專利名稱：一種基于rs485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)方案常常在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)被廣泛采用。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收 ，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙エ工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。RS485總線最主要的優(yōu)勢(shì)在于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合橋梁，道路等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多點(diǎn)布控的需要，而對(duì)于橋梁的全面的自身環(huán)境的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一大重要任務(wù)即為總體的架構(gòu)布線。所以，RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)方案技術(shù)在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視，國(guó)內(nèi)外的眾多企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)在RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)方案及其擴(kuò)展研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)歩?，F(xiàn)有的各類建設(shè)領(lǐng)域的RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)方案實(shí)用率相對(duì)較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，布線實(shí)施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實(shí)現(xiàn)成本低，切實(shí)地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要，實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值聞。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)、與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)相接的RS485網(wǎng)關(guān)和通過(guò)RS485總線與RS485網(wǎng)關(guān)相接的多個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，所述橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括MCU模塊、給系統(tǒng)中各用電單元供電的供電電源以及與MCU模塊相接的紅外通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、用戶接ロ電路模塊和遠(yuǎn)程通信模塊，所述MCU模塊的輸入端接有信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊的輸入端接有用于采集橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的傳感器組，所述MCU模塊的輸出端接有用于顯示橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的液晶顯示模塊。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述電源模塊包括電壓轉(zhuǎn)換模塊、與電壓轉(zhuǎn)換模塊相接的充放電保護(hù)電路模塊和與充放電保護(hù)電路模塊相接的蓄電池模塊，所述與電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端接有直流電源或太陽(yáng)能電池板。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述MCU模塊為32位的高速ARM7芯片SEP4020。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述紅外通信模塊通過(guò)UART ロ與MCU模塊相接。[0008]上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在干所述用戶接ロ電路模塊為USB接ロ電路模塊或SD卡接ロ電路模塊。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程通信模塊為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的ー個(gè)或多個(gè)。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程通信模塊通過(guò)UART ロ與MCU模塊相接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本實(shí)用新型采用模塊化的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，布線實(shí)施方便。2、本實(shí)用新型采用RS485總線和RS485網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。3、本實(shí)用新型的功能完備，解決了由于人工測(cè)定作業(yè)偏遠(yuǎn)不安全，而且數(shù)據(jù)在測(cè)量、記錄、處理過(guò)程中難免引入人為的誤差甚至錯(cuò)誤，橋梁施工和運(yùn)營(yíng)期間人工測(cè)量數(shù)據(jù)エ作難度大等問(wèn)題；同時(shí)解決了光纜線路有線測(cè)試系統(tǒng)造成的高昂的測(cè)試成本，提升了現(xiàn)代的橋梁檢測(cè)技術(shù)和健康監(jiān)測(cè)技術(shù)水平。4、本實(shí)用新型是為應(yīng)對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)的不足的ー種完善，切實(shí)地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要。5、本實(shí)用新型的實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值高。綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，設(shè)計(jì)合理，布線實(shí)施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實(shí)現(xiàn)成本低，切實(shí)地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要，實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值高。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。

