一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其包括傳感器接口電路、無線通信電路、微處理電路和電源管理電路，傳感器接口電路包括至少兩個(gè)接口，接口的輸入端與外接傳感器相連接，用于接收外接傳感器采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，微處理電路分別與傳感器接口電路和無線通信電路相連接。本實(shí)用新型可監(jiān)測(cè)土木結(jié)構(gòu)多種不同的物理量，監(jiān)測(cè)更全面準(zhǔn)確，其體積小、易布設(shè)、易拆裝、功耗低、可靠性高。
【專利說明】—種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是用探測(cè)到的響應(yīng)，結(jié)合系統(tǒng)的特性分析，來評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)損傷的嚴(yán)重性、定位損傷位置以及給出修復(fù)策略等。結(jié)構(gòu)的狀況是由分析采集到的信號(hào)獲得的，因此，信號(hào)采集技術(shù)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的前提。同時(shí)，傳感器系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，是信號(hào)采集技術(shù)的必要手段。
[0003]目前，土木工程健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域常用的傳感器包括加速度計(jì)、應(yīng)變計(jì)、位移計(jì)、溫度計(jì)、風(fēng)速風(fēng)向儀、傾角計(jì)等。通常情況下，系統(tǒng)采用有線傳輸方式實(shí)現(xiàn)傳感器的信號(hào)采集。這種方式接線復(fù)雜、布線繁瑣、信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸誤差大、后期維護(hù)費(fèi)用高昂，給工程中的應(yīng)用帶來的諸多不便。
[0004]另外，土木工程領(lǐng)域傳感器種類多樣，且將待測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為被測(cè)信號(hào)的形式也不盡相同，如模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等。對(duì)這些信號(hào)的采集、處理和傳輸通常需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，包括相應(yīng)硬件設(shè)計(jì)、軟件編制，增加了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的繁瑣性，目前尚沒有一種通用的技術(shù)手段。
[0005]因此，一種穩(wěn)定性更高、信息采集準(zhǔn)確、信號(hào)傳輸迅速、中心處理可靠、布設(shè)工藝方便，用于多類型傳感器的土木工程健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)亟待提出。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種性能優(yōu)越、安裝簡(jiǎn)便的用于結(jié)構(gòu)整體、局部以及環(huán)境性態(tài)監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可采集到多種不同類型傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)更全面準(zhǔn)確，兼容性好，體積小，易布置，易拆裝，功耗低，可靠性高。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，包括傳感器接口電路、無線通信電路、微處理電路和電源管理電路，傳感器接口電路包括至少兩個(gè)接口，接口的輸入端與外接傳感器相連接，用于接收外接傳感器采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，微處理電路分別與傳感器接口電路和無線通信電路相連接。
[0009]本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)包括傳感器接口電路、無線通信電路、微處理電路和電源管理電路。
[0010]傳感器接口電路包括至少兩個(gè)接口，接口的輸入端與外接傳感器相連接，用于接收外接傳感器采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過傳感器接口電路與多個(gè)不同類型的外接傳感器連接，用于接收外接傳感器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，多個(gè)不同類型的外接傳感器包括:壓電加速度計(jì)、力平衡加速度計(jì)、機(jī)械式風(fēng)速儀、模擬信號(hào)傾角計(jì)、振弦式應(yīng)變計(jì)、數(shù)字式溫度計(jì)、三維超聲風(fēng)速儀、數(shù)字信號(hào)傾角計(jì)及電容雨量計(jì)，可監(jiān)測(cè)多種不同類型的物理量，監(jiān)測(cè)的范圍更廣，更準(zhǔn)確。
[0011]微處理電路與傳感器接口電路連接，傳感器接口電路將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞給微處理電路，微處理電路對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲(chǔ)。
[0012]無線通信電路包括無線接收電路和無線發(fā)送電路，無線通信電路與微處理電路相連接，負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)與控制中心之間的通信聯(lián)系，無線接收電路用于接收控制中心發(fā)送的控制信號(hào)，無線發(fā)送電路用于將分析處理后的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給控制中心。
[0013]電源管理電路分別與傳感器接口電路、微處理電路和無線通信電路連接，用于對(duì)傳感器接口電路、微處理電路、無線通信電路供電。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其利用無線通信的方法解決了傳統(tǒng)有線傳輸方式接線復(fù)雜、布線繁瑣、信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸誤差大、后期維護(hù)不便等缺點(diǎn)，同時(shí)本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)可通用于監(jiān)測(cè)多個(gè)不同的物理量，故一個(gè)地點(diǎn)只需一個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)就可完成多個(gè)不同物理量的監(jiān)測(cè)，更易控制。
