[发明专利]智能螺栓及应用该螺栓监测工程结构倾斜状态的系统

权利要求书

1.一种智能螺栓，其特征在于该智能螺栓包括标准螺栓本体和传感器节点模块；传感器节点模块通过嵌套的方式固定在螺栓的顶部；在传感器节点模块内部封装一块IC电路，该IC电路上集成有微机电双轴倾角传感器、无线局域网通信模块、无线充电接收模块和微控制单元模块；微机电双轴倾角传感器、无线局域网通信模块、无线充电接收模块均与微控制单元模块连接，无线充电接收模块与外部电力设备连接，无线局域网通信模块与外部局域信号采集基站连接；

所述微控制单元模块具有管理整个IC电路的电量、接受处理远程控制指令、激活和休眠模块、管理监测数据的功能。

2.根据权利要求1所述的智能螺栓，其特征在于所述传感器节点模块的下端设有与标准螺栓本体的顶部相配合的凹槽，该凹槽能和标准螺栓本体嵌套在一起，并通过胶接方式固定；传感器节点模块的外部封装材料为高强度的非金属材料。

3.根据权利要求2所述的智能螺栓，其特征在于，所述非金属材料为玻璃钢。

4.根据权利要求1所述的智能螺栓，其特征在于，所述无线局域网通信模块选用Zigbee、LoRa、WiFi通信；无线充电接收模块采用的是基于电磁辐射原理的电力传输技术。

5.根据权利要求1所述的智能螺栓，其特征在于，所述智能螺栓的充电方式为无线充电，通过手持式、车载式或无人机式携带电力激发设备为智能螺栓中的传感器节点模块供电。

6.一种应用权利要求1-5任一所述的螺栓监测工程结构倾斜状态的系统，其特征在于，该系统包括：多个智能螺栓、局域信号采集基站、远程服务器和终端设备；每个智能螺栓作为一个监测节点，智能螺栓通过无线局域网通信模块连接局域信号采集基站，局域信号采集基站通过移动通信网络与远程服务器连接，终端设备与远程服务器连接；

远程服务器用于与现场的局域信号采集基站进行数据的传输、存储上传的监测数据、并对监测数据进行处理分析；

终端设备用于显示远程服务器处理分析后的监测结果，同时能发送控制指令，并管理系统；

所述局域信号采集基站与智能螺栓监测节点的无线频率相匹配，采集各节点的监测数据并实时上传至远程服务器，同时用于接收终端设备发送的指令，再对相应的智能螺栓节点发送控制信号。

7.一种应用权利要求1-5任一所述的螺栓监测工程结构倾斜状态的方法，包括以下步骤：

步骤一，在工程结构设计过程中，首先确定需要进行倾斜监测的两个相互垂直的方向，然后在这两个方向上进行智能螺栓的布设设计，相邻智能螺栓的横向、纵向两个方向上的距离都不大于1m；同时根据局域自组网信号传输的有效范围确定局域信号采集基站的安装位置，并提前进行对应智能螺栓监测节点的信号匹配；

步骤二，在工程结构施工过程中，在步骤一设计的智能螺栓和局域信号采集基站的布设点上相应固定安装智能螺栓和局域信号采集基站，其中局域信号采集基站安装完成后即可打开，根据工程结构的跨度要求智能螺栓和局域信号采集基站分散布设，多节点监测，确保覆盖结构整体；

步骤三，当施工完成之后，通过终端设备向局域信号采集基站发送激活指令和监测频率设置，然后由局域信号采集基站对各智能螺栓监测节点实现激活指令和监测频率设置，进而完成对工程结构倾斜状态的整体监测。