智能远程无线无支架数显微位移监测系统的制作方法

智能远程无线无支架数显微位移监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能远程无线无支架数显微位移监测系统，尤其涉及一种无线传感器网络应用于物体微小位移监测系统。
【背景技术】
[0002]百分表、千分表是工程监测领域常用仪表，随着工程监测市场的不断扩大，百分表、千分表技术的研发和市场状况成为业内企业关注的焦点。根据市场调研，国内市场常用百分表、千分表使用都需要搭设人梯或人工支架近距离测读监测数据，这给工程现场监测带来了诸多不便，尤其是测量人员不易到达的地方或野外无人看守的地方，实际工程中近距离人工测读监测数据由于存在危险性、繁琐，使用不便，尤其是夜间野外作业使用较为困难、成本过高等原因渐渐被市场淘汰。而智能远程无线无支架数显微位移监测系统采用了移动通信网的分组无线业务(GPRS)，为这种简短的、瞬间性和频繁少量的数据传输提供了一种高效、低成本的途径。这种方法通过在无线传感器网络的汇聚节点安装GPRS硬件模块，把传感器采集的数据打包封装后通过TCP/IP协议接入GPRS网络，再由移动服务商转接到Internet网，通过网关到达监测中心的计算机上。该模式实时性好，无时延，但是由于移动公司对GPRS连接空闲时间做了一定的限制，当超过一定时间没有数据通信时，移动网关会自动断开通信连接，因此可以用基于GSM网络的手机短信激活GPRS连接，实现双路GPRS模式与GSM模式远程数据传输。还可启用GSM模式作为备用数据传输通道，把含有实时监测信息的短信发送到管理人员手机，确保管理人员得知实时监测数据。因此，这是一种能够解决当前远程监测物体微小位移的有效方法，通过实用的数据传输方式，在远距离、大面积的监测系统中具有广泛的应用前景。
[0003]与人工读测相比不仅极大提高了工作效率而且测读数据更为精准及时，在人员不易到达地区极大提高了工作人员的安全度和便捷性；与传统搭设支架相比，将操作方式改为智能远程无线无支架数显监测，不仅降低了成本而且提高了工作效率。智能远程无线无支架数显微位移监测系统可以通过远程计算机控制端控制数十个甚至上百个信号采集装置的数据采集和传输；同时测量环境温度、湿度、风速；智能远程无线无支架数显微位移监测系统具有低功耗、及时性、高可靠特点。简而言之，与常规监测手段相比，智能远程无线无支架数显微位移监测系统是一种安全性高、抗干扰能力强的智能远程监测技术；无线信号采集装置更换一次电池可连续监测约一年，因此在待检区域安装这套设备可实现远程长时间连续监测，比如桥隧长期健康监测、基坑施工监控、地铁两侧的楼宇微量倾斜监测常常需要安装这套设备来及时观测物体微小位移变化。
[0004]智能远程无线无支架数显微位移监测系统根据客户需要可选择长期监测，也可选择短期监测，即设即用，此外，它还具有低成本的特点，符合“低碳环保”的绿色生产概念，必然是未来该领域发展的最大趋势。

【发明内容】

[0005]本监测系统设计的原理是采用移动互联网技术以及无线传感技术，在现有百分表、千分表基础上，针对现行监测仪器的不足，提供了一种智能远程无线无支架数显微位移监测的方法。本方法大大降低了监测过程人力、物力的投入，能精确测量和自动存储待测工件每次受力前后的微位移变化值并可通过移动互联网实现远程数据的采集和传输；根据客户需求信号采集装置有两种精度可选择分别可达0.0lmm和0.0Olmm,精度设计以日本Mitutoyo数显百分表和台湾3E数显千分表标准设计，但成本低、使用方便、安全可靠。
[0006]发明通过以下技术方案实现:智能远程无线无支架数显微位移监测系统包括:多个置于待测物体监测点的信号采集装置，即微位移、风速、温度、湿度监测传感发射装置以及辅助设备计算机；所述信号采集装置的发射电路采用手机发射电路，它将采集到的数据转发至GPRS或GSM网，通过GPRS或GSM网将微位移传至计算机控制端，控制端通过GPRS或GSM网向各个信号采集装置发送数据采集传输指令。信号采集装置主要由LED显示模块、数据采集处理储存模块、电源模块、温度、湿度测感模块、风速测感模块及发射电路构成，其中温度、湿度、风速测感模块能自动将各自监测数据传至数据采集处理存储模块，微位移监测数据直接经传感电路传至数据采集处理存储模块，然后把已存储的数据打包封装后通过TCP/IP协议接入GPRS网络；GPRS或GSM网向移动运营商租用。测量时，将微位移传感系统固定在待测工件上，将信号采集装置固定在平衡板上，打开信号采集装置电源开关并进行置零调试，有位移信号产生即自动采集待测工件每次受力前后的微位移变化值，同时开通计算机进行有关技术参数设定，手机短信激活GPRS或GSM连接指令，即可连接信号采集装置与计算机进行数据采集和传输。
