[发明专利]振动数据无线同步采样方法及采样系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动数据无线同步采样方法及采样系统。

背景技术

现有大部分桥梁振动数据采集有繁重地布线工作，需要测试人员频繁来往于施工现场，劳动强度大，数据采集和传输不方便，信息管理的自动化程度低，难于满足现代信息化施工的要求。因此必须研制一种新型的分布式远程无线监测系统，减少工程人员的工作强度，提高数据采集的准确性、可靠性，并实现温度和应力数据的智能化、信息化管理。

有些桥梁振动数据采集系统使用了无线传输，减少了布线工作，但是这些系统未能在无线数据采集系统采取数据采集的同步措施，各个不同采集点的数据之间、各点的不同物理、力学等参数之间的相关联系不多，这种无同步的数据采集方法缺少对整体结构安全的判别能力，这些非正常的数据将影响监测结果的可信度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种振动数据无线同步采样方法及采样系统，该振动数据无线同步采样方法及采样系统能实现极高的无线同步精度。

本发明的技术解决方案如下：

一种振动数据无线同步采样方法，包括以下步骤：

步骤1：准备步骤：

时钟同源处理：在同一采集器内部，晶振输出的时钟信号统一分配给各独立的数据采样通道；

同步授时：对各个采集器同时校准实时时钟，把不同采集器的实时时钟校准到同一时间上；

步骤2：发出数据采集命令：上位机通过无线方式发送启动采集命令，命令内容包括数据采集启动时间；

步骤3：启动数据同步采集：采集器收到命令后，不断查询其内部实时时钟，一旦实时时钟到达采集命令中的启动时间，则启动数据采集，最后由采集器将采集到的振动数据发送给上位机，最终实现在无线传输条件下不同采集器中数据的同步采集效果。

设定多个采集器中的任一个作为主采集器，其余的采集器为从采集器，从采集器的外部中断接口都通过导线与主采集器的一个输出接口相连；

所述的同步授时步骤为：

上位机发送需要设置的实时时钟参数；

各采集器收到实时时钟参数后，并不立即进行授时，而是进入等待授时状态；

所有的采集器收到实时时钟参数后，回传给上位机应答信号之后，上位机通知主采集器向各从采集器发出授时触发信号即中断触发信号；

各个采集器收到授时触发信号后，把实时时钟参数写入本采集器的实时时钟模块，从而各采集器的实时时钟校准均到同一时间上。

实时时钟参数的数据帧的格式为：数据帧头、年月日、时分秒、数据校验位和帧尾。

一种振动数据无线同步采样系统，包括主控端设备和数据采集端设备；主控端设备包括上位机和与上位机相连的主控端无线网络模块，数据采集端设备包括数据采集端无线网络模块、多个振动传感器和多个采集器，多个采集器均与数据采集端无线网络模块相接，每一个采集器连接有至少一个振动传感器；

主控端无线网络模块与数据采集端无线网络模块无线通信连接；

振动数据无线同步采样系统采用前述的振动数据无线同步采样方法实现振动数据的同步采样。

所述的数据采集端设备为多套。

有益效果：

本发明的振动数据无线同步采样方法及采样系统，具有以下特点：

(1)先进的无线同步采样技术。本发明的振动数据无线同步采样系统是一个基于网络的监测系统，因此也存在时钟同步问题。由于这样的监测系统是由多台硬件采集设备在局域网内构成一个分布式的实时采集系统，在这些监测采集数据的下位机中如何达到以相同的时钟为基准，来触发其采集数据，使之采集到的数据在时间上或事件的先后顺序上具有对比性，使监测的数据具有其明确的物理意义，从而实现快速准确的数据处理。

本系统采用先进的同步采样技术可以保证桥梁的同步采集，具体的实施方法为：在同一采集器内部，采用高性能高稳定度(10^-8)的恒温晶振，恒温晶振的频率为100MHz，晶振分频至100KHz统一为给八个独立的ADC采样通道提供频率，保证同一采集器内部采样同步程度至少达到10⁶秒；不同采集器之间的同步方法为，在采集之前先对各个采集器校准实时时钟，把采集器的实时时钟校准到同一时间上，然后在测量期间上位机发送在某个时刻的启动命令，采集器收到该命令之后就可以同步启动数据采集。