專利名稱：一種基于rs485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及橋梁結構健康監(jiān)測技術領域，尤其是涉及一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
RS485串行總線標準方案常常在要求通信距離為幾十米到上千米時被廣泛采用。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，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。應用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅動器和32臺接收器。RS485總線最主要的優(yōu)勢在于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合橋梁，道路等監(jiān)測系統(tǒng)的多點布控的需要，而對于橋梁的全面的自身環(huán)境的健康監(jiān)測系統(tǒng)的一大重要任務即為總體的架構布線。所以，RS485串行總線標準方案技術在基礎建設領域的應用越來越受到人們的重視，國內外的眾多企業(yè)與研究機構在RS485串行總線標準方案及其擴展研發(fā)領域取得了長足進步?，F(xiàn)有的各類建設領域的RS485串行總線標準方案實用率相對較低。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其結構簡單，設計合理，布線實施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實現(xiàn)成本低，切實地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測的需要，實用性強，推廣應用價值聞。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括監(jiān)控中心計算機、與監(jiān)控中心計算機相接的RS485網(wǎng)關和通過RS485總線與RS485網(wǎng)關相接的多個橋梁健康監(jiān)測節(jié)點，所述橋梁健康監(jiān)測節(jié)點包括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程通信模塊，所述MCU模塊的輸入端接有信號采集模塊，所述信號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)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊包括電壓轉換模塊、與電壓轉換模塊相接的充放電保護電路模塊和與充放電保護電路模塊相接的蓄電池模塊，所述與電壓轉換模塊的輸入端接有直流電源或太陽能電池板。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外通信模塊通過UART 口與MCU模塊相接。
上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述用戶接口電路模塊為USB接口電路模塊或SD卡接口電路模塊。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程通信模塊為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的一個或多個。上述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程通信模塊通過UART 口與MCU模塊相接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明采用模塊化的設計，結構簡單，設計合理，布線實施方便。2、本發(fā)明采用RS485總線和RS485網(wǎng)關實現(xiàn)了多個橋梁健康監(jiān)測節(jié)點的聯(lián)網(wǎng)，數(shù)
據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。3、本發(fā)明的功能完備，解決了由于人工測定作業(yè)偏遠不安全，而且數(shù)據(jù)在測量、記錄、處理過程中難免引入人為的誤差甚至錯誤，橋梁施工和運營期間人工測量數(shù)據(jù)工作難度大等問題；同時解決了光纜線路有線測試系統(tǒng)造成的高昂的測試成本，提升了現(xiàn)代的橋梁檢測技術和健康監(jiān)測技術水平。4、本發(fā)明是為應對現(xiàn)有監(jiān)測技術的不足的一種完善，切實地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測的需要。5、本發(fā)明的實用性強，推廣應用價值高。綜上所述，本發(fā)明結構簡單，設計合理，布線實施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實現(xiàn)成本低，切實地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測的需要，實用性強，推廣應用價值高。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。圖2為本發(fā)明橋梁健康監(jiān)測節(jié)點的電路原理框圖。附圖標記說明:
I一監(jiān)控中心計算機； 2 — RS485網(wǎng)關；3—橋梁健康監(jiān)測節(jié)點；
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 —用戶接口電路模塊；3-5—遠程通信模塊；3-6—信號釆集模塊；3-7—傳感器組；3-8—液晶顯示模塊； 3-9—電壓轉換模塊；
3-10—充放電保護電路模塊； 3-11 —蓄電池模塊；
4 一直流電源；5 —太陽能電池板。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括監(jiān)控中心計算機1、與監(jiān)控中心計算機I相接的RS485網(wǎng)關2和通過RS485總線與RS485網(wǎng)關2相接的多個橋梁健康監(jiān)測節(jié)點3，所述橋梁健康監(jiān)測節(jié)點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和遠程通信模塊3-5，所述MCU模塊3-1的輸入端接有信號采集模塊3-6，所述信號采集模塊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，本實施例中，所述電源模塊包括電壓轉換模塊3-9、與電壓轉換模塊3-9相接的充放電保護電路模塊3-10和與充放電保護電路模塊3-10相接的蓄電池模塊3-11，所述與電壓轉換模塊3-9的輸入端接有直流電源4或太陽能電池板5。如圖2所示，本實施例中，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 口 ；1路10M/100M以太網(wǎng)口 ；IXD控制器支持黑白，彩屏，及觸摸屏；97個GPIO ; 10通道的HMER可捕獲脈沖；支持NAND FLASH控制器；支持USB及MMC/SD卡。一般運行速率可達86M左右。外圍由4M NOR FLASH，2M的SDRAM，64M NAND FLASH構成。