[发明专利]基于传感网络的预应力渡槽监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于传感网络的预应力渡槽监测系统，其特征在于，包括

预应力施加模块：用于对渡槽内壁施加预设应力，并将施加的预设应力值发送至比较模块；

振动监测模块：用于在预应力施加模块施加预设应力时，采集渡槽的振动信号并发送至中央处理装置；所述渡槽的内壁沿长度方向均匀设有多个测试点，所述振动监测模块包括多个同型号的振动传感器，多个所述振动传感分别固定在渡槽的各个测试点上；

所述振动监测模块采集的振动信号经信号处理电路处理后发送至中央处理装置，所述信号处理电路用于对振动信号进行放大和滤波处理；

中央处理装置：用于计算振动监测模块发送的振动信号的总能量E，并将所述总能量E发送至比较模块；

比较模块：用于将振动监测模块监测到的总能量E与预应力施加模块施加的预设应力值进行比较，并在总能量E大于预应力施加模块施加的预设应力值时，向报警模块发送报警信号；

其中，计算多个振动传感器采集到的振动信号总能量E方法为：

步骤1：在采样时间t内以同一采样频率向n个振动传感器采集h次振动信号，并根据公式

计算第i个振动传感器的第j个数据的有效率；

步骤2：根据公式计算第i个振动传感器的第j个数据的权值；

步骤3：根据公式计算总能量E；

其中，h为大于1的整数，第i个振动传感器的第j个数据为，i为大于等于1且小于等于n的整数，j为大于等于1且小于等于n的整数；

信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元；

信号放大单元包括集成运放A1-A4、电容C1-C6、二极管D1-D3、三极管VT1-VT2、VT4-VT5、场效应管VT3、VT6-VT7和电阻R1-R20；

其中，振动传感器的输出端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R1的一端与+1.5V电源连接，电阻R1的另一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R3的一端接地，电阻R3的另一端与电阻R1的另一端连接，电容C1的一端接地，电容C1的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R4的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R4的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R4的另一端与电容C2的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R4的另一端还与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R6的一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R5的一端与+1.5V电源连接，电阻R5的另一端与电阻R6的另一端连接，电阻R7的另一端与三极管VT1的基极连接，三极管VT1的发射极接地，电容C2的另一端与三极管VT1的集电极连接，电容C2的另一端还与三极管VT2的发射极连接，电容C3的一端接地，电容C3的另一端与三极管VT4的发射极连接，电容C3的另一端与电阻R12的一端连接，电容C3的另一端还与三极管VT2的集电极连接，电阻R8的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R8的另一端与三极管VT2的基极连接，电阻R9的一端接地，电阻R9的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R9的另一端与集成运放A1的输出端连接，集成运放A1的反相输入端与集成运放A1的输出端连接，二极管D1的阳极接地，二极管D1的阴极与电阻R10的一端连接，二极管D1的阴极与场效应管VT3的栅极连接，二极管D1的阴极与电容C4的一端连接，二极管D1的阴极还与三极管VT4的集电极连接，电阻R10的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R10的另一端还与场效应管VT3的漏极连接，电阻R12的另一端与三极管VT4的基极连接，电阻R12的另一端还与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管VT4的集电极连接，三极管VT5的发射极与+1.5V电源连接，电阻R14的一端与采样控制端连接，当采样控制端输入电压为1V时，信号放大电路对输入电压V0进行放大作业，否则，则信号放大电路不工作，电阻R14的另一端与电阻R15的一端连接，电阻R14的另一端与电阻R13的一端连接，电阻R14的另一端还与三极管VT5的基极连接，电阻R13的另一端与+1.5V电源连接，电容C5一端接地，电容C5的另一端与场效应管VT3的源极连接，电容C5的另一端与场效应管VT6的栅极连接，电阻R15的另一端与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极接地，电阻R15的另一端还与电容C4的另一端连接，电阻R17的一端接地，电阻R17的另一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R17的另一端还与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与场效应管VT6的源极连接，场效应管VT6的漏极与+1.5V电源连接，电阻R19的一端接地，电阻R19的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R19的另一端与电容C6的一端连接，电阻R19的另一端还与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与场效应管VT7的源极连接，场效应管VT7的漏极与+1.5V电源连接，电容C6的另一端与集成运放A4的输出端连接，电容C6的另一端还与二极管D3的阳极连接，电阻R20的一端接地，电阻R20的另一端与二极管D3的阴极连接，电阻R20的另一端还与场效应管VT7的栅极连接，场效应管VT7的栅极与信号滤波单元的输入端连接；

还包括

图像采集模块：用于采集渡槽在被施加预设应力时的图像信息，并发送至中央处理装置；

显示模块：用于显示中央处理装置发送的所述图像信息、总能量E和预应力施加模块施加的预设应力值；

还包括远程监测模块，用于接收并监测中央处理装置发送的所述图像信息、总能量E和预应力施加模块施加的预设应力值，所述远程监测模块通过无线传输模块与中央处理装置连接；

所述图像采集模块采集的图像信息经图像处理模块处理后发送至中央处理装置，所述图像处理模块用于对图像信息进行平滑、锐化和增强处理。