[0015]作為優(yōu)選的方案，微處理電路包括:微處理芯片、調(diào)理電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器，微處理芯片分別與調(diào)理電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器相連接。
[0016]采用上述優(yōu)選的方案，微處理電路采用微處理芯片、調(diào)理電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型無線傳感節(jié)點(diǎn)的工作，可靠性高。微處理芯片用于控制無線傳感節(jié)點(diǎn)中的各個(gè)電路進(jìn)行工作；調(diào)理電路負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和調(diào)理；時(shí)鐘電路為無線傳感節(jié)點(diǎn)提供實(shí)時(shí)的時(shí)鐘管理功能；存儲(chǔ)器用于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0017]作為優(yōu)選的方案，傳感器接口電路包括:模擬信號(hào)接口電路，模擬信號(hào)接口電路的輸入端與模擬外接傳感器連接，用于接收模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)字信號(hào)接口電路，數(shù)字信號(hào)接口電路的輸入端與數(shù)字外接傳感器連接，用于接收數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0018]采用上述優(yōu)選的方案，由于外接傳感器將被檢測(cè)的物理量可轉(zhuǎn)化為不同形式的數(shù)據(jù)，如模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。針對(duì)不同形式的數(shù)據(jù)，采用不同的采集、處理和傳輸通道。故模擬信號(hào)接口電路用于采集模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)接口電路用于采集數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，故本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)可通用于不同形式的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0019]作為優(yōu)選的方案，模擬信號(hào)接口電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量。
[0020]采用上述優(yōu)選的方案，為了微處理電路對(duì)模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更好分析和處理，在模擬信號(hào)接口電路里首先將模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量。
[0021]作為優(yōu)選的方案，調(diào)理電路包括:模擬信號(hào)調(diào)理電路，模擬信號(hào)調(diào)理電路與模擬信號(hào)接口電路的輸出端連接；數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路，數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)字信號(hào)接口電路的輸出端連接。
[0022]采用上述優(yōu)選的方案，對(duì)于不同形式的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用不同的調(diào)理電路調(diào)理，以便微處理芯片分析和處理。雖然模擬信號(hào)接口電路已經(jīng)將模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，但是其與直接從外接傳感器得到的數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)仍存在不同，故采取模擬信號(hào)調(diào)理電路與數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路分別對(duì)模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)理，以便后續(xù)微處理芯片處理。
[0023]作為優(yōu)選的方案，微處理電路還包括GPS電路，GPS電路與微處理芯片相連接。
[0024]采用上述優(yōu)選的方案，微處理電路還包括GPS電路，GPS電路與微處理芯片相連接，用于為無線傳感節(jié)點(diǎn)提供同步時(shí)鐘功能和定位功能。采用GPS同步時(shí)鐘功能，便于記錄不同時(shí)刻無線傳感節(jié)點(diǎn)所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，GPS電路還具有準(zhǔn)確的定位功能，可以對(duì)無線傳感節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，便于控制中心進(jìn)行控制。同時(shí)，將無線傳感節(jié)點(diǎn)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)進(jìn)行同一綁定，將綁定后的信息傳輸給存儲(chǔ)器或控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)，便于控制中心后續(xù)統(tǒng)一的分析和處理不同節(jié)點(diǎn)不同時(shí)刻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0025]作為優(yōu)選的方案，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括過濾放大電路，過濾放大電路的輸入端與外接傳感器連接，過濾放大電路的輸出端與傳感器接口電路的接口輸入端連接。
