一种监测系统的制作方法

1.本发明涉及一种监测系统，属于桥梁监测技术领域。


背景技术：

2.近年来，我国桥梁健康监测技术得到全面发展，现有的桥梁健康监测技术，通过数据线缆将收集的数据进行传输，面对庞大的数据信息及复杂的工程自然环境，现有技术的工作量大且建设周期长。
3.对于工程环境恶劣的野外监测项目、中小型桥梁健康监测项目、荷载试验时，现有技术功耗高、电源问题难解决、数据线缆布置麻烦、工程成本高且建设周期长。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种监测系统，解决现有技术中功耗高、数据线缆布置工作量大、工程成本高和建设周期长等问题。
5.为实现以上目的，本发明是采用下述技术方案实现的：本发明提供了一种监测系统，包括传感器单元、采集卡单元、数据传输单元、供电单元及监控单元；所述传感器单元和采集卡单元相连，传感器单元将收集到的外界信息转换成数据传送给采集卡单元，传感器单元的采样频率不超过1hz且通道数不超过16；所述采集卡单元通过rs485接口和数据传输单元相连，采集卡单元的采样频率不超过1hz且通道数不超过16；所述数据传输单元为dtu；所述供电单元为便携式电源，供电单元为传感器单元、采集卡单元及数据传输单元供电；所述监控单元包括软件，所述数据传输单元通过无线通信方法和监控单元中的软件相连。
6.进一步的，所述供电单元是电池组、太阳能电源和风力发电机中的一种或多种。
7.进一步的，所述传感器单元是挠度仪、位移计、温湿度计、应变计、腐蚀计、风速风向仪、倾角仪和摄像机中的一种或多种。
8.进一步的，所述监控单元还包括宽带网络、服务器和工作站；宽带网络用于为所述无线通信方法提供网络支持，服务器用于接收数据传输单元传输来的数据，工作站用于显示服务器接收的数据。
9.进一步的，所述数据传输单元通过无线通信方法和监控单元中的相连，具体包括：监控单元设有公网固定ip，数据传输单元向所述公网固定ip发起连接，从而数据传输单元连接至监控单元中的软件，以实现数据传输；监控单元设有公网动态ip，数据传输单元采用域名寻址方式连接dns服务器，再由dns服务器寻找所述公网动态ip，从而数据传输单元连接至监控单元中的软件，以实现数据传输；监控单元和数据传输单元均采用内网固定ip，数据传输单元通过自身内网固定ip和gre隧道连接到移动ggsn，移动ggsn通过apn专线接入监控单元，从而数据传输单元连接至监控单元中的软件，完成数据传输；
监控单元设有无线路由器，监控单元通过无线路由器连接无线网，数据传输单元通过自身无线通讯模块连接至无线网，从而数据传输单元连接至监控单元中的软件，以实现数据传输。
10.进一步的，所述软件为数据采集软件或组态软件。
11.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明提供的一种监测系统，包括传感器单元、采集卡单元、数据传输单元、供电单元及监控单元；所述传感器单元和采集卡单元通过rs485接口和数据传输单元相连，传感器单元和采集卡单元的采样频率不超过1hz且通道数不超过16，本发明提供的一种监测系统，采集通道少、采样频率低，功耗较现有技术低；所述数据传输单元为dtu，和现有技术相比，节省了线缆安装工作量，所述监控单元包括软件，所述数据传输单元通过无线通信方法和监控单元中的软件相连，无需使用光缆连接，减少不必要的传输费用，节约了工程成本，且建设周期短；所述供电单元为便携式电源，减少了不必要的线缆安装工作量及费用，电源可移动、安装便捷、更换简单。
附图说明
12.图1是本发明提供的一种监测系统的系统框架图；图2是本发明实施例提供的一种监测系统的集成式采集模式示意图；图3是本发明实施例提供的一种监测系统的半集成式采集模式示意图；图4是本发明实施例提供的一种监测系统的分布式采集模式示意图。
13.图中：1、风速仪；2、风向仪；3、温湿度计；4、视频摄像机；5、位移计；6、采集卡单元；7、数据传输单元；8、供电单元；9、监控单元；10、传输天线。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
15.在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.实施例一
如图2所示，本发明实施例中提供的一种监测系统，采用集成式采集模式安装，风速仪1、风向仪2、温湿度计3集成安装在同一立柱架上，采集卡单元6和数据传输单元7集成安装在同一电箱中，所述电箱固定在所述立柱架上，实现快速安装，缩短监测系统建设周期。
