[发明专利]一种以桥墩为中心的智慧支座同步数据采集方法及网络系统

说明书

本发明公开了一种以桥墩为中心的智慧支座同步数据采集方法及网络系统。其中的系统包括：主控制器、N个桥墩控制器和M个采集装置；N个桥墩控制器分别设置在N个桥墩上；每个桥墩上设置有多个采集装置。通过使用本发明提供的方法及网络系统，在每个桥墩上都设置一个桥墩控制器来管理以太网，并在每个桥墩上都设置多个采集装置，且每个桥墩上的采集装置只连接到本桥墩上的控制器上，然后通过同步线缆的连接实现桥梁两端的数据同步采集，因此形成一个以桥墩为中心的、分布式的桥梁分析系统，从而在接线简单、抗干扰能力强的情况下，同时实现了实时的桥梁数据同步采集传输以及桥梁荷载病害分析，因此可以解决支座数据同步采集、传输及病害分析的问题。

技术领域

本发明涉及支座数据采集及传输技术，特别涉及一种以桥墩为中心的智慧支座同步数据采集方法及网络系统。

背景技术

支座是连接桥梁及其下部桥墩的重要承载部件，为了能够反映出桥梁结构存在的缺陷、损伤和荷载变化等，需要对桥梁两端的支座进行同步监测。

现有的桥梁健康监测技术通过在桥梁上布设各种传感器，使用有线或无线传输网络将采集到的桥梁结构信息传递至远端监控中心，监控中心的服务器对采集的各种与桥梁有关的数据进行分析处理，对桥梁状态进行预警。

在现有的桥梁健康监测技术中，这些系统多为中央节点控制的网络，将传感器采集到的桥梁数据直接传输至中央节点。如果将中央节点放置在桥梁一侧，紧邻的支座传感器数据线易于布设安装，但是，对于桥梁另外一侧支座上的多个传感器则需要多股线缆长距离铺设；并且，一座桥一般由多片梁构成，因此中央节点还需要与其他桥墩上的支座传感器连接，使得线路布设复杂度增加，并且同时也导致了中央节点的数据线接口变得复杂；另外，随着传输距离的增加，线缆长度也相应增加，对传感器传输的模拟信号的干扰也相应增大，因而造成数据的失真；同时，供电传输的距离越长，能量损耗就越多。当中央节点安装在桥梁中间时，也依然存在同样的问题。

虽然有一些桥梁监测系统采用通过GPS、RS485串口解决了布线以及信号干扰的问题，但同时也出现了传感器间同步采集数据与实时数据传输带宽限制的问题。对于应变、位移等实时数据，其数据采样率较高，当设定采样率为1ksps，一个数据为24bits，一个支座上安装有10个传感器时，其数据传输率需要大于240kbps。但是，随着传输距离的增加，RS485的传输速率也随着降低至几kbps或者几十kbps，这并不能满足实时采样传输数据的要求；并且，如果将所有采集到的数据都发送到服务端进行集中处理，数据量太大，太过复杂。另外，如果想要通过桥梁两端的支座来分析桥梁状态，其数据间的同步率至少需要达到毫秒量级，使用GPS授时系统向各个传感器发送同步信号时，在高速采样率的需求下，不能准确实现各个传感器之间的同步，并且成本较高。

综上可知，由于现有技术中的上述系统和方法具有如上所述的缺点，因此，如何提出一种简化的桥梁监测网络，从而既能实现大容量数据传输、又能进行数据采集的同步，是本领域中急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种以桥墩为中心的智慧支座同步数据采集方法及网络系统，从而可以解决支座数据同步采集、传输及病害分析的问题。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种以桥墩为中心的智慧支座同步数据采集网络系统，该系统包括：主控制器、N个桥墩控制器和M个采集装置；

所述N个桥墩控制器分别设置在N个桥墩上；每个桥墩上设置有多个采集装置；所述采集装置均设置在桥墩支座上；其中，N和M均为自然数，且M大于N；

所述主控制器和N个桥墩控制器顺次连接；

所述主控制器与相邻的桥墩控制器之间通过以太网网络线和同步线缆连接；

相邻的两个桥墩控制器之间通过以太网网络线和同步线缆连接；

位于同一个桥墩上的桥墩控制器与采集装置之间通过以太网网络线和同步线缆连接；