[发明专利]一种基于光纤传感器的自供电桥梁受损情况实时监测装置

摘要

本发明涉及一种基于光纤传感器的自供电桥梁受损情况实时监测装置，属于实时嵌入式监测控制技术领域。本发明包括光电检测电路、信号放大及带通滤波电路、数据转换处理模块、数据无线传输模块、远程监控中心、环境能量采集模块、光纤传感器模块、GPRS数据传输终端。本发明能有效减少整个装置的能源消耗，所采集的信息通过光信号传输，不受电磁干扰且受环境温度、湿度影响小，传感器的稳定性好、可靠性高，技术实现简单、价格低廉，装置组合合理，能自行通过环境能量供电，本装置操作方便、安全可靠、成本低廉、节约环保；而且该发明具有很好的经济普适性。

主权项

1.一种基于光纤传感器的自供电桥梁受损情况实时监测装置，其特征在于：包括光电检测电路（7）、信号放大及带通滤波电路（8）、数据转换处理模块（9）、数据无线传输模块（10）、远程监控中心（11）、环境能量采集模块（13）、光纤传感器模块（16）、GPRS数据传输终端（38）；所述环境能量采集模块（13）包括装置内部储能电池（12）、热能收集模块（14）、太阳能收集模块（15）；光纤传感器模块（16）的光纤耦合器（3）与光电检测电路（7）相连，光电检测电路（7）连接信号放大及带通滤波电路（8），信号放大及带通滤波电路（8）连接数据转换处理模块（9），数据转换处理模块（9）连接数据无线传输模块（10），数据无线传输模块（10）连接GPRS数据传输终端（38），GPRS数据传输终端（38）连接远程监控中心（11）；环境能量采集模块（13）的装置内部储能电池（12）同时与光电检测电路（7）、信号放大及带通滤波电路（8）、数据转换处理模块（9）、数据无线传输模块（10）相连，环境能量采集模块（13）内部的太阳能收集模块（15）与热能收集模块（14）分别与装置内部储能电池（12）相连；所述数据转换处理模块（9）包括第一A/D转换器（25）、FIFO存储器（26）、PCI8348芯片（27）、第一PCI数据总线（28）、CPLD系统（29）；第一A/D转换器（25）连接FIFO存储器（26）及CPLD系统（29）的EN数据口，FIFO存储器（26）的HF数据口接CPLD系统（29），CPLD系统（29）的R数据口和W数据口分别连接FIFO存储器（26）；FIFO存储器（26）与CPLD系统（29）均连接PCI8348芯片（27），PCI8348芯片（27）连接第一PCI数据总线（28），所述数据无线传输模块（10）包括第二A/D转换器（25）、第二PCI数据总线（28）、数据处理器（31）、电压、电流互感器（33）、信号调理电路（34）、DSP芯片模块（35）、CC2530芯片电路Ⅰ（36）、CC2530芯片电路Ⅱ（39）；CC2530芯片电路Ⅰ（36）包括无线发射模块（30）、天线Ⅰ（37）；CC2530芯片电路Ⅱ（39）包括无线接收模块（32）、天线Ⅱ（18）；第二PCI数据总线（28）连接数据处理器（31），数据处理器（31）连接电压、电流互感器（33），电压、电流互感器（33）连接信号调理电路（34），信号调理电路（34）连接第二A/D转换器（25），第二A/D转换器（25）连接DSP芯片模块（35），DSP芯片模块（35）连接CC2530芯片电路Ⅰ（36）；CC2530芯片电路Ⅰ（36）的无线发射模块（30）通过天线Ⅰ（37）与CC2530芯片电路Ⅱ（39）的天线Ⅱ（18）相连，CC2530芯片电路Ⅱ（39）通过GPRS数据传输终端（38）与远程监控中心（11）连接，所述CC2530芯片电路Ⅰ（36）包括CC2530芯片（41）、外接晶振X1、晶体振荡器X2、接口E4、电感L1、L2、L3、电阻R12、R13、电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28；无线收发模块（32）的GND脚接地，RF脚连接电容C25的一端、电容C28的一端，电容C25的另一端接地，电容C28的另一端连接电容C27的一端、电容C26的一端、电感L2的一端，电容C27的另一端接地，电容C26的另一端连接电感L3的一端、电感L1的一端、电容C23的一端，电感L2的另一端与电感L1的另一端、电容C24的一端相连，电感L3的另一端接地，电容C24