极管D1的阳极接地，电容C11并联在二极管D1的两端，电容C12并联在二极管D1的两端，电感L1的一端与芯片U2的2引脚连接，电感L1的另一端与VDD_3V3D连接，电感L2的一端与VDD_3V3D连接连接，电感L2的另一端与STM_3V3D连接，电容C14的一端与VDD_3V3D连接，另一端接地，电容C13并联在电容C14的两端；芯片U2的5引脚、6引脚、7引脚和8引脚均接地；

第二采集频率模块包括电阻R40、电阻R31、电阻R29、电阻R51、电阻R54、电容C40、三极管Q5和三极管Q6。该部分电路图如图4所示，电阻R54的一端接5V电压，另一端与电容C40串联构成回路，电阻R51一端与R54串联，另一端与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的发射极与电阻R29的一端连接，三极管Q5的基极与电阻R29的另一端连接，电阻R31的一端与三极管Q5的基极连接，另一端与三极管Q6的集电极连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极与电阻R40串联；

第三处理器包括STM32F051CB芯片、电容C33、电容C34和晶体振荡器Y2，晶体振荡器Y2的一端与STM32F051CB芯片的5引脚连接，晶体振荡器Y2的另一端与STM32F051CB芯片的6引脚连接，电容C33和电容C34串联后再与晶体振荡器Y2并联；

电阻R15阻值为1M欧，电容C1为18PF，电容C20为18PF，晶体振荡器Y3为25MHZ，电阻R40阻值为1K，电阻R31阻值为150K，电阻R29阻值为150K，电阻R51阻值为10K，电阻R54阻值为10K，电容C40为1uf/50V，电容C33为18PF，电容C34为18PF，晶体振荡器Y2为8MHZ。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。