一种基于物联网的桥梁健康监控系统的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于桥梁监测领域，涉及一种基于物联网的桥梁健康监控系统。
【【背景技术】】
[0002]桥梁在人们生活中起着重要作用，桥梁连接着公路与铁路，它们一起构成了四通八达的交通运输网络，为国民经济的稳定持续发展提供了可靠的保障。桥梁给我们生产生活带来了便利，但同时也存在着许多的安全隐患。桥梁经长期使用后，桥梁的刚度和承载能力会出现不同程度的衰减，所以对桥梁的健康参数监测变得尤为重要。长期以来，由于技术水平的限制，传统桥梁健康监测的数据传输主要采用有线电缆或专用无线网络方式，普遍存在着通信距离有限、安装造价高以及测量精度低等缺点，无法对数据进行有效的管理、显示、分析、评价乃至作为安全预警。同时，对于数量逐年增加的中小型桥梁，也因缺少较好的维护保养管理系统，导致维护管理不完善，致使大量本来可以继续使用的桥梁提前失去了它的功能，造成了很大的浪费。
【
【发明内容】
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[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于物联网的桥梁健康监控系统，实现数据准确、实时、高效的通信，保证监控系统进行正确的健康状态分析。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0005]包括分布在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的传感器模块，传感器模块连接数据采集模块，数据采集模块通过无线网络通信模块连接远程终端;其中，无线网络通信模块包括第一 GPRS无线网络通信模块和GSM无线网络通信模块。
[0006]进一步地，所述的传感器模块包括环境参数采集模块和结构参数采集模块。
[0007]进一步地，环境参数采集模块包括风速仪和温度传感器。
[0008]进一步地，结构参数采集模块包括位移传感器、应力传感器和加速度传感器。
[0009]进一步地，所述的数据采集模块包括MSP430F149微处理器，以及均与MSP430F149微处理器相连接的电源模块、传感器接口、复位模块、串口通信电路、FLASH存储器和JTAG调试接口。
[0010]进一步地，所述远程终端包括远程控制中心和手机;其中，远程控制中心包括依次连接的第二 GPRS无线网络通信模块、服务器和浏览器终端;第一 GPRS无线网络通信模块通过GPRS通信网络连接第二 GPRS无线网络通信模块;GSM无线网络通信模块通过GMS通信网络连接手机。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
[0012]本实用新型通过设置传感器模块，能够采集桥梁的健康监控参数，并传给数据采集模块，通过设置第一 GPRS无线网络通信模块和GSM无线网络通信模块，健康监控参数能够通过GPRS和GSM两种无线通讯模式从数据采集模块传送至远程终端，远程终端能够自动处理，进行相应分类;GPRS作为一种高速、高效和经济的无线系统，具有网络覆盖范围广、接入迅速、按流量计费、实时在线和没有任何布线的优点，实现监测系统数据准确、实时、高效的通信，同时与GSM配合，有效保证监测系统进行正确的健康状态分析，利于实现对桥梁进行实时监控，以及早确定桥梁的修养或养护策略。
[0013]进一步地，本实用新型的远程终端包括远程控制中心和手机，其中，远程控制中心便于实现查询桥梁的实时信息并进行远程实时监控;而且，当监管人员不在监控室时，管理人员可以通过手机实时了解桥梁的健康状况。
【【附图说明】】
[0014]图I是本实用新型的原理框图。
[0015]图2是本实用新型数据采集模块的总体结构图。
[0016]图3是本实用新型中无线模块传输流程图。
【【具体实施方式】】
[0017]下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
[0018]如图I所示，本实用新型包括分布在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的传感器模块，传感器模块连接数据采集模块，数据采集模块通过无线网络通信模块连接远程终端。
[0019]传感器模块包括环境参数采集模块和结构参数采集模块，环境参数采集模块包括风速仪和温度传感器，结构参数采集模块包括位移传感器、应力传感器和加速度传感器。
[0020]如图2所示，数据采集模块包括MSP430F149微处理器，以及均与MSP430F149微处理器相连接的电源模块、传感器接口、复位模块、串口通信电路、FLASH存储器和JTAG调试接口 ；电源模块用于为数据采集模块提供所需的稳定电压;传感器接口用于连接传感器模块，便于传感器模块将采集到的信息传给微处理器;复位模块用于复位以恢复正常的工作状态，防止电压不稳定，工作失稳；串口通信电路选择RS-232串口，通过无线网络通信模块连接远程终端。
[0021]无线网络通信模块包括第一GPRS无线网络通信模块和GSM无线网络通信模块;远程终端包括远程控制中心和手机，远程控制中心包括依次连接的第二 GPRS无线网络通信模块、服务器和浏览器终端。
[0022]其中，第一GPRS无线网络通信模块选择MD-609G GPRS DTU，并通过GPRS通讯网络连接第二 GPRS无线网络通信模块，通过TCP/IP协议栈将采集到的数据发送至远程控制中心。远程控制中心用于对数据进行接收、存储、分类，将接收到的数据通过ODBC接口存入服务器中的SQL数据库，浏览器终端的服务平台通过ODBC接口与SQL数据库通信，实现桥梁健康状态的监控诊断分析。同时实现用户在任何地方通过连接Internet的计算机使用用户名和密码登陆服务器网站，查询桥梁的实时信息并进行远程实时监控。
