CN109269457A - 一种便携式裂缝宽度长期监测、预警*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，包括传感器、数据采集设备和远程监控装置，传感器监测混凝土裂缝宽度的变化；数据采集设备与传感器的节点连接；远程监控装置与数据采集设备通信，远程监控装置的数据处理单元对数据采集设备采集的数据进行解析、计算，根据得到的计算值判断是否触发预警单元。本发明，可通过数据处理单元自主对数据进行解析、计算，减少人因失误，并将计算的结果与设置的上限阈值进行比较，若测量值大则自动触发警报，实现自动化检测，解放现场监测技术人员，提高生产力，集成化形成的采集模块具有结构简单、成本低、便携的优点，同时实现远程监测，可向管理者实时提供最直接的判定依据。

Description

一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***

技术领域

本发明涉及裂缝宽度监测技术领域，具体涉及一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***。

背景技术

混凝土桥梁在我国现役和在建桥梁中占绝大多数，对国家经济建设与社会发展发挥着极为重要的作用，同时其安全和健康状况的长期监测也受到国内外桥梁工作者的广泛关注和研究。

由于混凝土桥梁的病害的发展、性能退化及结构失效通常缘于裂缝的发生和发展，因此对桥梁结构上存在的裂缝进行长期监测，通过监测数据分析梁体表面裂缝对桥梁结构的影响显得尤为重要。通过市场调研发现，市面上针对混凝土裂缝长期监测的成套仪器较少，且在使用时还存在以下缺陷：

(1)现有的部分设备需要通过电脑现场采集接收，未实现远程无人职守采集，浪费人力成本；

(2)大部***缝监测设备功能单一，仅能进行数据的采集和存储，还需人们对数据进行处理和分析，才能判断是否符合标准，工作效率低；

(3)现有混凝土裂缝检测设备多数为设备的组合，结构复杂，成本高，且需要现场进行设备调试以及采集的数据，现场工作内容繁重，出错环节较多。

有鉴于此，急需对现有的混凝土裂缝检测设备进行改进，以解放现场监测技术人员、减少人因失误，同时实现智能化控制、增加工作效率、简化结构、降低生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的混凝土裂缝检测设备存在需要工作人员在现场实时监测进而浪费人工成本同时容易出现操作失误，不能实现智能化监测、工作效率低，以及设备结构复杂、成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，包括：

传感器，用于监测混凝土裂缝宽度的变化；

数据采集设备，通过线路与所述传感器的节点连接构成传感器网络，串口服务器将所述传感器网络接入4G路由器，所述数据采集设备将采集的数据通过4G无线网络发送到Internet；

远程监控装置，通过以太网连接Internet与所述数据采集设备通信，所述远程监控装置包括数据处理单元和预警单元，所述数据处理单元对所述数据采集设备采集的数据进行解析、计算，根据得到的计算值判断是否触发所述预警单元。

在上述方案中，所述数据处理单元设有裂缝宽度的上限阈值，所述数据处理单元接收所述数据采集单元采集的数据进行解析，通过采集得到的电流值换算出所述传感器的变化量，再减去所述传感器安装时的初始值得到裂缝的宽度变化，裂缝的宽度变化值超出上限阈值，触发所述预警单元。

在上述方案中，所述远程监控装置对所述数据采集设备发出工作指令，所述数据采集设备接收所述工作指令并命令所述传感器的节点对其工作频率及工作时机进行调整。

在上述方案中，所述数据采集设备上设有用于提示现场安装及数据传输是否正常的多个指示灯组，每组所述指示灯组包括绿色指示灯和红色指示灯，并配置为：

所述数据采集设备正常运行，用于显示所述数据采集设备的状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述数据采集设备连接所述传感器，用于显示连接状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述数据采集设备上传数据，用于显示上传状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述传感器的顶针指在中间值范围，用于显示混凝土裂缝宽度变化绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述远程监控装置收到所述数据采集设备上传的数据，用于显示接收状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮。

