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基于GPRS DTU 橋梁健康檢測(cè)系統(tǒng)方案

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廈門(mén)才茂通信科技有限公司

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

一、概述橋梁在建成后，由于受到氣候、腐蝕、氧化或老化等因素，以及長(zhǎng)期在靜載和活載的作用下易于受到損壞，相應(yīng)地其強(qiáng)度和剛度會(huì)隨時(shí)間的增加而降低

詳細(xì)介紹

一、概述

橋梁在建成后，由于受到氣候、腐蝕、氧化或老化等因素，以及長(zhǎng)期在靜載和活載的作用下易于受到損壞，相應(yīng)地其強(qiáng)度和剛度會(huì)隨時(shí)間的增加而降低。隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)、信號(hào)分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析理論的迅速發(fā)展，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估近年來(lái)已成為國(guó)內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)總的目標(biāo)是通過(guò)測(cè)量反映大橋環(huán)境激勵(lì)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)狀態(tài)的某些信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大橋的工作性能和評(píng)價(jià)大橋的工作條件，以保證大橋的安全運(yùn)營(yíng)及為大橋的養(yǎng)護(hù)維修提供科學(xué)依據(jù)。與傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測(cè)方法(包括眾多的無(wú)損檢測(cè)技術(shù))不同，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)重在診斷可能發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷或?yàn)?zāi)難的條件和環(huán)境因素，評(píng)估結(jié)構(gòu)性能退化的征兆和趨勢(shì)，以便及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)維修措施。而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法重在損傷發(fā)生后檢查損傷的存在并采取維修加固的手段，因此，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概念具有革命性的變革。

二、無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

橋梁無(wú)線監(jiān)測(cè)是指利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和信息融合等技術(shù)，使用無(wú)線傳感系統(tǒng)替代傳統(tǒng)有線傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)傳感器和中心數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的直接通訊。無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布設(shè)比有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈活，是橋梁健康監(jiān)測(cè)的一個(gè)發(fā)展方向。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多橋梁都建立了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。現(xiàn)有的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多采用有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，常用傳統(tǒng)的電纜實(shí)現(xiàn)傳感器和中心采集單元的通訊。有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍存在著安裝造價(jià)高、環(huán)境對(duì)傳輸信號(hào)的影響較大等缺點(diǎn)。而無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就克服了有線監(jiān)測(cè)的固有缺點(diǎn)。無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確保了低廉的造價(jià)和安裝費(fèi)用，并使傳感器之間的通訊可靠。隨著ＭＥＭＳ等微傳感器的研究進(jìn)展，為橋梁無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了可能。無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的能量供應(yīng)可通過(guò)內(nèi)置電池來(lái)解決，但內(nèi)置電池存在的問(wèn)題有：體積較大；容納的能量有限；殼體壽命有限；體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)容易污染環(huán)境；需要經(jīng)常更換等缺點(diǎn)，不利于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。取代電池的較好方法就是自我持續(xù)供能的能量發(fā)生器。

三、無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由以下部分構(gòu)成：

１）能進(jìn)行數(shù)一模轉(zhuǎn)換的傳感器；２）無(wú)線數(shù)傳模塊（DTU）；３）能源；４）激勵(lì)源。無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器多采用最近發(fā)展較快的性能優(yōu)良、體積小、功能強(qiáng)的ＭＥＭＳ傳感器，該傳感器的低造價(jià)和低功耗促進(jìn)了無(wú)線監(jiān)測(cè)的發(fā)展。激勵(lì)源利用橋梁的載荷和環(huán)境激勵(lì)如風(fēng)雨激振等，有著無(wú)須中斷交通和不必額外加載的優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)線監(jiān)測(cè)傳感器模塊無(wú)法通過(guò)傳輸線從外界獲取能量，因此該系統(tǒng)的自身供能問(wèn)題是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)采集終端

數(shù)據(jù)采集終端根據(jù)需要安裝于各測(cè)點(diǎn)，分別采集保護(hù)電位的信息。終端軟件實(shí)現(xiàn)各模塊的初始化、監(jiān)控中心IP地址和端口設(shè)置、通訊任務(wù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理等功能。程序采用模塊化設(shè)計(jì)，由數(shù)據(jù)采集模塊與無(wú)線模塊兩部分組成，兩模塊之間以RS232協(xié)議進(jìn)行串行通信。數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)電位進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)量結(jié)果傳送到無(wú)線模塊，再經(jīng)由無(wú)線模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)處理中心。

主要硬件設(shè)備:GPRS DTU CM3161：

工業(yè)級(jí)GSM/GPRS MODEM：

工業(yè)級(jí)GSM/GPRS MODEM，是一款基于移動(dòng)GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，內(nèi)嵌工業(yè)級(jí)GSM/GPRS無(wú)線模塊的撥號(hào)上網(wǎng)設(shè)備。產(chǎn)品特別針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境而設(shè)計(jì),通過(guò) RS-232或 RS-485接口. 使用簡(jiǎn)單的AT命令交互界面，這樣用戶面對(duì)的是基于串口通訊的 AT指令接口，可以完成端到端的可靠數(shù)據(jù)通信。標(biāo)準(zhǔn)RS232或RS485接口；

、支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令；

、支持短消息、撥號(hào)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

、工業(yè)級(jí)電源： DC7V~DC30V，內(nèi)置電源反向保護(hù)；

、工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊：內(nèi)嵌德國(guó)西門(mén)子無(wú)線模塊，抗干擾強(qiáng)，傳輸穩(wěn)定；

、金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；防雷設(shè)計(jì)；符合電力安規(guī)要求；

四、結(jié)束語(yǔ)

基于GPRS DTU的腐蝕遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)集成了的無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為橋梁結(jié)構(gòu)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)提供了技術(shù)支持，在全國(guó)橋梁結(jié)構(gòu)工程災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有很高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感傳感器監(jiān)控系統(tǒng)

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