[发明专利]桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器、传感方法及系统

说明书

本发明公开了桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器，包括工具式表面应变传感器，工具式表面应变传感器测量桥梁裂缝带来的应变电阻变化并将测量结果发送给应变信号放大模块，应变信号放大模块进行信号放大和A/D转换，并将转换后得到的数字信号发送给核心板，核心板发送指令给NB‑IoT模块。本发明解决了有线应变采集设备成本高、布线困难、现场安装难度大等问题，具有低成本、低功耗、高精度特点，有效实现桥梁病害裂缝区域变化过程中的应变数据长期、实时监测过程。

技术领域

本发明涉及无线传感技术，特别是涉及无线传感器、传感方法及系统。

背景技术

当前大部分应变数据以有线传输为主，其中电阻式即应变电桥原理占绝大部分，其具有高精度、高灵敏度等特点，但是传输距离有限，现场位移传感器布线困难，更重要的是，若对桥梁、建筑物等基础设施集群应变进行长期监测，每个桥梁或建筑物均应放置相应的采集设备，将带来极高的安装成本和后期维护成本。桥梁等供电条件不足的环境下，有线采集设备更是难以维持正常工作。

采用无线技术有利于集群、大规模布设位移传感器，且方便数据集中管理。当前无线技术多样，但大部分存在高功耗问题，桥梁等基础设施现场环境复杂，供电困难，高功耗无线传输技术如WiFi，ZigBee，4G等难以满足长期使用要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种低成本、低功耗的桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器、传感方法及系统。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器，包括工具式表面应变传感器，工具式表面应变传感器测量桥梁裂缝带来的应变电阻变化并将测量结果发送给应变信号放大模块，应变信号放大模块进行信号放大和A/D转换，并将转换后得到的数字信号发送给核心板，核心板发送指令给NB-IoT模块。

进一步，还包括供能模块，供能模块为核心板和应变信号放大模块供电。

进一步，所述供能模块包括锂电池。

进一步，所述核心板包括MSP430F5438A低功耗处理器芯片。

采用本发明所述的桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器的传感方法，包括以下步骤：

S1：工具式表面应变传感器测量桥梁裂缝带来的应变电阻变化并将测量结果发送给应变信号放大模块；

S2：应变信号放大模块进行信号放大和A/D转换，并将转换后得到的数字信号发送给核心板；

S3：核心板发送AT指令给NB-IoT模块；

S4：NB-IoT模块通过UDP协议建立与云端数据管理模块的连接。

采用本发明所述的桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器的系统，包括多个无线传感器和一个云端数据管理模块，多个无线传感器通过UDP协议与云端数据管理模块进行通信。

有益效果：本发明公开了一种桥梁病害裂缝长期监测的无线传感器、传感方法及系统，通过NB-IoT模块建立无线应变传感器用于测量桥梁病害裂缝的开展状况，通过裂缝开展过程中的电阻值变化反映裂缝的变化情况，解决了有线应变采集设备成本高、布线困难、现场安装难度大等问题，具有低成本、低功耗、高精度特点，有效实现桥梁病害裂缝区域变化过程中的应变数据长期、实时监测过程。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中传感器的示意图；

图2为本发明具体实施方式中传感方法的流程图；

图3为本发明具体实施方式中系统的示意图。

具体实施方式