所述紅外通信模塊3-2通過UART 口與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配合使用，可以讓用戶靈活設置和抄錄終端數(shù)據(jù)，也可以通過設置，使其失效，或者只有讀取功能。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，用戶接口電路模塊3-4因為異常不方便遠程處理，或者想進行大規(guī)模數(shù)據(jù)備份時，與當?shù)赜脩暨M行通信和升級的接口。所述遠程通信模塊3-5為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的一個或多個，根據(jù)用戶當?shù)氐那闆r，可選擇不同的方式。所述遠程通信模塊3-5通過UART 口與MCU模塊3-1相接，遠程通信模塊3-5是確保用戶遠程通信的模塊，是建立用戶與服務中心通信的橋梁。具體實施時，蓄電池模塊選用合適的電源組，在外部失電的情況下，負責整個終端的運行，選型的時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可以由一塊160*160的液晶和六個按鍵組成，上面輪顯橋梁健康監(jiān)測節(jié)點的實時數(shù)據(jù)，也可查詢橋梁健康監(jiān)測節(jié)點目前自身的工作狀態(tài)，在密碼校驗機制的配合下，可以讓用戶在當?shù)卦O置一些參數(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)口，因此只需要外加類似DM9161E芯片即可支持網(wǎng)絡功能，實現(xiàn)以太網(wǎng)通信模塊3-3。RS485總線由于其布線簡單，穩(wěn)定可靠從而廣泛的應用于視頻監(jiān)控，門禁對講，樓宇報警等各個領域中，RS485總線布線時的注意點如下:1、485信號線可以和強電把其他形式的能轉換成電能的裝置一同走線。在實際施工當中，由于走線都是通過管線走的，施工方有的時候為了圖方便，直接將485信號線和電源線綁在一起，由于強電具有強烈的電磁信號對弱電進行干擾，從而導致485信號不穩(wěn)定，導致通信不穩(wěn)定；2、485信號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信號是利用差模傳輸?shù)?，即?85+與485-的電壓差來作為信號傳輸。如果外部有一個干擾源對其進行干擾，使用雙絞線進行485信號傳輸?shù)臅r候，由于其雙絞，干擾對于485+，485-的干擾效果都是一樣的，那電壓差依然是不變的，對于485信號的干擾縮到了最小。同樣的道理，如果有屏蔽線起到屏蔽作用的話，外部干擾源對于其的干擾影響也可以盡可能的縮小；3、485布線可以任意布設成星型接線與樹形接線，485布線規(guī)范是必須要手牽手的布線，一旦沒有借助485集線器和485中繼器直接布設成星型連接和樹形連接，很容易造成信號反射導致總線不穩(wěn)定，很多施工方在485布線過程中，使用了星型接線和樹形接線，有的時候整個系統(tǒng)非常穩(wěn)定，但是有的時候則總是出現(xiàn)問題，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。在很多技術文檔中，都提到485總線必須要接地，但是沒有詳細的提出如何接地，嚴格的說，485總線必須要單點可靠接地，單點就是整個485總線上只能是有一個點接地，不能多點接地，因為將其接地是因為要將地線(一般都是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致，防止共模干擾，如果多點接地適得其反?？煽拷拥貢r整個485線路的地線必須要有良好的接觸，從而保證電壓一致，因為在實際施工中，為了接線方便，將線剪成多段再連接，但是沒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，導致共模干擾。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括監(jiān)控中心計算機(I)、與監(jiān)控中心計算機(I)相接的RS485網(wǎng)關(2)和通過RS485總線與RS485網(wǎng)關(2)相接的多個橋梁健康監(jiān)測節(jié)點(3)，所述橋梁健康監(jiān)測節(jié)點(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)和遠程通信模塊(3-5)，所述MCU模塊(3_1)的輸入端接有信號采集模塊(3-6)，所述信號采集模塊(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.按照權利要求1所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊包括電壓轉換模塊(3-9)、與電壓轉換模塊(3-9)相接的充放電保護電路模塊(3-10)和與充放電保護電路模塊(3-10)相接的蓄電池模塊(3-11)，所述與電壓轉換模塊(3-9)的輸入端接有直流電源(4)或太陽能電池板(5)。
3.按照權利要求1或2所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述MCU模塊(3-1)為32位的高速ARM7芯片SEP4020。
4.按照權利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外通信模塊(3-2)通過UART 口與MCU模塊(3_1)相接。
5.按照權利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(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.按照權利要求3所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程通信模塊(3-5)為GPRS模塊、TD-SCDMA模塊、WCDMA模塊和EVDO模塊中的一個或多個。
7.按照權利要求6所述的一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠程通信模塊(3-5)通過UART 口與MCU模塊(3_1)相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于RS485總線的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心計算機、與監(jiān)控中心計算機相接的RS485網(wǎng)關和通過RS485總線與RS485網(wǎng)關相接的多個橋梁健康監(jiān)測節(jié)點，橋梁健康監(jiān)測節(jié)點包括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程通信模塊，MCU模塊的輸入端接有信號采集模塊，信號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。本發(fā)明結構簡單，設計合理，布線實施方便，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，功能完備，實現(xiàn)成本低，切實地滿足了橋梁環(huán)境監(jiān)測的需要，實用性強，推廣應用價值高。
文檔編號G01M99/00GK103162980SQ201110429430
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者王照峰 申請人:西安迅騰科技有限責任公司