[发明专利]基于无线通信技术的桥梁应变监测系统及方法

权利要求书

1.基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：包括多个设置在桥梁底板或腹板表面的振弦式应变传感器、多个振弦式读数仪、接收器以及计算机；所述多个振弦式读数仪通过导线与多个振弦式应变传感器一一对应连接，所述接收器通过接口电路与计算机连接；所述每个振弦式读数仪连接有第一无线通信模块，所述接收器连接有第二无线通信模块，所述第一无线通信模块与第二无线通信模块共同构成无线传感器网络。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述每个振弦式读数仪包括数据采集模块、第一单片机以及供电模块，所述供电模块用于为第一单片机提供电源，所述数据采集模块与振弦式应变传感器连接，所述第一单片机分别与数据采集模块和第一无线通信模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述数据采集模块包括高压激励电路和信号调理电路，所述高压激励电路用于对振弦式应变传感器发起电磁激励，所述信号调理电路用于对振弦式应变传感器的输出信号进行放大、整流和滤波处理。

4.根据权利要求2所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述第一单片机采用ATMEGA8A芯片。

5.根据权利要求2所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述供电模块采用3.7V锂电池。

6.根据权利要求1所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述接收器包括第二单片机、RS232接口电路以及RS232转USB接口电路，所述第二单片机依次通过RS232接口电路和RS232转USB接口电路与计算机连接，所述第二单片机还与第二无线通信模块连接。

7.根据权利要求6所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述第二单片机采用STM32F103芯片，所述RS232接口电路采用MAX3232芯片，STM32F103芯片的USART2接口配合I/O接口一起组成第二无线通信模块的控制接口，USART1接口通过MAX3232芯片引接出RS232C接口。

8.根据权利要求1所述的基于无线通信技术的桥梁应变监测系统，其特征在于：所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均采用UTC4432B1无线通信模块。

9.基于无线通信技术的桥梁应变监测系统的监测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)接收器从计算机的USB接口获取电源，并将电压输出给第二单片机和第二无线通信模块，使第二单片机和第二无线通信模块正常工作；

2)振弦式读数仪通电后，通过第一无线通信模块接收计算机的指令，由第一单片机输出PWM信号控制高压激励电路获得150V～180V的脉冲高电压，然后第一单片机将该电压加载到振弦式应变传感器的两端，使振弦式应变传感器受高压脉冲的激励开始衰减振荡并输出电压信号，信号调理电路对振弦式应变传感器的输出信号进行放大、整流和滤波处理，得到某个频率的方波信号，第一单片机内置的定时器采集方波信号，并经过计算得到频率值；

3)第一单片机通过第一无线通信模块将计算得到的频率值传输给第二无线通信模块，再由第二无线通信模块将频率值传输给接收器的第二单片机；

4)第二单片机启动A/D转换器将接收到的频率值进行模数转换，转换后的数据经由RS232接口电路传到RS232转USB接口电路，由RS232转USB接口电路转换成USB数据后传输给计算机；

5)在计算机中实时查看数据变化趋势曲线，对数据进行对比分析，实现异常数据报警。