[0026]采用上述優(yōu)選的方案，各個(gè)外接傳感器間存在著或多或少的信號(hào)影響，為了獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，無線接口電路的接口與外接傳感器間通過過濾放大電路相連接，過濾放大電路可以有效放大該接口所連接的外接傳感器采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將其他接口上的外接傳感器的干擾信號(hào)過濾。通過過濾放大電路，可以得到更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0027]作為優(yōu)選的方案，無線通信電路采用ZigBee協(xié)議2.4GHz的載波頻段傳輸數(shù)據(jù)。
[0028]采用上述優(yōu)選的方案，采用ZigBee協(xié)議2.4GHz的載波頻段傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速率更快，無線傳感節(jié)點(diǎn)體積更小。
[0029]作為優(yōu)選的方案，電源管理電路對(duì)電壓采用兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)，第一級(jí)采用直流電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)3.7V到15V的轉(zhuǎn)變，第二級(jí)采用低壓差線性穩(wěn)壓器芯片實(shí)現(xiàn)±15V到±12V的轉(zhuǎn)變。
[0030]采用上述優(yōu)選的方案，無線傳輸節(jié)點(diǎn)中的各個(gè)電路的供電電壓不同，電源管理電路對(duì)電壓設(shè)計(jì)采用了兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)，以便對(duì)不同供電電壓的各個(gè)電路進(jìn)行供電，提高各電路電壓的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)整體電路圖。
[0032]圖2是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中模擬信號(hào)接口電路電路圖。
[0033]圖3是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中數(shù)字信號(hào)接口電路電路圖。
[0034]圖4是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中微處理電路電路圖。
[0035]圖5是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)器電路圖。
[0036]圖6是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中無線通信電路電路圖。
[0037]圖7是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中GPS電路電路圖。
[0038]圖8是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖。
[0039]圖9是本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)中電源管理電路電路圖。
[0040]其中:1外接傳感器；2模擬信號(hào)接口電路；3數(shù)字信號(hào)接口電路；4模擬信號(hào)調(diào)理電路；5數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路；6時(shí)鐘電路；7GPS電路；8微處理芯片；9存儲(chǔ)器；10無線接收電路；11無線發(fā)送電路；12電源管理電路。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0042]為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，如圖1-9所示，在本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)的其中一些實(shí)施例中，
[0043]一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)包括:傳感器接口電路、模擬信號(hào)調(diào)理電路4、數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路5、時(shí)鐘電路6、GPS電路7、微處理芯片8、存儲(chǔ)器9、無線接收電路10和無線發(fā)送電路11。
[0044]如圖2和圖3所示，由于外接傳感器種類不同將待測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為被測(cè)信號(hào)的形式也不盡相同，傳感器接口電路包括模擬信號(hào)接口電路2和數(shù)字信號(hào)接口電路3。模擬信號(hào)接口電路3包括:多路選擇器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多路選擇器可對(duì)接口通道進(jìn)行選擇，模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)將采集到的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬信號(hào)接口電路2提供8個(gè)模擬信號(hào)接口，數(shù)字信號(hào)接口電路3提供2個(gè)數(shù)字信號(hào)接口。
[0045]傳感器接口電路與不同類型的外接傳感器I連接，外接傳感器I包括:壓電加速度計(jì)、力平衡加速度計(jì)、機(jī)械式風(fēng)速儀、模擬信號(hào)傾角計(jì)、振弦式應(yīng)變計(jì)、數(shù)字式溫度計(jì)、三維超聲風(fēng)速儀、數(shù)字信號(hào)傾角計(jì)及電容雨量計(jì)，可監(jiān)測(cè)多種不同類型的物理量，監(jiān)測(cè)的范圍更廣，更準(zhǔn)確。使用傳感器接口電路與外接傳感器I相連接，將多個(gè)不同類型的外接傳感器I采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給無線傳感節(jié)點(diǎn)，與傳統(tǒng)只采集單一信號(hào)的傳感節(jié)點(diǎn)相比，可監(jiān)測(cè)的范圍更廣，性能更優(yōu)越。
[0046]模擬信號(hào)接口電路2的輸出端與模擬信號(hào)調(diào)理電路4連接，數(shù)字信號(hào)接口電路3的輸出端與和數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路5連接。模擬信號(hào)接口電路2雖然內(nèi)部設(shè)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量，但是其與直接從外接傳感器I得到的數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)仍存在不同，故采取模擬信號(hào)調(diào)理電路4與數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路5分別對(duì)模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)理，以便后續(xù)微處理芯片8處理。
