[发明专利]振弦传感器读数模块及其无线检测终端和系统

说明书

本发明提供了一种振弦传感器读数模块及其无线检测终端和系统，振弦传感器读数模块主要包括控制器、供电电路、激振电路和信号采集电路，振弦传感器无线检测终端主要包括振弦传感器读数模块、电源模块和无线模块，振弦传感器无线检测系统主要包括振弦传感器无线检测终端、路由器和协调器。本发明能够实现超低功耗控制、长时间无线检测，并具有振弦传感器与检测设备间无需埋设长电缆而实施方便、可靠性高和综合成本低廉等显著优点。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种振弦传感器读数模块及其无线检测终端和系统，能够实现超低功耗控制、长时间无线检测，并具有振弦传感器与检测设备间无需埋设长电缆而实施方便、可靠性高和综合成本低廉等优点。

背景技术

在目前的交通领域隧道桥梁和建筑领域基坑的建设过程中，广泛使用振弦传感器(下文简称传感器)，用于监测施工过程中内支撑轴力监测、支护结构应力监测、土压力监测等。振弦传感器读数仪、采集设备或系统(下文统一简称采集设备)即用于激振振弦传感器的内置振弦，并读取振弦的自振频率。

传统的手持便携式振弦传感器读数仪需要操作人员按数据采集需求，每天或每周数次对振弦传感器进行读数操作，存在着读数设备通道数少、相互之间通信困难、实时性差，且为获得埋设在高处或低洼处的振弦传感器数据往往需要埋设长电缆且容易损坏失效，存在着施工和维护成本巨大而可靠性低的缺点。

现已公开的ZL201010125427.6“采用无线传感器网络技术的低功耗振弦式应变采集系统”，指出了此前的无线采集设备基本采用点对点的无线形式，所有传感器都连接到唯一的采集设备上并由该采集设备通过无线信号，将数据传给接收基站，不存在任何组网和灵活性差的弊端。但该专利所提出的无线传感器网络技术的低功耗振弦式应变采集系统，通过无线传感器网络通讯协议建立多级跳转到无线网络连接，这在一定程度上实现了信息传输的无线通信和成本的降低；而对于之前所有传感器都连接到唯一的采集设备上的弊端，采取了将传感器进行分组，每个分组都由一个采集单元内的采集模块采集控制该分组内的多路传感器，每个采集模块也均包含对多路传感器进行测量所需的通道切换电路。但显而易见的，因为隧道桥梁和建筑领域基坑建设所涉及的体量巨大而使得各测点之间的间距相当大，这就使得多路传感器汇集到采集模块的过程中依然存在容易被破坏的短则数米长则数十米的数据传输线缆。其所提出的低功耗，更多的是相比在其之前的“所有传感器都由导线连接到唯一的采集设备，并由该采集设备通过无线信号，将数据传给接收基站”这类产品而言能耗有所降低，但其采集模块也决没有将能耗降低到无需外部供电，就能够完成对其所在分组的各个传感器的数据采集。因此在其专利文件中，对给采集模块供电的电源模块还有对应的外部供电的描述，比如在外部供能过低时能及时切换功能以保证仪器性能。

纵观现有振弦传感器各种数据采集设备，或依靠手持便携式振弦传感器读数仪需要人工操作，或依靠多通道振弦传感器测频仪/应变采集系统操作等等，都没有摆脱传感器读数模块在持续两三个月，乃至两三年及以上时间，周期性采集振弦传感器振动频率数据并向外界输出数据的过程中，振弦传感器读数模块均需要外部供电或者提供新电池的依赖弊端；与此同时，振弦传感器读数模块与振弦传感器之间，依然存在短则数米或长则数十米的信号采集线缆，这在施工的时候费时费力，且普遍存在着振弦传感器信号采集线缆被损坏，而导致振弦传感器信号难以输出，数据可获得性和可靠性差的问题。