[发明专利]无线传感多功能高精度水平测量仪

说明书

技术领域

本发明属于一种对能够对建筑物的水平、垂直角度变化及加速度等参数进行实时测量采集数据，通过无线传感器网络实现数据传输的无线传感多功能高精度水平测量仪，可用于大桥，高层建筑等安全状况的实时监测。

背景技术

随着桥梁及高层建筑物的逐渐增多，其运行安全及可靠性监测成为一个新的课题及难点。桥梁及建筑物结构安全监测系统是对桥梁服役期间的运营环境和结构健康状况进行监测的一种完整的在线监测系统，其主要功能是通过对桥梁结构状态的实时监测与数据分析，及时捕捉桥梁在实际交通负荷与自然蜕化条件下的异常特征信息并发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。目前对桥梁及建筑物的监测方法依赖于观测点的有线连接，其主要原理是观测点分布于桥梁及建筑物的各个点，各观测点采集到监测数据后通过有线网络传输至控制中心。这样不仅放置观测点存在难度，线路布置工作量大而且繁琐，同时数据采集只能限制在固定的时间点，装置功耗较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服数据采集点布因布设导线造成的施工困难和成本上升的缺点，实现通过无线网络进行数据实时采集、传输及控制，可以使桥梁等建筑物处于实时状态监测中的无线传感多功能高精度水平测量仪。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：利用分布于各测量点的传感器实现测量数据的实时采集，通过无线传感网络将采集到的数据逐级传输至控制终端电脑实现数据的实时显示、分析及处理，本发明由传感器，无线收发模块和终端电脑显示通过无线网络连接构成，它是实时监控桥梁，高层建筑物安全的装置，其特征在于：

传感器：用于检测记录加速度，水平角度及倾角数据；

无线收发模块：用于传送接收检测到的物理量数据；

电脑终端显示：用于工作人员实时检测分析相关接收到的物理数据并进行综合处理分析。

上述传感器采集到的数据通过zigbee无线网络传输，通过无线网络收发监测数据，实现实时综合处理分析。

上述所有无线网络的无线节点均设置有非层次型、基于功率控制的路由协议。

本发明构思新颖，通过无线网络处理数据避免有线带来的困难和成本上升问题。测量节点采用蓄电池和太阳能电池板给装置供电，可有效解决目前使用的装置功耗较大，能量供应困难和日常维护难的问题。控制终端电脑通过上位机软件实现动态显示，便于数据的实时测量分析和存储。本发明的有益效果是，桥梁及建筑物的运行安全状况实时采集，实时传输，实时分析。装置结构简单，便于实际使用。

附图说明

图1为本发明硬件总体结构图。

图2为倾斜角度传感器的原理框图。

图3为本发明的无线收发模块原理框图。

图4为本发明的数据包格式。

图中：1-数据发送接收模块、2-加速度传感器、3-水平角度传感器、4-倾角传感器、5-天线、6-电脑、7-终端接收节点、8-路由数据采集节点、9-终端数据采集节点、10-太阳能接收板、11-蓄电池、12-电池充电器、13-稳压器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

在图1中，整个装置主要由3种节点构成它们分别是终端接收节点7、路由数据采集节点8和终端数据采集节点9。终端数据采集节点9的主要功能是通过SPI方式和SCA103T通信来采集倾角数据，当采集完倾角数据后通过无线的方式将数据发送给数据终端接收节点7。终端数据采集节点9在发送数据时如果终端数据采集节点9和数据终端接收节点7距离较近则它可以直接将接收到的数据发送给数据终端接收节点7，否则它将把数据发送给路由数据采集节点8，通过路由数据采集节点8的转发将数据传送给终端接收节点7。这样终端数据采集节点9可以通过这种数据接力传的方式将数据发送至远方，由此带来的好处是每个终端数据采集节点9和路由数据采集节点8不必需要很大的发射功率就可以实现较远的距离传输，因此每个节点的耗电量很小。路由数据采集节点8的主要功能是实现倾角数据的采集和数据的转发，它即可以向终端数据采集节点9那样采集数据、发送数据同时它还担负起了数据转发的任务，将接收到的数据转送至下一个路由数据采集节点8直至终端接收节点7。终端接收节点7的主要任务是接收数据采集节点采集来的数据，然后将接收来的数据通过串口发送给电脑供上位机处理。