在上述方案中，所述传感器包括高精度位移传感器、电阻应变片和振弦裂缝传感器。

在上述方案中，所述数据采集设备包括外壳和设置在所述外壳内的数据采集模块，所述外壳的侧面设有用于和所述传感器线路连接的接线插槽。

在上述方案中，所述外壳上设有外接插口，所述外接插口包括接插件、AE天线、充电接口、插槽。

在上述方案中，所述外壳上设有可供螺栓穿过的螺栓孔，所述外壳通过螺栓悬挂在桥梁结构。

在上述方案中，所述数据采集设备可连接外置电源或内置电源，所述内置电源包括充电锂电池、干电池、太阳能电板。

在上述方案中，所述数据采集设备内置客户识别模块，所述客户识别模块包括移动SIM卡、联通SIM卡、电信SIM卡。

与现有技术相比，本发明，可通过数据处理单元自主对数据进行解析、计算，过程简单、减少人因失误，并将计算的结果与设置的上限阈值进行比较，若测量值大则自动触发警报，实现自动化检测，解放现场监测技术人员，提高生产力，集成化形成的采集模块具有结构简单、成本低、便携的优点，同时实现远程监测，可向管理者实时提供最直接的判定依据。

附图说明

图1为本发明的数据采集传输架构图。

具体实施方式

本发明提供了一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，集成化形成的采集模块结构简单、成本低、具有便携的优点，同时可实现远程自动化监测，解放现场监测技术人员，提高生产力。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***包括传感器10、数据采集设备20和远程监控装置。

其中传感器10用于监测混凝土裂缝宽度的变化，且为了满足混凝土裂缝监测的需求，传感器10需要具有分辨率高、精度高，屏蔽效果好以及能够满足高频采样需求的特点，如高精度位移传感器、电阻应变片以及和振弦裂缝传感器等，其中对混凝土裂缝采用量程为2mm的传感器10是最为适合的，对其他结构位移监测则可以通过大量程的位移传感器实现，若监测过程中采样频率要求不高，亦可外接振弦应变计，采样精度更能精确到1με。

数据采集设备20通过线路与传感器10的节点连接构成传感器10网络，优选的线路为485总线，串口服务器将传感器10网络接入4G路由器，数据采集设备20将采集的数据通过4G无线网络发送到Internet。

数据采集设备20包括外壳和设置在外壳内的数据采集模块，外壳的侧面设有用于和传感器10线路连接的接线插槽以及其他外接插口，其中外接插口包括接插件、AE天线、充电接口、插槽等，便于线路的连接。

外壳上设有可供螺栓穿过的螺栓孔，外壳通过螺栓悬挂在桥梁结构，结构简单，便于数据采集设备20的安装和拆卸。

数据采集设备20可连接外置电源或内置电源，其中内置电源包括充电锂电池、干电池、太阳能电板，可根据地势的不同做不同选择，使用方便。同时为了数据传输的保密性，数据采集设备20内置客户识别模块，客户识别模块包括移动SIM卡、联通SIM卡、电信SIM卡等，可定向传输数据，通过网络运营服务商服务发挥作用，将现场裂缝传感器10采集到的数据传输到云服务器平台。

数据采集设备20上设有用于提示现场安装及数据传输是否正常的多个指示灯组，每组指示灯组包括绿色指示灯和红色指示灯，具体包括以下几种状态：

数据采集设备20正常运行，用于显示数据采集设备20的状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

数据采集设备20连接传感器10，用于显示连接状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

数据采集设备20上传数据，用于显示上传状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

传感器10的顶针指在中间值范围，用于显示混凝土裂缝宽度变化绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

远程监控装置收到数据采集设备20上传的数据，用于显示接收状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮。

