專利名稱：無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基坑工程是基礎(chǔ)工程施工中一個傳統(tǒng)課題，同時也是仍未得到很好解決的巖土工程問題。近年來，隨著城市用地緊張，高層建筑的結(jié)構(gòu)要求以及地下空間的使用功能要求的提高，深基坑開挖與支持技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展。迄今為止，根據(jù)工程特點已經(jīng)發(fā)展形成了各具特點的計算分析方法。但由于工程地質(zhì)條件和施工條件的復(fù)雜性和不確定性，這些設(shè)計理論并不能確保工程的安全。為了降低工程風(fēng)險，避免發(fā)生重大工程事故，加強(qiáng)施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境的監(jiān)測，采用信息化實時監(jiān)控是目前行之有效的途徑，并可為今后的設(shè)計提供寶貴的數(shù)據(jù)資料。在地鐵隧道基坑開挖過程或其他土木工程活動中，鋼支撐的應(yīng)用非常普遍。為保證施工安全和工程質(zhì)量，在施工過程中，有必要應(yīng)用電測技術(shù)，對鋼支撐的受力情況進(jìn)行實時監(jiān)測。避免支承軸力超過設(shè)計強(qiáng)度導(dǎo)致支承破壞引起整個支護(hù)體系失穩(wěn)，導(dǎo)致工程事故。 目前大多數(shù)地鐵基坑工程或其他土木工程活動中，應(yīng)力數(shù)據(jù)采集采用局部測量、定時采集的方式。這類基坑施工過程中，數(shù)據(jù)采集以及分析具有局限性，不能保證施工安全。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為克服上述的不足之處，目的在于提供一種無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用無線傳感網(wǎng)與現(xiàn)場的監(jiān)測設(shè)備相結(jié)合，實現(xiàn)了無線遠(yuǎn)程的監(jiān)測、數(shù)據(jù)安全獲取和分析，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。本實用新型是通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心服務(wù)器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)力傳感器，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括WSN協(xié)調(diào)器、WSN路由器和WSN采集器，所述WSN采集器用于負(fù)責(zé)與其連接的應(yīng)力傳感器的數(shù)據(jù)采集和上傳，所述的WSN協(xié)調(diào)器用于負(fù)責(zé)其管理范圍內(nèi)的WSN路由器以及WSN采集器的組織和維護(hù)，負(fù)責(zé)應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)匯總，并提供接口，將WSN采集器采集到的監(jiān)測點應(yīng)力數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，所述的WSN路由器用于組建WSN基干網(wǎng)，負(fù)責(zé)WSN協(xié)調(diào)器與WSN采集器之間的數(shù)據(jù)交互，所述WSN路由器負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)幀路由轉(zhuǎn)發(fā)。作為優(yōu)選，WSN協(xié)調(diào)器所述接口為以太或者移動接入GPRS、3G接口。作為優(yōu)選，所述的應(yīng)力傳感器為單線圈振弦式傳感器。本實用新型的有益效果該系統(tǒng)采用分布式采集方式，將數(shù)據(jù)采集單元分散布置在靠近傳感器的地方，完成所轄測點傳感器的激勵、測量、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)通訊等功能， 這樣減少了模擬量的傳輸距離，提高了系統(tǒng)的抗外界干擾能力。由于每個數(shù)據(jù)采集單元均具有一定的獨立工作能力，這也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，同時實現(xiàn)了遠(yuǎn)程實時的監(jiān)控。另外，本系統(tǒng)采集器通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)信息，并采用電池供電，設(shè)備安裝方便，運行費用低。
圖1是本系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)通信示意圖圖2是傳感器與節(jié)點第一種安裝示意圖；圖3是傳感器與節(jié)點第二種安裝示意圖；圖4是傳感器與節(jié)點第三種安裝示意圖；圖5是本系統(tǒng)工作原理示意圖；圖6是本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；圖7是本系統(tǒng)壓力監(jiān)測圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述實施例1 如圖1所示，無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心服務(wù)器、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)力傳感器4，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括WSN協(xié)調(diào)器1、WSN路由器2和 WSN采集器3，所述WSN采集器3用于負(fù)責(zé)與其連接的應(yīng)力傳感器4的數(shù)據(jù)采集和上傳，所述的WSN協(xié)調(diào)器1用于負(fù)責(zé)其管理范圍內(nèi)的WSN路由器2以及WSN采集器3的組織和維護(hù)，負(fù)責(zé)應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)匯總，并提供以太或者移動接入GPRS、3G接口，將WSN采集器3采集到的監(jiān)測點應(yīng)力數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，所述的WSN路由器2用于組建WSN基干網(wǎng)， 負(fù)責(zé)WSN協(xié)調(diào)器1與WSN采集器2之間的數(shù)據(jù)交互，所述WSN路由器2負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)幀路由轉(zhuǎn)發(fā)。所述的應(yīng)力傳感器為單線圈振弦式傳感器。