[0007]所述智能远程无线无支架数显微位移监测系统采用了移动通信网的分组无线技术实现远距离微位移及测量环境数据传输。
[0008]所述信号采集装置即微位移、风速、温度、湿度监测传感发射装置为带有光纤收发器无线监测探头，主要由LED显示模块、数据采集处理储存模块、电源模块、温度、湿度测感模块、风速测感模块及传输发射电路组成，实现微位移及测量环境的数据传输。
[0009]所述数据采集处理储存模块由单片机、A/D转换器及总线驱动器构成A/D转换器将信号采集装置采集到的模拟信号转换成数字信号，经单片机处理后传输至LED显示出来，同时把信号采集装置采集的数据打包封装后通过TCP/IP协议接入GPRS网络。
[0010]所述温度、湿度测感模块采用温度和湿度传感器，能够精确地测出工作环境中的温度和湿度并将监测数据传至数据采集处理存储模块。
[0011]所述风速测感模块采用风速测量传感器和感应电路组成，能精确地测出待测工件工作环境中的风速并将监测数据传至数据采集处理存储模块。
[0012]所述电源模块由电池及电源处理电路组成。电池为本监测系统提供能源，可以使用镍氢电池，也可以使用锂电池；电源处理电路将电池所提供电压调至单片机正常工作所需电压。
[0013]该智能远程无线无支架数显微位移监测系统，操作方便，易于维护。与现有的普通百分表、千分表相比，除具有普通百分表、千分表所有功能外，还具有下列优点:(I)可移动性，(2)安装便捷，(3)易于扩展，(4)自动记录储存并通过手机短信激活GPRS网传输监测数据。对于实际工程中的微位移监测极大拓展了百分表、千分表的应用范围。
【附图说明】
[0014]图1，本发明结构示意图。
[0015]1、钢丝绳，2、重锤，3、微位移监测传感发射装置，4、自动伸缩臂，5、平衡板，6、微位移监测传感发射装置发射的无线电波，7、计算机USB天线发射的无线电波，8、计算机USB天线，9、计算机
[0016]图2，某桥上设有加 载车检测示意图。
[0017]1、钢丝绳，2、重锤，3、微位移监测传感发射装置，4、自动伸缩臂，5、平衡板，6、微位移监测传感发射装置发射的无线电波，7、计算机USB天线发射的无线电波，8、计算机USB天线，9、计算机
[0018]图1说明:
[0019]1、钢丝绳:用来把待测工件的微小位移变化值等效传递给重锤。
[0020]2、重锤:用来把感应到的微小位移变化值等效传递给微位移监测传感发射装置。
[0021]3、微位移监测传感发射装置:用来采集微位移、温度、湿度、风速监测数据并将采集的数据打包封装后通过TCP/IP协议转发至GPRS网络。
[0022]4、自动伸缩臂:根据实际需要可多根串联起来使用，每根长度最长伸至1.5m，最短缩至0.3m。
[0023]5、平衡板:用来固定平衡自动伸缩臂。
[0024]6、微位移监测传感发射装置发射的无线电波:用来连接辅助设备计算机实现数据无线传输。
[0025]7、计算机USB天线发射的无线电波:用来连接微位移监测传感发射装置实现数据无线传输。
[0026]8、计算机USB天线:用来发射数据传输指令。
[0027]9、计算机:笔记本电脑。
[0028]图2说明:
[0029]1、钢丝绳:用来把待测工件的微小位移变化值等效传递给重锤。
[0030]2、重锤:用来把感应到的微小位移变化值等效传递给微位移监测传感发射装置。
[0031]3、微位移监测传感发射装置:用来采集微位移、温度、湿度、风速监测数据并将采集的数据打包封装后通过TCP/IP协议转发至GPRS网络。
[0032]4、自动伸缩臂:根据实际需要可多根串联起来使用，每根长度最长伸至1.5m，最短缩至0.3m。
[0033]5、平衡板:用来固定平衡自动伸缩臂。
[0034]6、微位移监测传感发射装置发射的无线电波:用来连接辅助设备计算机实现数据无线传输。
[0035]7、计算机USB天线发射的无线电波:用来连接微位移监测传感发射装置实现数据无线传输。
[0036]8、计算机USB天线:用来发射数据传输指令。
[0037]9、计算机:笔记本电脑。
【具体实施方式】
