CN201429484Y - 一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置 - Google Patents

一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置 Download PDF

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刘志杰
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Abstract

本实用新型公开了一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置，包括索力无线测量节点(1)和无线基站(2)，索力无线测量节点(1)的振动加速度传感器(3)连接传感器驱动及信号调理模块(5)，传感器驱动及信号调理模块(5)连接A/D及微处理模块(6)，A/D及微处理模块(6)连接无线收发模块(7)，无线收发模块(7)通过无线信道连接无线基站(2)；无线基站(2)连接计算机(8)。本实用新型采用无线节点测量斜拉索索力，可以在不布线的情况下布置多个索力测量节点，测量多根拉索的索力，弥补了当前索力测量有线***的不足，在桥梁监测及养护方面具有较好的应用前景。

Description

一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种对斜拉桥的拉索索力进行在线检测的测量装置，特别是一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置。
背景技术
在斜拉索的拉索索力测量中，通常是采用有线测量装置进行测量。这种有线测量装置在所测量点位上安装振动加速度传感器，经长距离的信号线引至监控室中的信号调理仪进行信号处理。其布线的工作量大，当线路发生故障时，影响信号的质量。而且当实时监控现场是无人值守时，有线的线路易被偷盗或线路发生意外损坏，造成监测失败。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置，该装置可将拉索的振动加速度信号经无线信道传送至处理基站，无需布线且信号传送稳定、可靠。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案：一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置。包括索力无线测量节点和无线基站，所述的索力无线测量节点由振动加速度传感器、电源管理模块、传感器驱动及信号调理模块、A/D及微处理模块和无线收发模块构成；振动加速度传感器连接传感器驱动及信号调理模块，传感器驱动及信号调理模块连接A/D及微处理模块，A/D及微处理模块连接无线收发模块，无线收发模块通过无线信道连接无线基站；无线基站连接计算机。
上述的斜拉桥的拉索索力无线测量装置中，所述的振动加速度传感器、电源管理模块、传感器驱动及信号调理模块、A/D及微处理模块和无线收发模块是封装在一起的。
前述的斜拉桥的拉索索力无线测量装置中，所述的振动加速度传感器采用的是内置ICP的CA YD 189型高灵敏度加速度传感器，电源管理模块采用的是LT1108芯片及开关电源，A/D及微处理模块采用的是ATmega1281低功耗微处理器；无线收发模块采用的是CC2410无线传送芯片。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用了无线节点测量斜拉索索力，拉索的振动加速度信号经无线信道传送至处理基站，可以在不布线的情况下布置多个索力测量节点，测量多根拉索的索力，弥补了当前索力测量有线***的不足，无需布线，可节省人力且信号传送稳定、可靠。各个索力无线测量节点可以组成现场无线传输网络，增强了测点布置的灵活性及整个网络的健壮性，在桥梁监测及养护方面具有较好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的构成原理图；
图2是本实用新型的索力无线测量节点组网示意图。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1。如图1所示，包括索力无线测量节点1和无线基站2，索力无线测量节点1由振动加速度传感器3、电源管理模块4、传感器驱动及信号调理模块5、A/D及微处理模块6和无线收发模块7构成；振动加速度传感器3经同轴电缆连接传感器驱动及信号调理模块5，传感器驱动及信号调理模块5连接A/D及微处理模块6，A/D及微处理模块6连接无线收发模块7，无线收发模块7通过无线信道连接无线基站2；无线基站2连接计算机8。
振动加速度传感器3、电源管理模块4、传感器驱动及信号调理模块5、A/D及微处理模块6和无线收发模块7是封装在一起的，共同组成了索力无线测量节点1，在进行索力测量时安装于被测斜拉索上。振动加速度传感器3用于感测斜拉索的振动并采集拉索振动的加速度值，本实施例中采用的是内置ICP的CA-YD-189型高灵敏度加速度传感器。电源管理模块4采用LT1108芯片及开关电源组成，负责各个模块的电力供应及控制，当***不进行振动采集时，各模块进入休眠状态，以节约电力。传感器驱动及信号调理模块5为振动加速度传感器3提供合适驱动传感器的电源电压或电流；包括传感器驱动模块和信号调理模块两部分。本实施例中，传感器驱动模块为振动加速度传感器3提供9mA的恒流源。信号调理模块包括低通滤波、信号放大功能，在本实施例中，信号调理模块采用LM134三端可调恒流源，提供振动加速度传感器3所需的恒流源。信号采用低功耗仪器放大器AD620信号放大电路，低通滤波电路采用MAX293低噪滤波电路，以防A/D采样发生混迭现象。A/D及微处理模块6采用ATmega1281低功耗微处理器，其负责整个索力无线测量节点的启动、采样、数据传送、电源停启、无线组网及各种外设的控制。A/D采用16位精度，微处理器的Flash中存储采样调度及传送软件。无线收发模块7采用CC2410无线传送芯片，并采用ZigBee协议进行各索力无线测量节点的组网及数据传送、路由。无线基站2可接收所有索力无线测量节点1的振动加速度数据并对每个索力无线测量节点1传输控制命令。
测量时，各个索力无线测量节点1采用振动加速度传感器3采集拉索振动的加速度值，数据经同轴电缆传送至传感器驱动及信号调理模块5中，经放大、低通滤波后输出的信号在A/D及微处理模块6中进行A/D转换，微处理器以一定的采样频率读取信号，并将振动加速度信号通过无线收发模块7发至无线基站2，无线基站2接收各索力无线测量节点1发来的数据并传送至计算机8，通过计算机8计算出拉索的索力。
如图2所示，采用多个索力无线测量节点1可以测多根斜拉索的索力，这些索力无线测量节点1可以组成现场无线传输网络进行数据传输，所有节点可形成两类结点，即终端结点与中继节点。终端结点是只进行数据采集与发送的节点，而中继节点不仅仅进行数据的采集与发送，而且还可以接收其它节点的数据并转发至基站或其它中继节点，这就解决了超过无线节点一跳传输距离时的数据传输问题。
本实用新型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种斜拉桥的拉索索力无线测量装置，包括索力无线测量节点(1)和无线基站(2)，其特征在于：所述的索力无线测量节点(1)由振动加速度传感器(3)、电源管理模块(4)、传感器驱动及信号调理模块(5)、A/D及微处理模块(6)和无线收发模块(7)构成；振动加速度传感器(3)连接传感器驱动及信号调理模块(5)，传感器驱动及信号调理模块(5)连接A/D及微处理模块(6)，A/D及微处理模块(6)连接无线收发模块(7)，无线收发模块(7)通过无线信道连接无线基站(2)；无线基站(2)连接计算机(8)。
2.根据权利要求1所述的斜拉桥的拉索索力无线测量装置，其特征在于：所述的振动加速度传感器(3)、电源管理模块(4)、传感器驱动及信号调理模块(5)、A/D及微处理模块(6)和无线收发模块(7)是封装在一起的。
3.根据权利要求1或2所述的斜拉桥的拉索索力无线测量装置，其特征在于：所述的振动加速度传感器(3)采用的是内置ICP的CA-YD-189型高灵敏度加速度传感器，电源管理模块(4)采用的是LT1108芯片及开关电源，A/D及微处理模块(6)采用的是ATmega1281低功耗微处理器；无线收发模块(7)采用的是CC2410无线传送芯片。
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