[实用新型]基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站

说明书

本实用新型公开一种基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站，包括MCU控制电路、用于缓存数据的SD卡接口电路、用于实现数据基站与远程服务器的数据通讯的4G通讯电路、用于实现MCU控制电路与位移传感器进行通讯的RS485通讯电路、用于同步位移传感器的时间同步电路以及为上述电路提供电源的电源管理电路，MCU控制电路分别与SD卡接口电路、4G通讯电路、RS485通讯电路和时间同步电路连接。本实用新型采用毫秒级的时间同步技术，通过在桥梁各个监测点设置位移传感器，利用桥梁数据基站对数据总线上的各个位移传感器进行同步，实现了24小时不间断的毫秒级同步误差的实时监测。

技术领域

本实用新型涉及桥梁监测技术领域，具体涉及基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站。

背景技术

近年来，由于经济和交通突飞猛进，交通量的剧增和超限超载现象在世界各国凸显。经济的迅速发展，对于交通能力的要求也在不断提高，不少桥梁的老化和功能退化已呈现加速趋势。为了确保大型桥梁结构的安全性和耐久性，减少和避免重大损失，进行桥梁结构工作状态和结构特性参数的监测和评估工作已迫在眉睫。

由于日常的车辆通行形成桥梁上快速移动的载荷，桥梁的受力点不断发生变化，造成桥梁各个监测点的位移量不断动态变化。因此，要准确分析桥梁在某一时刻的受力状态，就需要对桥梁各个监测点的数据，在时间维度上进行同步采集，避免时间差造成的数据偏差。

目前，桥梁健康监测系统所采用的传感器均为独立的采集单元，即在时间维度上没有进行同步处理。桥梁健康监测系统实现的过程为：数据基站发出采集命令或传感器用内部定时器进行定时数据采集，完成数据采集后，将数据发送至数据基站进行计算和显示。该过程中没有进行各传感器之间的时间同步和校正。因此，该方案仅能在道路封闭的情况下，测量桥梁各监测点的位移量，无法实现24小时不间断的监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站，桥梁数据基站可在时间维度上对数据总线上各个传感器进行同步，能够准确地采集桥梁各个监测点在同一时刻的状态数据，在不需要进行道路封闭的情况下，实现24小时不间断的监测，为桥梁实时安全预警提高数据支撑。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站，包括MCU控制电路、用于缓存数据的SD卡接口电路、用于实现数据基站与远程服务器的数据通讯的4G通讯电路、用于实现所述MCU控制电路与位移传感器进行通讯的RS485通讯电路、用于同步所述位移传感器的时间同步电路以及为所述MCU控制电路、所述SD卡接口电路、所述4G通讯电路、所述 RS485通讯电路和所述时间同步电路提供电源的电源管理电路，所述MCU控制电路分别与所述SD卡接口电路、所述4G通讯电路、所述RS485通讯电路和所述时间同步电路连接。

作为基于毫秒级时间同步技术的桥梁数据基站的一种优选方案，所述MCU控制电路包括MCU核心电路、MCU电源去耦电路和MCU复位电路；

所述MCU核心电路包括STM32芯片U1、晶振Y1、晶振Y2、磁珠FB1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7，所述电容C1与所述晶振Y1并联后与所述STM32芯片U1的PD1端连接，所述电容C2与所述晶振Y1并联后与所述STM32 芯片U1的PD0端连接，所述电容C3与所述晶振Y2并联后与所述STM32芯片U1的PC14 端连接，所述电容C4与所述晶振Y2并联后与所述STM32芯片U1的PC15端连接，所述磁珠FB1分别与所述电容C5、所述STM32芯片U1的VBAT端、VDD_1端、VDD_2端、VDD_3 端和VDD_4端并联后与所述MCU电源去耦电路连接，所述电容C6分别与所述电容C7和所述磁珠FB1并联后与所述STM32芯片U1的VDDA端连接，所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4、所述电容C5、所述电容C6、所述电容C7、所述STM32芯片 U1的BOOT0端、VSS_1端、VSS_2端、VSS_3端、VSS_4端和VSSA端均接地；