[发明专利]一种道路桥梁应力检测系统

说明书

本发明公开一种道路桥梁应力检测系统，包括应力传感器模块、信号读写器模块、信号中继网关模块；应力传感器模块包括能量接收天线、能量转换模块、能量储存单元、若干个应力传感器、微控制单元和RF模块；所述信号读写器模块部署在车辆上，所述信号读写器模块与应力传感器模块无线通信，信号读写器模块包括GPRS模块，信号读写器模块通过无线接收应力传感器模块发送的应力检测数据，并将该数据进行处理后发送至云平台，云平台接收数据后，对数据进行显示、处理和存储；所述信号中继网关包括CPU、GPRS模块、网关RF模块和远距离无线充电基站。本发明能快速获取较大路程范围内预埋应力传感器的数据，判断道路情况，方便维修。

技术领域

本发明涉及属于传感器技术领域，特别涉及一种旨在可靠地为嵌入在道路桥梁结构中的传感器供电、自动读取数据的检测系统。

背景技术

随着我国基础设施道路及桥梁建设的大面积开展，现在已具备大量在线运营的道路以及桥梁。近年来，道路塌陷和桥梁坍塌时有发生。如何预测其健康度是一个越来越迫切的需求。传统的方法有以下几种：通过视频和图片采集、分析道路、桥梁表面的裂缝、凹坑等特征；通过预埋光纤分析收发两端光谱来判断结构错位；通过预埋的有线传感器读取应力数据。这些手段在现实管养过程中也起到了一定的作用。

视频图片采集和光纤传感器的采集分析方式，需在受测路桥已经引起内部位移、形变和裂缝等现象时才能感知到，无法在更前期引起预警。

预埋式有线传感器的方式可有效解决上述问题，但是随着道路的使用，电路老化、重型车辆倾轧等因素时常导致供电线路及通讯线路故障。维修成本高昂的同时，因为传感器一般需预埋在路桥的核心受力节点上，将其表面覆盖物打开的过程也对道路健康本身造成不可挽回的损失。

中国专利CN104155041A一种无线无源预应力检测系统，公开了一种混凝土中钢索预应力的无线无源预应力检测系统。整个系统包括预埋的无线无源预应力传感器、以及外部的中距离射频读取器，中距离射频读取器实现对预应力传感器的无线提供能量和接收数据的双重功能。该解决方案是采用无源RFID芯片，所述无源RFID芯片可以内置于建筑道路构件中，并通过与其连接的传感器进行数据读取。在自由空间无源RFID芯片的感应距离能达到2-5米左右，但是无源RFID芯片内置之后，受到混凝土的影响，感应到的电磁波微弱，难以提供足够的电量，尤其是在特殊应用场景例如芯片植入混凝土结构物内部，感应距离将大大缩短。即使采用低功耗，在无源RFID芯片内置的电池容量被传感器消耗掉后，也不能继续工作，无法做到主动发送数据。

另外，道路桥梁布置RFID芯片，需要利用RFID阅读器沿线进行数据读取。道路桥梁中应力传感器模块数量大，缺乏一种读取器与车辆一体结合的装置，快速通行路面，从而能收集较大路程范围内预埋应力传感器的数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道路桥梁应力检测系统，提供针对应力传感器模块无线供电、主动数据传输和信号读写器模块读取数据两套并联方案，应力传感器模块能自主收集远距离无线充电基站发射的射频能量并为自身供电，并将接收到的数字信号转换为射频信号主动输出，信号读写器模块能快速获取较大路程范围内预埋应力传感器的数据。

本发明提出的技术方案为：一种道路桥梁应力检测系统，包括应力传感器模块、信号读写器模块、信号中继网关模块；

应力传感器模块包括能量接收天线、能量转换模块、能量储存单元、若干个应力传感器、微控制单元和RF模块；应力传感器、RF模块分别与微控制单元连接，能量储存单元为应力传感器、RF模块、微控制单元供电，所述能量接收天线通过能量转换模块与能量储存单元相连接；

所述信号读写器模块与应力传感器模块无线通信，信号读写器模块包括第一GPRS模块，并与云平台通过无线网络相连，信号读写器模块通过无线接收应力传感器模块发送的应力检测数据，并将该数据进行处理后发送至云平台，云平台接收数据后，对数据进行显示、处理和存储；