圖I為本實(shí)用新型的電路原理框圖。圖2為本實(shí)用新型橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的電路原理框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I-監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)；2-RS485網(wǎng)關(guān)； 3_橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)；3-1-MCU模塊；3-2-紅外通信模塊；3_3_以太網(wǎng)通信模塊；3-4-用戶接ロ電路模塊；3-5_遠(yuǎn)程通信模塊；3_6_信號(hào)采集模塊；3-7-傳感器組；3-8-液晶顯示模塊；3_9_電壓轉(zhuǎn)換模塊；3-10-充放電保護(hù)電路模塊；3-11-蓄電池模塊；4-直流電源；5-太陽(yáng)能電池板。
具體實(shí)施方式
如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)I、與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)I相接的RS485網(wǎng)關(guān)2和通過(guò)RS485總線與RS485網(wǎng)關(guān)2相接的多個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)3，所述橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)3包括MCU模塊3-1、給系統(tǒng)中各用電單元供電的電源模塊以及與MCU模塊3-1相接的紅外通信模塊3-2、以太網(wǎng)通信模塊3-3、用戶接ロ電路模塊3-4和遠(yuǎn)程通信模塊3-5，所述MCU模塊3-1的輸入端接有信號(hào)采集模塊3-6，所述信號(hào)采集模塊3_6的輸入端接有用于采集橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的傳感器組3-7，所述MCU模塊3-1的輸出端接有用于顯示橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的液晶顯示模塊3-8。如圖2所示，本實(shí)施例中，所述電源模塊包括電壓轉(zhuǎn)換模塊3-9、與電壓轉(zhuǎn)換模塊3-9相接的充放電保護(hù)電路模塊3-10和與充放電保護(hù)電路模塊3-10相接的蓄電池模塊3-11，所述與電壓轉(zhuǎn)換模塊3-9的輸入端接有直流電源4或太陽(yáng)能電池板5。如圖2所示，本實(shí)施例中，所述MCU模塊3-1為32位的高速ARM7芯片SEP4020，該MCU本身具有4路UART ロ ；1路10M/100M以太網(wǎng)ロ ；IXD控制器支持黒白，彩屏，及觸摸屏；97個(gè)GPIO ；10通道的TMER可捕獲脈沖；支持NAND FLASH控制器；支持USB及MMC/SD卡。一般運(yùn)行速率可達(dá)86M左右。外圍由4M NOR FLASH，2M的SDRAM，64M NAND FLASH構(gòu) 成。所述紅外通信模塊3-2通過(guò)UART ロ與MCU模塊3_1相接，紅外通信模塊3_2支持終端的近程通訊，該模塊與紅外手掌機(jī)配合使用，可以讓用戶靈活設(shè)置和抄錄終端數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)設(shè)置，使其失效，或者只有讀取功能。所述用戶接ロ電路模塊3-4為USB接ロ電路模塊或SD卡接ロ電路模塊，用戶接ロ電路模塊3-4因?yàn)楫惓２环奖氵h(yuǎn)程處理，或者想進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)備份吋，與當(dāng)?shù)赜脩暨M(jìn)行通信和升級(jí)的接ロ。所述遠(yuǎn)程通信模塊3-5為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的ー個(gè)或多個(gè)，根據(jù)用戶當(dāng)?shù)氐那闆r，可選擇不同的方式。所述遠(yuǎn)程通信模塊3-5通過(guò)UART ロ與MCU模塊3-1相接，遠(yuǎn)程通信模塊3-5是確保用戶遠(yuǎn)程通信的模塊，是建立用戶與服務(wù)中心通信的橋梁。具體實(shí)施時(shí)，蓄電池模塊選用合適的電源組，在外部失電的情況下，負(fù)責(zé)整個(gè)終端的運(yùn)行，選型的時(shí)候要注意電池的持久性，及充電穩(wěn)定性。液晶顯示模塊3-8可以由ー塊160*160的液晶和六個(gè)按鍵組成，上面輪顯橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可查詢橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)目前自身的工作狀態(tài)，在密碼校驗(yàn)機(jī)制的配合下，可以讓用戶在當(dāng)?shù)卦O(shè)置ー些參數(shù)；還可以選用觸摸液晶屏。由于MCU模塊3-1本身自帶I路10M/100M以太網(wǎng)ロ，因此只需要外加類似DM9161E芯片即可支持網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信模塊3-3。RS485總線由于其布線簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠從而廣泛的應(yīng)用于視頻監(jiān)控，門禁對(duì)講，樓宇報(bào)警等各個(gè)領(lǐng)域中，RS485總線布線時(shí)的注意點(diǎn)如下1、485信號(hào)線可以和強(qiáng)電把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置一同走線。在實(shí)際施工當(dāng)中，由于走線都是通過(guò)管線走的，施工方有的時(shí)候?yàn)榱藞D方便，直接將485信號(hào)線和電源線綁在一起，由于強(qiáng)電具有強(qiáng)烈的電磁信號(hào)對(duì)弱電進(jìn)行干擾，從而導(dǎo)致485信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致通信不穩(wěn)定；2、485信號(hào)線可以使用平行線作為布線，也可以使用非屏蔽線作為布線，由于485信號(hào)是利用差模傳輸?shù)?