[发明专利]基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器

说明书

本发明公开一种基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器，包括MCU控制电路、与数据基站进行通讯的RS485通讯电路、用于监听波形信号的的时间同步电路、用于感知桥梁监测点的X轴或Y轴方向角度变化的X轴倾角传感电路和Y轴倾角传感电路、ADC处理电路、用于监测温度变化的温度传感电路以及为上述电路提供电源的电源管理电路，MCU控制电路分别与RS485通讯电路、时间同步电路、温度传感电路以及ADC处理电路连接，ADC处理电路分别与X轴倾角传感电路和Y轴倾角传感电路连接。本发明采用毫秒级的时间同步技术，实现24小时不间断的毫秒级同步误差的实时监测，避免了无法在行车过程中对桥梁进行准确有效的数据采集的局限性。

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体涉及基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器。

背景技术

近年来，由于经济和交通突飞猛进，交通量的剧增和超限超载现象在世界各国凸显。经济的迅速发展，对于交通能力的要求也在不断提高，不少桥梁的老化和功能退化已呈现加速趋势。为了确保大型桥梁结构的安全性和耐久性，减少和避免重大损失，进行桥梁结构工作状态和结构特性参数的监测和评估工作已迫在眉睫。

由于日常的车辆通行形成桥梁上快速移动的载荷，桥梁的受力点不断发生变化，造成桥梁各个监测点的位移量不断动态变化。因此，要准确分析桥梁在某一时刻的受力状态，就需要对桥梁各个监测点的数据，在时间维度上进行同步采集，避免时间差造成的数据偏差。

目前，桥梁健康监测系统所采用的传感器均为独立的采集单元，即在时间维度上没有进行同步处理。桥梁健康监测系统实现的过程为：数据基站发出采集命令或传感器用内部定时器进行定时数据采集，完成数据采集后，将数据发送至数据基站进行计算和显示。该过程中没有进行各传感器之间的时间同步和校正。因此，该方案仅能在道路封闭的情况下，测量桥梁各监测点的位移量，无法实现24小时不间断的监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器，能够准确地采集桥梁各个监测点在同一时刻的状态数据，在不需要进行道路封闭的情况下，实现24小时不间断的毫秒级同步误差的实时监测，为桥梁实时安全预警提供数据支撑。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器，包括MCU控制电路、用于实现所述MCU控制电路与数据基站进行通讯的RS485通讯电路、与所述数据基站连接用于监听波形信号的时间同步电路、用于感知桥梁监测点的X轴方向上的角度变化的X轴倾角传感电路、用于感知桥梁监测点的Y轴方向上的角度变化的Y轴倾角传感电路、用于将电压模拟量转换成数字量的ADC处理电路、用于监测温度变化的温度传感电路以及为所述MCU控制电路、所述RS485通讯电路、所述时间同步电路、所述X轴倾角传感电路、所述Y轴倾角传感电路、所述ADC处理电路和所述温度传感电路提供电源的电源管理电路，所述MCU控制电路分别与所述RS485通讯电路、所述时间同步电路、所述温度传感电路以及所述ADC处理电路连接，所述ADC处理电路分别与所述X轴倾角传感电路和所述Y轴倾角传感电路连接。

作为基于毫秒级时间同步技术的高精度桥梁位移传感器的一种优选方案，所述MCU控制电路包括MCU核心电路、MCU电源去耦电路和MCU复位电路；