的另一端连接CC2530芯片（41）的RN_P脚，电容C23的另一端连接CC2530芯片（41）的RF_N脚；CC2530芯片（41）的AV6脚、AV4脚、AV1脚、AV2脚分别连接电容C19的一端与电源、C20的一端与电源、C21的一端与电源、C22的一端与电源，C19、C20、C21、C22的另一端分别接地；晶体振荡器X2的一端分别连接CC2530芯片（41）的32K_1脚、电容C18的一端，晶体振荡器X2的另一端分别连接CC2530芯片（41）的32K_2脚、电容C17的一端，电容C18的另一端与电容C17的另一端均接地；CC2530芯片（41）的XO2脚分别接地与外接晶振X1的1脚，外接晶振X1的3脚、4脚接地，外接晶振X1的2脚分别连接CC2530芯片（41）的XO1脚与电容C16的一端，C16的另一端接地；CC2530芯片（41）的AV3脚分别接电源与电容C15的一端，C15的另一端接地；CC2530芯片（41）的AV5脚分别接电源与电容C14的一端，C14的另一端接地；CC2530芯片（41）的RESET脚分别连接电阻R13的一端与电容C13的一端，电阻R13的另一端接电源，电容C13的另一端接地；CC2530芯片（41）的VIN脚连接接口E4；CC2530芯片（41）的REI脚连接电阻R12的一端，R12的另一端接地；CC2530芯片（41）的UPL脚连接电容C12的一端，C12的另一端接地；电容C11的一端接地与CC2530芯片（41）的GND脚，C11的另一端分别接电源与CC2530芯片（41）的DV脚；所述环境能量采集模块（13）的电路还包括RT9183芯片（42）、CN301电池电压监测芯片（43）、CN3063电池充电管理芯片（44）、充电电源（19）、PMOS管Q1、Q3，NMOS管Q2、二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、电容C29、C30、C31、C32、C33、电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21；太阳能收集模块（15）一个输出端连接二极管D1的正极、电容C29的一端、电阻R14的一端、电阻R15的一端、装置内部储能电池（12）、电容C30的一端、RT9183芯片（42）的VOUT脚，太阳能收集模块（15）的另一个输出端连接二极管D1的阴极、电容C29的另一端、电阻R14的另一端、热能收集模块（14）一个输出端、电容C30的另一端、电容C31的一端、RT9183芯片（42）的GND脚，电阻R15的另一端接热能收集模块（14）的另一输出端，电容C31的另一端接RT9183芯片（42）的VIN脚、PMOS管Q3的E端、二极管D4的阴极，二极管D4的阳极接PMOS管Q3的C端、PMOS管Q3的B端、二极管D3的阴极、NMOS管Q2的C极、电阻R21的一端、CN301电池电压监测芯片（43）的Vcc脚、充电电源（19）、CN3063电池充电管理芯片（44）的FB脚、CN3063电池充电管理芯片（44）的BAT脚、电容C33的一端，电容C33的另一端接地；NMOS管Q2的E极接地及二极管D3的阳极，NMOS管Q2的B极连接CN301电池电压监测芯片（43）的LB0脚；电阻R21的另一端接电阻R19的一端及CN301电池电压监测芯片（43）的LB1脚，电阻R19的另一端接地；CN301电池电压监测芯片（43）的GND脚接地；电阻R20的一端连接充电电源（19）、CN3063电池充电管理芯片（44）的TEMP脚，R20的另一端连接CN3063电池充电管理芯片（44）的VIN脚、电阻R17的一端、电容C32的一端、电阻R16的一端、二极管D2的阴极、PMOS管Q1的E极和B极，同时PMOS管Q1的B极还与装置内部储能电池（12）、二极管D2的阳极相连，PMOS管Q1的C极与装置内部储能电池（12）相连，电阻R16的另一端接地，电容C32的另一端接地；电阻R17的另一端连接二极管D5的阳极、二极管D6的阳极，D5的阴极连接CN3063电池充电管理芯片（44）的脚，D6的阴极连接CN3063电池充电管理芯片（44）的脚；CN3063电池充电管理芯片（44）的ISET脚连接电阻R18的一端，R18的另一端接地。