，即?85+與485-的電壓差來(lái)作為信號(hào)傳輸。如果外部有一個(gè)干擾源對(duì)其進(jìn)行干擾，使用雙絞線進(jìn)行485信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，由于其雙絞，干擾對(duì)于485+，485-的干擾效果都是ー樣的，那電壓差依然是不變的，對(duì)于485信號(hào)的干擾縮到了最小。同樣的道理，如果有屏蔽線起到屏蔽作用的話，外部干擾源對(duì)于其的干擾影響也可以盡可能的縮?。?、485布線可以任意布設(shè)成星型接線與樹(shù)形接線，485布線規(guī)范是必須要手牽手的布線，一旦沒(méi)有借助485集線器和485中繼器直接布設(shè)成星型連接和樹(shù)形連接，很容易造成信號(hào)反射導(dǎo)致總線不穩(wěn)定，很多施エ方在485布線過(guò)程中，使用了星型接線和樹(shù)形接線，有的時(shí)候整個(gè)系統(tǒng)非常穩(wěn)定，但是有的時(shí)候則總是出現(xiàn)問(wèn)題，又很難查找原因，一般都是由于不規(guī)范布線所引起的；4、485總線必須要接地。在很多技術(shù)文檔中，都提到485總線必須要接地，但是沒(méi)有詳細(xì)的提出如何接地，嚴(yán)格的說(shuō)，485總線必須要單點(diǎn)可靠接地，單點(diǎn)就是整個(gè)485總線上只能是有ー個(gè)點(diǎn)接地，不能多點(diǎn)接地，因?yàn)閷⑵浣拥厥且驗(yàn)橐獙⒌鼐€(一般都是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致，防止共模干擾，如果多點(diǎn)接地適得其反?？煽拷拥貢r(shí)整個(gè)485線路的地線必須要有良好的接觸，從而保證電壓一致，因?yàn)樵趯?shí)際施工中，為了接線方便，將線剪成多段再連接，但是沒(méi)有將屏蔽線作良好的連接，從而使得其地線分成了多段，電壓不能保持一致，導(dǎo)致共模干擾。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)(I)、與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)(I)相接的RS485網(wǎng)關(guān)(2)和通過(guò)RS485總線與RS485網(wǎng)關(guān)(2)相接的多個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(3)，所述橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)(3)包括MCU模塊(3-1)、給系統(tǒng)中各用電單元供電的電源模塊以及與MCU模塊(3-1)相接的紅外通信模塊(3-2)、以太網(wǎng)通信模塊(3-3)、用戶接口電路模塊(3-4)和遠(yuǎn)程通信模塊(3-5)，所述MCU模塊(3_1)的輸入端接有信號(hào)采集模塊(3-6)，所述信號(hào)采集模塊(3-6)的輸入端接有用于采集橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的傳感器組(3-7)，所述MCU模塊(3-1)的輸出端接有用于顯示橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的液晶顯示模塊(3-8)。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述電源模塊包括電壓轉(zhuǎn)換模塊(3-9)、與電壓轉(zhuǎn)換模塊(3-9)相接的充放電保護(hù)電路模塊(3-10)和與充放電保護(hù)電路模塊(3-10)相接的蓄電池模塊(3-11)，所述與電壓轉(zhuǎn)換模塊(3-9)的輸入端接有直流電源(4)或太陽(yáng)能電池板(5)。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述MCU模塊(3-1)為32位的高速ARM7芯片SEP4020。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述紅外通信模塊(3-2)通過(guò)UART 口與MCU模塊(3_1)相接。
5.按照權(quán)利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述用戶接口電路模塊(3-4)為USB接口電路模塊或SD卡接口電路模塊。
6.按照權(quán)利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程通信模塊(3-5)為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的一個(gè)或多個(gè)。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述遠(yuǎn)程通信模塊(3-5)通過(guò)UART 口與MCU模塊(3_1)相接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)、與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)相接的RS485網(wǎng)關(guān)和通過(guò)RS485總線與RS485網(wǎng)關(guān)相接的多個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，橋梁健康監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括MCU模塊、給系統(tǒng)中各用電單元供電的供電電源以及與MCU模塊相接的紅外通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、用戶接口電路模塊和遠(yuǎn)程通信模塊，MCU模塊的輸入端接有信號(hào)采集模塊，信號(hào)采集模塊的輸入端接有用于采集橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的傳感器組，MCU模塊的輸出端接有用于顯示橋梁健康狀況數(shù)據(jù)的液晶顯示模塊。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，布線實(shí)施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實(shí)現(xiàn)成本低，切實(shí)地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)的需要，實(shí)用性強(qiáng)，推廣應(yīng)用價(jià)值高。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202403924SQ20112053688
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者王照峰 申請(qǐng)人:西安迅騰科技有限責(zé)任公司