现场工作人员能够直观的看出各个部件的工作状态，同时能够更加快速的判断哪个部件出现故障，避免了一步一步的排查，减少工作量，进而增加了使用的便利性。

本发明的数据采集设备20集成数据采集单元、大容量的内置电池和客户识别模块，搭配高精度位移传感器10，整体小巧、轻便，模块化的集成使得现场安装方便、快捷。当某个模块出现故障时，无需专业人员即可迅速查找、定位故障并替换有故障的模块或传感器10。***的可扩展性强，无需复杂的配置和接线即可完成测点数量的增加或删减。

远程监控装置通过以太网连接Internet与数据采集设备20通信，远程监控装置包括数据处理单元和预警单元，数据处理单元对数据采集设备20采集的数据进行解析、计算，根据得到的计算值判断是否触发预警单元。

具体步骤如下：

数据处理单元内设有裂缝宽度的上限阈值，数据处理单元接收数据采集单元采集的数据进行解析，通过采集得到的电流值换算出传感器10的变化量，再减去传感器10安装时的初始值得到裂缝的宽度变化，如果裂缝的宽度变化值超出上限阈值，触发预警单元提醒。

且远程监控装置对数据采集设备20发出工作指令，数据采集设备20接收工作指令并命令传感器10的节点对其工作频率及工作时机进行调整，使用方便，可满足不同状况下的需要。

本发明，可通过数据处理单元自主对数据进行解析、计算，过程简单、减少人因失误，并将计算的结果与设置的上限阈值进行比较，若测量值大则自动触发警报，实现自动化检测，解放现场监测技术人员，提高生产力，集成化形成的采集模块具有结构简单、成本低、便携的优点，同时实现远程监测，可向管理者实时提供最直接的判定依据。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，包括：

传感器，用于监测混凝土裂缝宽度的变化；

数据采集设备，通过线路与所述传感器的节点连接构成传感器网络，串口服务器将所述传感器网络接入4G路由器，所述数据采集设备将采集的数据通过4G无线网络发送到Internet；

远程监控装置，通过以太网连接Internet与所述数据采集设备通信，所述远程监控装置包括数据处理单元和预警单元，所述数据处理单元对所述数据采集设备采集的数据进行解析、计算，根据得到的计算值判断是否触发所述预警单元。

2.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述数据处理单元设有裂缝宽度的上限阈值，所述数据处理单元接收所述数据采集单元采集的数据进行解析，通过采集得到的电流值换算出所述传感器的变化量，再减去所述传感器安装时的初始值得到裂缝的宽度变化，裂缝的宽度变化值超出上限阈值，触发所述预警单元。

3.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述远程监控装置对所述数据采集设备发出工作指令，所述数据采集设备接收所述工作指令并命令所述传感器的节点对其工作频率及工作时机进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述数据采集设备上设有用于提示现场安装及数据传输是否正常的多个指示灯组，每组所述指示灯组包括绿色指示灯和红色指示灯，并配置为：

所述数据采集设备正常运行，用于显示所述数据采集设备的状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述数据采集设备连接所述传感器，用于显示连接状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述数据采集设备上传数据，用于显示上传状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述传感器的顶针指在中间值范围，用于显示混凝土裂缝宽度变化绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮；

所述远程监控装置收到所述数据采集设备上传的数据，用于显示接收状态的绿色指示灯亮，否则红色指示灯亮。

5.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述传感器包括高精度位移传感器、电阻应变片和振弦裂缝传感器。

6.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述数据采集设备包括外壳和设置在所述外壳内的数据采集模块，所述外壳的侧面设有用于和所述传感器线路连接的接线插槽。

7.根据权利要求6所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述外壳上设有外接插口，所述外接插口包括接插件、AE天线、充电接口、插槽。

8.根据权利要求6所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述外壳上设有可供螺栓穿过的螺栓孔，所述外壳通过螺栓悬挂在桥梁结构。

9.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述数据采集设备可连接外置电源或内置电源，所述内置电源包括充电锂电池、干电池、太阳能电板。

10.根据权利要求1所述的一种便携式裂缝宽度长期监测、预警***，其特征在于，所述数据采集设备内置客户识别模块，所述客户识别模块包括移动SIM卡、联通SIM卡、电信SIM卡。