[0047]微處理芯片8分別與模擬信號(hào)調(diào)理電路4、數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路5、時(shí)鐘電路、GPS電路7、存儲(chǔ)器9、無線接收電路10和無線發(fā)送電路11相連接。
[0048]如圖4所示，微處理芯片8采用MSP430F5438處理器芯片，通過對(duì)該芯片進(jìn)行程序編寫和燒錄，來控制整個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)工作，控制其他各個(gè)電路進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的采集、處理、轉(zhuǎn)換和發(fā)送等任務(wù)。
[0049]如圖8所示，時(shí)鐘電路6與微處理芯片8相連接，用于為無線傳感節(jié)點(diǎn)提供實(shí)時(shí)的時(shí)鐘管理功能，便于微處理芯片對(duì)其他各個(gè)電路及電路的控制
[0050]如圖7所示，GPS電路7可以提供無線傳感節(jié)點(diǎn)同步時(shí)鐘功能和定位功能。為了使本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)具有更準(zhǔn)確的時(shí)鐘功能，采用GPS同步時(shí)鐘功能，便于記錄不同時(shí)刻無線傳感節(jié)點(diǎn)所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，GPS電路還具有準(zhǔn)確的定位功能，可以對(duì)無線傳感節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，便于控制中心進(jìn)行控制。同時(shí)，將無線傳感節(jié)點(diǎn)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、采集時(shí)間、采集地點(diǎn)進(jìn)行同一綁定，將綁定后的信息傳輸給存儲(chǔ)器或控制中心進(jìn)行存儲(chǔ)，便于控制中心后續(xù)統(tǒng)一的分析和處理不同節(jié)點(diǎn)不同時(shí)刻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0051]如圖5所示，存儲(chǔ)器9采用IG數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器K9K8G08U0A，具有較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。
[0052]如圖6所示，無線通信電路采用嵌入式無線射頻電路LW 115X，通過串行通信UART的方式與微處理芯片MSP430F5438相連,可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的無線傳輸,相比有線傳輸方式，不需要進(jìn)行接線，信號(hào)傳輸準(zhǔn)確，適用于遠(yuǎn)距離傳輸，方便后期維護(hù)。
[0053]如圖9所示，電源管理電路12采用直流充電電池或太陽能電池板蓄電的方式，由于本實(shí)用新型無線傳感節(jié)點(diǎn)的各個(gè)電路供電電壓不同，對(duì)其電壓設(shè)計(jì)采用了兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)，第一級(jí)采用直流電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)+24V到±15V的轉(zhuǎn)變，第二級(jí)采用低壓差線性穩(wěn)壓器芯片實(shí)現(xiàn)土 15V到土 12V的轉(zhuǎn)變，以滿足不同電路對(duì)供電電壓的需求，保證供電電壓持續(xù)穩(wěn)定。
[0054]無線通信電路由一個(gè)高性能8位微處理芯片和一個(gè)符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz射頻收發(fā)器組成。
[0055]本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)的工作過程:
[0056]控制中心向節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制信號(hào)，無線接收電路接收到控制信號(hào)，向無線發(fā)送電路發(fā)送數(shù)據(jù)包，無線發(fā)送電路發(fā)送工作信號(hào)給控制中心。控制中心接收到工作信號(hào)，說明無線傳感節(jié)點(diǎn)開始工作；若控制中心沒有接收到工作信號(hào)，則控制中心繼續(xù)發(fā)送控制信號(hào)，直至接收到工作信號(hào)為止。若控制中心一直沒有接收到工作信號(hào)，則說明該無線傳感節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，及時(shí)派工作人員進(jìn)行檢修。
[0057]當(dāng)無線接收電路成功接收到控制中心發(fā)送的控制信號(hào)后，將控制信號(hào)及時(shí)反饋給微處理電路，微處理電路向各個(gè)外接傳感器和其他分支電路傳送采集運(yùn)轉(zhuǎn)指令。
[0058]各外接傳感器接收到采集指令后，開始對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，隨后依次回傳當(dāng)前時(shí)刻采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)給微處理電路，微處理電路將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)理電路對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，存儲(chǔ)器對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的存儲(chǔ)，同時(shí)GPS開啟定位和同步時(shí)鐘功能、時(shí)鐘電路開啟實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。將分析處理好的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送電路回傳給控制中心。
