[实用新型]远程无线监测系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种远程无线监测系统，具体是一种应用于岩土工程类的安全监测，例如桥梁、隧道、地铁、边坡等岩土工程监测领域的远程无线监测系统。

技术背景

电阻应变片式传感器是以电阻应变片为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器(见转矩传感器)、应变式位移传感器(见位移传感器)、应变式加速度传感器(见加速度计)和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广，寿命长，结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它广泛应用于水利水电、铁路、交通、建筑监测中。

但现在的电阻应变片式传感器具有如下缺点：

1)传感器一般于大应变有较大的非线性、输出信号较弱以致误差放大；

2)传感器前端是实测电压值，还得依据人工标定曲线才能得出被测物理量，速度慢且容易疲乏更容易出错；

3)传感器前端都是模拟信号非数字信号，不能远程传输；

4)传感器只有人工编号，不能智能的与产品共存，不便于数据的整理及分类，容易混淆。

5)产品都在野外运用有钢架结构或者水利大坝等重雷区，都容易遭受雷击。

而在桥梁和隧道等岩土工程的监测领域，不仅仅需要现场检测，还需要能够克服现场施工难度，实现远程无线实时监测，因此当前急需要一种能够实现远程监测的应变采集监测系统。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型目的旨在提供一种远程无线监测系统，能远程传输应变信息，实现对受地质限制的工程进行远程监测，同时该系统能方便安装，且运行稳定可靠。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种远程无线监测系统，包括传感器模块、无线传输模块和与之连接的采集终端，其中传感器模块的信号输出端接入无线传输模块的信号输入端，本实用新型的技术特征在于所述传感器模块包括位于待测点的应变片桥式电路和单片机，其中应变片桥式电路的输出端通过模数转换器接入单片机的信号输入端，所述单片机连接有存储芯片以及温度芯片，可以同时检测该测点的温度以及存储数据。

上述应变片桥式电路可以为由四个应变片接成的桥式结构，也可以为由两个应变片与两个标准电阻连接成的半桥式结构。

由于直流半桥具有以下优点：高稳定度的直流电压源易于获得；半桥电路还可以通过补偿片对测量片进行直接的温度补偿；调节平衡电路简单；传感器对测量电路的分布参数影响小。所以，本系统优选采用直流半桥电路。

根据实施例的优选方案，所述温度芯片为DS18B20型温度计芯片。所述单片机采用的是芯片STC89C58RD。

常规的无线传输模块一般工作电流都比较大，因此本系统采用的无线传输模块为西门子的SIM300，主要是考虑该模块运行稳定，且该模块有休眠功能，可以在野外恶劣环境下节省电量。该系统的无线传输模块包括：SIM300模块以及温度采集电路，存储电路，防雷电路，输入输出电路和时钟同步电路等外围电路。

本实用新型所述传感器模块是将电阻应变片粘贴在传感器的特有钢材的弹性面(该钢材有一定弹性度，保证能随测量体变化而变化，但一般静止不动，随温度及外接变化小的特性)，将电阻应变片牢固地粘贴在被测钢材某一测点处，随着钢铁发生变形，其形变传递到特有钢材，从而应变片电阻值也产生相应变化。测得的电阻值的改变量，即可计算得到测点处沿应变片方向的线应变值。由于待测点的应变量一般较小(以10^-6量级计)，引起应变片相应电阻的变化量也很小，采用半桥式直流电路来测量，即将应变片或应变片与标准电阻接成桥式电路，它将应变片的电阻信号转化为电压信号。

传感器模块根据采集到的模拟电压，结合标定表计算得出直接物理量，无需二次换算。无线传输模块再将此物理量及其他数据打包发送到附近移动无线网络基站。移动基站再跟internet网络相连接，在无线传输模块发送数据包的时候都有目标地址，即internet公网的ip地址。

数据通过TCP/IP协议的相应端口进入数据采集软件。软件再对其数据包有效字段解析。