18.传感器单元的采样频率低且通道数少，采样频率均为1hz，传感器单元包括但不限于风速仪1、风向仪2、温湿度计3；传感器单元收集到外界信息后通过采集卡单元6转换成数据，传送给数据传输单元7。
19.本发明实施例中监测系统主要监测主桥施工期间的风速风向以及温湿度，根据监测对象桥梁结构特点、环境特点及监测点布置要求，风速仪1和风向仪2选用上海气象仪器厂的en2机械式风速风向仪，温湿度计3选用南京英格玛ygm430温湿度计。
20.本发明实施例中，采集卡单元6的通道数少（不超过16），采集卡单元6具备功耗低、多类别信号数据标准化采集的特点；采集卡单元6接入传感器单元收集的模拟量信号，数据采样频率低（不超过1hz），模拟量信号包含电流电压信号和485/232信号，采集卡单元6通过rs485接口和数据传输单元7相连，进行数据传输；采集卡单元6采用研华adam4117数据采集卡，研华adam4117数据采集卡将电流电压信号通过rs485接口传输给数据传输单元7，数据内存容量小，无需设立采集站。
21.本发明实施例提供的数据传输单元7具有采样频率低、传输数据量大、环境适应能力强的特点，数据传输单元7将数据进行全透明实时传输给监控单元9；数据传输单元7是dtu（data transfer unit），是专门用于将串口数据转换为ip数据或将ip数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
22.本发明实施例中，数据传输单元7采用厦门四信全网通的dtu模块：f2a16 lte ip modem。
23.本发明实施例中，监控单元9包括软件、宽带网络、服务器和工作站；宽带网络用于为所述无线通信方法提供网络支持，服务器用于接收数据传输单元7传输来的数据，工作站用于显示服务器接收的数据，数据传输单元7通过无线通信方法和监控单元9中的软件相连，所述软件可选择数据采集软件或组态软件。
24.本发明实施例中，监控单元9设有公网固定ip，数据传输单元7向所述公网固定ip发起连接，监控单元9建立上述连接后，运行数据采集软件或组态软件和dtu建立连接，即可双向传输数据。
25.本发明实施例中，采集卡单元6和数据传输单元7的功率损耗低，供电单元8采用便携式电池组。
26.本发明实施例中，监测系统的工作内容包括但不限于主桥施工期间的风速风向以及温湿度监测，也可用于大型桥梁健康监测系统数据校核、冗余系统。
27.实施例二如图3所示，本发明实施例中提供的一种监测系统，采用半集成式采集模式安装，温湿度计3、视频摄像机4及供电单元8的新能源太阳能电源集成安装在同一立柱架上，桥梁支座位移计5通过数据线连接到采集卡单元6，采集卡单元6和数据传输单元7集成安装在同一电箱中，所述电箱固定在所述立柱架上，实现快速安装，缩短监测系统建设周期。
28.传感器单元的采样频率低且通道数少（不超过16），传感器单元包括但不限于温湿
度计3、视频摄像机4及位移计5；温湿度计3和位移计5采样频率均为1hz，传感器单元收集到外界信息后转换成数据，传送给采集卡单元6。
29.本发明实施例提供的视频摄像机4具有功耗低、安装便捷的特点，具备远程定时拍摄唤醒功能，拍摄采样频率为1次/小时，数据满足本地存储或通过自带无线网络接入功能实时传输到监控单元9。
30.本发明实施例中监测系统主要用于中小型桥梁运营期间的健康监测，根据监测对象桥梁结构特点、环境特点及监测点布置要求，温湿度计3选用南京英格玛ygm430温湿度计，摄像机4选用海康威视摄像机ds
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ihgle，监测桥梁支座位移的位移计5选用新会康宇kydm磁致式位移计。
31.本发明实施例中，采集卡单元6通道数少（不超过16），采集卡单元6备功耗低、多类别信号数据标准化采集的特点；采集卡单元6入传感器单元收集的模拟量信号，数据采样频率低（不超过1hz），模拟量信号包含电流电压信号，采集卡单元6通过rs485接口和数据传输单元7连，进行数据传输。
32.本发明实施例提供的数据传输单元7有采样频率低、传输数据量大、环境适应能力强的特点，数据传输单元7数据进行全透明实时传输给监控单元9，数据传输单元6是dtu（data transfer unit），是专门用于将串口数据转换为ip数据或将ip数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
33.本发明实施例中，数据传输单元7采用厦门四信全网通的dtu模块：f2a16 lte ip modem。
