[实用新型]一种基于NB‑IoT通信的桥梁拉索索力监测设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁索力监测技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT通信的桥梁拉索索力监测设备。

背景技术

拉索是斜拉桥、系杆拱桥、悬索桥等拉索体系桥梁的关键受力构件。在桥梁运营过程中，拉索由于受到环境腐蚀和老化作用，随着时间的推移难免会产生锈蚀、断丝、甚至断裂等损伤，通过对桥梁拉索索力进行监测，可以实时感知桥梁拉索的安全状态，并在拉索发生损伤和异常时发出报警，确保桥梁的运营安全。

桥梁拉索索力监测设备通常采用有线索力传感器和无线索力传感器两种，由于有线传感器组网的方式成本高、施工麻烦、周期长，采用无线索力传感器组网的应用越来越多。通常是将基于ZigBee或蓝牙无线通信技术的无线索力传感器安装在拉索上，然后通过安装在现场的内置ZigBee及GPRS/4G通信模块的无线网关将其附近百米范围内的无线索力传感器节点数据发送至远端监控中心。

然而，现有的基于ZigBee或蓝牙技术的无线索力监测系统存在以下问题：

1、由于斜拉桥、悬索桥等拉索体系桥梁跨度大，桥梁长度长达数百米甚至上千米，基于ZigBee或蓝牙等无线技术的索力监测系统通信距离短，一个无线网关只能覆盖其附近较小范围内的无线索力传感器节点，因此组网效率较低，需要安装较多的无线网关，成本较高；

2、由于基于ZigBee技术的索力监测网关只能安装在桥梁现场，由于功耗较大，需要对每个网关安装太阳能供电系统进行单独供电，增加了施工复杂性和系统建设成本；

3、由于基于ZigBee或蓝牙等无线技术的索力监测设备信号穿透力弱，当该类索力监测设备安装在桥梁箱梁内部进行拉索监测时，信号传输受阻，无法完成无线系统组网。

实用新型内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于NB-IoT通信的桥梁拉索索力监测设备，解决了现有无线索力监测技术传输距离短、成本较高、功耗较大以及在桥梁箱梁内部应用受限的不足问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种基于NB-IoT通信的桥梁拉索索力监测设备，包括：MEMS加速度传感器、采集电路板、锂电池和NB-IoT无线通信模块，其中采集电路板由信号调理电路、A/D转换器、微控制器和USB接口组成；所述MEMS加速度传感器与采集电路板相连，采集电路板与NB-IoT无线通信模块相连，所述锂电池与采集电路板相连，对加速度传感器、采集电路板及NB-IoT无线通信模块进行供电；所述MEMS加速度传感器采集拉索加速度信号传输到信号调理电路，通过信号调理电路对加速度电信号进行放大、滤波，A/D转换器进行模数转换，微控制器实现采集控制并通过内置算法程序将加速度数据换算为索力数据，微控制器与NB-IoT无线通信模块相连，数据在通过NB-IoT无线通信模块，与运营商通信基站之间进行无线数据通信，将采集的索力数据发送到云端网络服务器，云端网络服务器接收设备上传的数据，并对数据进行处理、存储、分析与展示。

所述的USB接口与电脑相连，对检测设备参数进行设置。

所述的NB-IoT无线通信模块内置嵌入式sim卡。

所述的画板下端面设有向外凸起的工具盒。

（三）有益效果

本实用新型实施例提供了一种基于NB-IoT通信的桥梁拉索索力监测设备。具备一下有益效果：本实用新型（1）采用NB-IoT无线通信模块替代ZigBee或蓝牙进行桥梁拉索索力数据的传输，大大提高了节点通信距离，减少了无线网关的使用，明显降低了桥梁现场组网的复杂程度和索力监测系统的建设成本；（2）采用NB-IoT无线通信模块替代ZigBee或蓝牙进行桥梁拉索索力数据的传输，无线信号穿透力大大增强，从而可以实现对桥梁内部拉索进行监测；（3）采用NB-IoT无线通信模块替代ZigBee或蓝牙进行桥梁拉索索力数据的传输，大大降低了功耗，采用锂电池即可进行长期监测，减少了使用太阳能供电系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 本实用新型原理结构示意图。

具体实施方式