[0059]控制中心接收到節(jié)點(diǎn)回傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后通過PCI或USB串口一并傳回給計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和進(jìn)一步分析。
[0060]針對(duì)傳統(tǒng)無線傳感器系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)類型單一，不能同時(shí)對(duì)多種傳感器監(jiān)測(cè)的物理量信息進(jìn)行采集，且傳輸距離有限、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量較小的不足，提出本實(shí)用新型一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)具有模擬信號(hào)接口電路2和數(shù)字信號(hào)接口電路3，且模擬信號(hào)接口電路2和數(shù)字信號(hào)接口電路3均具有多個(gè)接口，可滿足一個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)多種不同物理量的需求，其體積小、易布設(shè)、易拆裝、功耗低、可靠性高。同時(shí)，通過微處理芯片控制，支持信號(hào)實(shí)時(shí)采集及后處理分析兩種工作狀態(tài)，具有豐富的多種參數(shù)設(shè)置功能，可以進(jìn)行時(shí)域、頻域內(nèi)的多種數(shù)據(jù)分析處理。
[0061 ] 在另外一些實(shí)施例中，其余技術(shù)特征相同，不同之處在于，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括過濾放大電路，過濾放大電路的輸入端與外接傳感器連接，過濾放大電路的輸出端與傳感器接口電路的接口輸入端連接。各個(gè)外接傳感器間存在著或多或少的信號(hào)影響，為了獲得準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，傳感器接口電路的接口與外接傳感器間通過過濾放大電路相連接，過濾放大電路可以有效放大該接口所連接的外接傳感器采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將其他接口上的外接傳感器的干擾信號(hào)過濾。通過過濾放大電路，可以得到更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0062]新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括傳感器接口電路、無線通信電路、微處理電路和電源管理電路，所述傳感器接口電路包括至少兩個(gè)接口，所述接口的輸入端與外接傳感器相連接，用于接收外接傳感器采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，所述微處理電路分別與所述傳感器接口電路和所述無線通信電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述微處理電路包括:微處理芯片、調(diào)理電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器，所述微處理芯片分別與調(diào)理電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述傳感器接口電路包括: 模擬信號(hào)接口電路，所述模擬信號(hào)接口電路的輸入端與模擬外接傳感器連接，用于接收模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 數(shù)字信號(hào)接口電路，所述數(shù)字信號(hào)接口電路的輸入端與數(shù)字外接傳感器連接，用于接收數(shù)字監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述模擬信號(hào)接口電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述調(diào)理電路包括: 模擬信號(hào)調(diào)理電路，所述模擬信號(hào)調(diào)理電路與所述模擬信號(hào)接口電路的輸出端連接； 數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路，所述數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路與所述數(shù)字信號(hào)接口電路的輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述微處理電路還包括GPS電路，所述GPS電路與所述微處理芯片相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4飛任一項(xiàng)所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括過濾放大電路，所述過濾放大電路的輸入端與外接傳感器連接，所述過濾放大電路的輸出端與傳感器接口電路的接口輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4飛任一項(xiàng)所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述無線通信電路采用ZigBee協(xié)議2.4GHz的載波頻段傳輸數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4飛任一項(xiàng)所述的用于土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的無線傳感節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述電源管理電路對(duì)電壓采用兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)，第一級(jí)采用直流電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)+24V到±15V的轉(zhuǎn)變，第二級(jí)采用低壓差線性穩(wěn)壓器芯片實(shí)現(xiàn)±15V到±12V的轉(zhuǎn)變。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK204155436SQ201420664729
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】歐進(jìn)萍, 喻言, 白石 申請(qǐng)人:智性科技南通有限公司