34.本发明实施例中，采集卡单元6和数据传输单元7的功率损耗低，供电单元8采用太阳能电源即可。
35.监控单元9包括软件、宽带网络、服务器和工作站；宽带网络用于为所述无线通信方法提供网络支持，服务器用于接收数据传输单元7传输来的数据，工作站用于显示服务器接收的数据，数据传输单元7通过无线通信方法和监控单元7中的软件相连，所述软件可选择数据采集软件或组态软件。
36.本发明实施例中，监控单元9设有公网固定ip，数据传输单元7向所述公网固定ip发起连接，监控单元9建立上述连接后，运行数据采集软件或组态软件和dtu建立连接，即可双向传输数据。
37.本发明实施例中，监测系统的工作内容包括但不限于中小型桥梁运营期间的支座位移、交通情况、温湿度监测，也可用于野外监测项目、荷载试验。
38.实施例三如图1所示，本发明实施例提供了一种监测系统，包括传感器单元、采集卡单元6、数据传输单元7、供电单元8及监控单元9。
39.如图4所示，本发明实施例中提供的一种监测系统，采用分布式采集模式安装，不同传感器单元和对应的采集卡单元6及数据传输单元7相连，组成一套设备安装在不同位置，收集不同数据，各自与监控单元9相连。
40.传感器单元的采样频率低（不超过1hz）且通道数少（不超过16），传感器单元包括但不限于风速仪1、风向仪2、温湿度计3、视频摄像机4、位移计5、挠度仪、应变计、腐蚀计和倾角仪；传感器单元收集到外界信息后转换成数据，传送给采集卡单元6。
41.本发明实施例提供的视频摄像机4具有功耗低、安装便捷的特点，具备远程定时拍摄唤醒功能，拍摄采样频率低，包括但不限于1次/小时，数据满足本地存储或通过数据传输单元7实时传输到监控单元9。
42.采集卡单元6的通道数少（不超过16），采集卡单元6具备功耗低、多类别信号数据标准化采集的特点；采集卡单元6接入传感器单元收集的模拟量信号，数据采样频率低（不超过1hz），模拟量信号包含电流电压信号和485/232信号，采集卡单元6通过rs485接口和数据传输单元7相连，进行数据传输。
43.本发明实施例提供的数据传输单元7具有采样频率低、传输数据量大、环境适应能力强的特点，数据传输单元7将数据进行全透明实时传输给监控单元9；数据传输单元7是dtu（data transfer unit），是专门用于将串口数据转换为ip数据或将ip数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
44.本发明实施例提供的一种监测系统，采集的数据内存容量需求小，无需建立采集站从而建设周期短，工程成本低，功耗低，供电单元8无需采用传统的有线电源，可采用电池组、太阳能电源和风力发电机中的一种或多种；供电单元8无可移动、安装便捷、更换简单。
45.监控单元9包括软件、宽带网络、服务器和工作站；宽带网络用于为所述无线通信方法提供网络支持，服务器用于接收数据传输单元7传输来的数据，工作站用于显示服务器接收的数据，数据传输单元7通过无线通信方法和监控单元9中的软件相连，所述软件可选择数据采集软件或组态软件。
46.数据传输单元7通过无线通信方法和监控单元9中的软件相连，具体包括以下四种方式：监控单元9设有公网固定ip，数据传输单元7向所述公网固定ip发起连接，从而数据传输单元7连接至监控单元9中的软件，以实现数据传输；监控单元9设有公网动态ip，数据传输单元7采用域名寻址方式连接dns服务器（进行域名和与之相对应的ip地址转换的服务器），再由dns服务器寻找所述公网动态ip，从而数据传输单元7连接至监控单元9中的软件，以实现数据传输；监控单元9和数据传输单元7均采用内网固定ip，数据传输单元7通过自身内网固定ip和gre隧道（用于将使用一个路由协议的数据包封装在另一协议的数据包中的一种协议）连接到移动ggsn（gateway gprs support node，网关支持节点），移动ggsn通过apn（access point name）专线接入监控单元9，从而数据传输单元7连接至监控单元9中的软件，完成数据传输；监控单元9设有无线路由器，监控单元9通过无线路由器连接无线网，数据传输单元7通过自身无线通讯模块连接至无线网，从而数据传输单元7连接至监控单元9中的软件，以实现数据传输。
47.本发明实施例提供的一种监测系统，应用场景包括但不限于野外监测项目、中小桥监测项目、荷载试验、大型桥梁健康监测系统数据校核、冗余系统。
48.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。