傳感器安裝方法如下，將傳感器安裝在鋼支撐管一端的端面上，檢測其軸力，如圖 2所示，信號線與電源線通過一根電纜線引到基坑外面，WSN采集器采用標(biāo)準(zhǔn)接口與傳感器相連，WSN采集器有序地安裝在基坑外面，并采用太陽能供電方式，以確保長期供電。另外， 根據(jù)現(xiàn)場需要，可安裝若干路由器，保證遠(yuǎn)距離信號傳輸。根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由器的特性，WSN路由器需要市電供電。本實例是系統(tǒng)的典型搭建。系統(tǒng)含有單線圈振弦式傳感器、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)控中心服務(wù)器。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，采集器負(fù)責(zé)監(jiān)測點的硬件檢測、數(shù)據(jù)上傳等功能。路由器具有轉(zhuǎn)發(fā)無線數(shù)據(jù)幀、自修復(fù)通信線路等功能。協(xié)調(diào)器具有管理維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的功能，能夠匯總監(jiān)測數(shù)據(jù)，并提供以太接口或移動接入接口。數(shù)據(jù)存儲、處理、顯示裝置的一種典型選擇為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。從無線傳感網(wǎng)絡(luò)獲得的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，獲得使用者預(yù)期的結(jié)果報告。服務(wù)器的功能包括查詢監(jiān)測點應(yīng)力值及狀態(tài)、應(yīng)力超標(biāo)預(yù)警以及報警、檢測點電量電壓檢測、監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集等的遠(yuǎn)程控制、無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由器狀態(tài)檢測以及應(yīng)力數(shù)據(jù)服務(wù)如歷史數(shù)據(jù)查詢。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊环N顯示方式如圖6。數(shù)據(jù)服務(wù)的展現(xiàn)形式為報表或曲線圖，如圖7。實施例2 本實施例與實施例1不同之處在于，將傳感器安裝在支撐管一端的端面上，檢測其軸力，如圖3所示。信號線與電源線，通過一根電纜線引到支撐管表面。WSN采集器采用標(biāo)準(zhǔn)接口與傳感器相連。同時，將WSN采集器安裝在支撐管表面，采用電池供電。另夕卜，根據(jù)現(xiàn)場需要，可安裝若干WSN路由器，保證遠(yuǎn)距離信號傳輸。根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由器的特性，WSN路由器需要市電供電。實施例3 本實施例與實施例1不同之處在于，將傳感器安裝在支撐管表面，檢測其變形應(yīng)力。如圖4所示。WSN采集器采用標(biāo)準(zhǔn)接口與傳感器相連。WSN采集器也安裝在支撐管表面，靠近傳感器的地方，WSN采集器采用電池供電。另外，根據(jù)現(xiàn)場需要，可安裝若干WSN路由器，保證遠(yuǎn)距離信號傳輸。根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和路由 器的特性，WSN路由器需要市電供電。以上的所述乃是本實用新型的具體實施例及所運用的技術(shù)原理，若依本實用新型的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，仍應(yīng)屬本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控中心服務(wù)器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)力傳感器，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括WSN協(xié)調(diào)器、WSN路由器和WSN采集器，所述 WSN采集器用于負(fù)責(zé)與其連接的應(yīng)力傳感器的數(shù)據(jù)采集和上傳，所述的WSN協(xié)調(diào)器用于負(fù)責(zé)其管理范圍內(nèi)的WSN路由器以及WSN采集器的組織和維護(hù)，負(fù)責(zé)應(yīng)力傳感器數(shù)據(jù)匯總，并提供接口，將WSN采集器采集到的監(jiān)測點應(yīng)力數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心服務(wù)器，所述的WSN路由器用于組建WSN基干網(wǎng)，負(fù)責(zé)WSN協(xié)調(diào)器與WSN采集器之間的數(shù)據(jù)交互，所述WSN路由器負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)幀路由轉(zhuǎn)發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)的核心無線傳感網(wǎng)由WSN協(xié)調(diào)器、WSN路由器、WSN采集器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于WSN協(xié)調(diào)器所述接口為以太或者移動接入GPRS、3G接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的應(yīng)力傳感器為單線圈振弦式傳感器。
專利摘要本實用新型涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種無線自組網(wǎng)式鋼支撐應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心服務(wù)器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)力傳感器，所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)包括WSN協(xié)調(diào)器、WSN路由器和WSN采集器。本實用新型的有益效果該系統(tǒng)采用分布式采集方式，將數(shù)據(jù)采集單元分散布置在靠近傳感器的地方，完成所轄測點傳感器的激勵、測量、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)通訊等功能，這樣減少了模擬量的傳輸距離，提高了系統(tǒng)的抗外界干擾能力。
文檔編號E02D33/00GK202214741SQ20112025092
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日
發(fā)明者萬德松, 余劍, 吳光榮, 張未來, 李昆侖, 許仁德, 趙軍, 陳志芳 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十二研究所