[0023]无线网络通信模块中的GSM无线网络通信模块通过GMS通讯网络连接手机。当监管人员不在监控室时，管理人员可以通过手机实时了解桥梁的健康状况。
[0024]如图3所示，无线网络通信模块发送数据时，首先无线网络通信模块初始化，PDP激活后无线网络通信模块与远程控制中心的计算机建立Socket连接，当GPRS信号好或者GPRS信号强度强于GSM信号强度时，通过GPRS通道将采集的数据进行发送，当GPRS信号不好或者GPRS信号强度弱于GSM信号强度时，通过GSM通道将采集的数据进行发送。
[0025]本实用新型主要的工作过程及原理:首先通过传感器模块采集桥梁的风速、温度、位移、应力和加速度等环境参数和结构参数，然后将该数据通过传感器接口传给数据采集模块的微处理器，微处理器通过第一 GPRS无线网络通信模块和第二 GPRS无线网络通信模块将桥梁的环境参数和结构参数上传到远程控制中心的服务器，服务器将各个传感器上传的参数数据进行分类，使得管理人员实时的对桥梁进行实时监控，为桥梁的运营管理、养护维修、可靠性评估以及科学研究提供依据。
[0026]本实用新型能够将桥梁的风速、温度、位移、应力和加速度等数据上传至服务器，服务器将上传的数据进行分类，使得管理人员实时的对桥梁进行实时监控，就是进行数据的测试、处理、诊断，分析结构预损伤，得到结构状态评估报告，依此为依据来确定修养、养护策略。该系统还具有实时预警功能，在监测数据超出预警值及突发事件情况下，系统能及时预警。本实用新型设计合理，自动化水平高，运行的稳定性和可靠性高，能够全面地监测桥梁的健康状况，实用性强，推广应用价值高。本实用新型还具有以下优点：
[0027]1、桥梁监测系统具有数据评估与预警管理功能，对监测到的数据进行分析处理，得出变形沉降的变化趋势;在监测数据超出预警值及突发事件情况下，系统能及时预警。
[0028]2、通过GSM(短消息通信）和GPRS(实时在线通信）两种无线通信模式，配合远程控制中心的服务器，GPRS作为一种高速、高效和经济的无线系统，具有网络覆盖范围广、接入迅速、按流量计费、实时在线和没有任何布线的优点，实现监测系统数据准确、实时、高效的通信，保证监测系统进行正确的健康状态分析。
[0029]3、该系统中服务器接收数据能够自动处理后并将数据存储至数据库，客户端可以对数据库中的数据进行处理、分析和显示，处理方便快捷。
【主权项】
1.一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，包括分布在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的传感器模块，传感器模块连接数据采集模块，数据采集模块通过无线网络通信模块连接远程终端;其中，无线网络通信模块包括第一 GPRS无线网络通信模块和GSM无线网络通信模块。2.如权利要求I所述的一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，所述的传感器模块包括环境参数采集模块和结构参数采集模块。3.如权利要求2所述的一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，环境参数采集模块包括风速仪和温度传感器。4.如权利要求2所述的一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，结构参数采集模块包括位移传感器、应力传感器和加速度传感器。5.如权利要求I所述的一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括MSP430F149微处理器，以及均与MSP430F149微处理器相连接的电源模块、传感器接口、复位模块、串口通信电路、FLASH存储器和JTAG调试接口。6.如权利要求I所述的一种基于物联网的桥梁健康监控系统，其特征在于，所述远程终端包括远程控制中心和手机;其中，远程控制中心包括依次连接的第二 GPRS无线网络通信模块、服务器和浏览器终端;第一 GPRS无线网络通信模块通过GPRS通信网络连接第二 GPRS无线网络通信模块;GSM无线网络通信模块通过GMS通信网络连接手机。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于物联网的桥梁健康监控系统，包括分布在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的传感器模块，传感器模块连接数据采集模块，数据采集模块通过无线网络通信模块连接远程终端；其中，无线网络通信模块包括第一GPRS无线网络通信模块和GSM无线网络通信模块。本实用新型通过传感器模块采集桥梁的健康监控参数，并传给数据采集模块，健康监控参数能够通过GPRS和GSM两种无线通讯模式从数据采集模块传送至远程终端；GPRS具有网络覆盖范围广、接入迅速和实时在线等优点，实现监测系统数据准确、实时、高效的通信，同时与GSM配合，利于实现对桥梁进行实时监控，以及早确定桥梁的修养或养护策略。
【IPC分类】G01D21/02, G08C17/02
【公开号】CN205156970
【申请号】CN201521020170
【发明人】阮祺, 王海英, 邱喜华, 梁鹏, 常肖, 吕东源
【申请人】长安大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月9日