[0038]以桥梁健康长期在线监测系统为例。参见附图2:虚线是监测过程中计算机USB天线与信号采集装置收发系统发射的无线电波，图2中所示序号3是桥梁健康长期在线监测指定位置处的微位移、风速、温度、湿度的数据采集点。以京沪高速江苏段桥梁为例，据统计京沪高速江苏段大小桥梁共计百余座，这些桥梁在役时间已达15年需长期监控的点有几千个，采用其他任何通讯方式，将这几千个点同时与控制中心连接起来，人力和物力投资都十分巨大，尤其是在测量人员不易到达的地方进行有关技术参数采集不仅险性、繁琐而且所测数据可靠性势必降低。GPRS与GSM网是国家建设的公共数据传输平台，利用这个传输平台，可以节省核心通讯设施的资金投入，能够克服复杂环境和地域实现远程多通道数据传输。安装在待测物体相应部位信号采集装置的数据采集和发送包含微位移、温度、湿度、风速传感和发射模块，此模块类似一个普通手机的发射模块，它可以把信号采集装置采集的数据发射到GPRS或GSM网，GPRS或GSM网又将此数据传输至计算机，计算机通过GPRS或GSM网向各个微位移数据采集点发送控制指令，从而实现各个待测物体微位移变化值及测量环境的远程无线数据传输。
[0039]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组装和选配，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1.一种智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征在于，借助计算机网络实施智能远程监测，操控多个信号采集装置；智能远程无线无支架数显微位移监测系统包括:多个置于待测物体监测点的信号采集装置，一个远程计算机控制端，所述信号采集装置的发射电路采用手机发射电路，它将采集到的数据转发至GPRS或GSM网，通过GPRS或GSM网将微位移、温度、湿度、风速监测数据传至计算机控制端，控制端通过GPRS或GSM网向各个信号采集装置发送数据采集传输指令。2.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是所述信号采集装置带有光纤收发器无线监测探头。3.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是数据传输采用了移动通信网的分组无线技术实现远距离微位移等效传输。4.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是信号采集装置由LED显示模块，数据采集处理储存模块，电源模块，温度、湿度测感模块，风速测感模块及发射电路组成，实现微位移及测量环境的监测和数据采集并转发至GPRS或GSM网。5.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是数据采集处理储存模块由单片机、A/D转换器及总线驱动器构成A/D转换器将信号采集装置采集到的模拟信号转换成数字信号，经单片机处理后传输至LED显示模块，同时把信号采集装置采集的数据打包封装后通过TCP/IP协议接入GPRS网络。6.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是风速测感模块配有风速测量仪，能实时测出待测物体工作环境中的风速并将监测数据传至数据采集处理存储模块。7.根据权利要求1所述的智能远程无线无支架数显微位移监测系统，其特征是电源模块由电池及电源处理电路组成，电池为本监测系统提供能源，电源处理电路将电压调至单片机正常工作所需的电压。
【专利摘要】本发明涉及一种智能远程无线无支架数显微位移监测系统，借助计算机网络实施智能远程监测，操控多个信号采集装置；智能远程无线无支架数显微位移监测系统包括：多个置于待测物体监测点的信号采集装置，一个远程计算机控制端，所述信号采集装置的发射电路采用手机发射电路，它将采集到的数据转发至GPRS或GSM网，通过GPRS或GSM网将微位移、温度、湿度、风速监测数据传至计算机控制端，控制端通过GPRS或GSM网向各个信号采集装置发送数据采集传输指令。本发明特点：设备通用性高，成本低，高精准，维护费用低，安装调换便捷，大大降低了监测过程人力、物力投入，同时极大提高了工作效率和安全度，研究结果为监测领域工作带来巨大方便。
【IPC分类】G01D21/02, G08C17/02
【公开号】CN104881979
【申请号】CN201510204905
【发明人】聂志虎, 戴璐雅, 徐向荣, 钱静, 耿犟, 聂志豹, 戴国庆
【申请人】宁波福通检测科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月23日