一种基于物联网通信的桥梁健康监测装置的制作方法

本技术涉及桥梁健康检测领域，尤其涉及一种基于物联网通信的桥梁健康检测装置。

背景技术：

1、作为交通系统的组成部分，桥梁在人类文明的发展和演化中起到了重要作用。随着现代科技的发展以及运输需求的不断增长，大型桥梁(如跨海大桥、大跨度桥梁等)越来越多的出现在人们的视野中，这些桥梁造价动辄几亿甚至几十亿元，在交通、军事和社会生活等方面有着重要的战略意义。然而，桥梁在建造和使用过程中，由于受到环境、有害物质的侵蚀，车辆、风、地震、疲劳、人为因素等作用，以及材料自身性能的不断退化，导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修轻则影响行车安全和缩短桥梁使用寿命，重则导致桥梁突然破坏和倒塌。我国现有公路桥5000余座，总长130万公里，同时1/3以上的桥梁都存在结构性缺陷、不同程度的损伤和功能性失效的隐患。近年来，我国陆续出现了多次重大桥梁事故，这些发生的事故与很多因素有关，但是缺乏有效的监测措施和必要的维修、养护措施是重要的原因之一。所以收集有效信息对大桥状态和安全性进行评估，以实时了解结构安全服役状态，并实施有效的预防性养护、维修与加固工作，保证大桥检查维修策略制订具有针对性、及时性和高效性，为养护需求、养护措施提供科学的决策依据。

2、传统的桥梁检测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，缺乏科学系统的方法，往往对桥梁特别是大型桥梁的健康状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。同时监测传感器长时间处于工作状态无法自动实现休眠，提高了传感器的损坏概率。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种基于物联网通信的桥梁健康检测装置，以解决现有技术中对桥梁的健康状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈以及传感器的损坏概率高的缺点。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：

3、桥梁健康监测装置包括，传感器模块、物联网模块、电源管理模块、蓄电池、数据存储模块、处理器模块以及无线通信模块；其中，传感器模块与物联网模块连接，用于采集桥梁健康数据；物联网模块与处理器模块连接，用于将传感器模块采集到的桥梁健康数据发送到处理器模块；处理器模块连接有电源管理模块和数据存储模块，其中，电源管理模块用于控制蓄电池输出电压，数据存储模块用于备份保存桥梁健康数据；蓄电池与传感器模块相连接，用于根据采集模块的反馈信号调整输出电压；无线通信模块与处理器模块相连接，用于将筛选后的桥梁健康数据发送到云平台。

4、需要说明的是，在现阶段对桥梁特别是大型桥梁的健康状况缺乏全面的把握和了解，信息得不到及时反馈。同时对于大型桥梁来说，为了更加精确地掌握桥梁的健康状况需要布置大量的传感器，而布置大量的传感器会导致信号传输线路编的异常复杂，导致电路设计的复杂，同时数据传输线缆的存在也在客观上限制了传感器安装的位置。为此本申请采用物联网技术用于解决上述问题。同时传感器由于长时间的通电运行也会导致老化，传感信号出现较大的误差，长期下去会导致对桥梁的健康状况无法准确把握，为此本发明通过电源管理模块控制蓄电池对传感器的供电，从而达到根据传感器的具体情况供电，延长传感器的使用寿命。

5、进一步地，传感器模块可以包括，加速度传感器、水准仪器、应力传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及位移传感器。

6、进一步地，物联网模块包括物联网网关子模块和信号发射子模块；其中信号发射子模块与传感器模块相连接，用于将传感器模块的信息发送到物联网网关子模块。

7、进一步地，信号发射子模块与物联网网关子模块之间可以采用lora无线通信连接。

8、进一步地，蓄电池外接有市电和太阳能电池板，其中，太阳能电池板用于给蓄电池充电。

9、需要说明的是，现有技术中桥梁健康监测装置通常采用路灯的供电线路，导致无法保证实时供电。本申请通过设置蓄电池和太阳能电池板保证电能供应，实现对桥梁健康状况的实时检测。

10、进一步地，蓄电池可以为锂离子可充电电池，所述锂离子可充电电池长为270mm，宽为200mm，高为10mm，总容量为5000ma，电压为3.7v。

11、进一步地，电源管理模块可以为fpga电源，所述fpga电源可根据传感器模块输出电压的不同，控制蓄电池对传感器模块的输出电压。

12、进一步地，云平台中内置有预警模块，用于分析桥梁健康数据并根据分析结果发出预警信息。

13、本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

14、1、本实用新型通过物联网实现传感器和处理模块的无线连接，能够实现桥梁健康状况的数字化、信息化管理，并且能够形成全寿命周期的安全管理智能化网络，同时设置有电源管理模块，根据据传感器输出电压的不同调整供电，从而延长传感器的使用寿命；

15、2、本实用新型通过布置不同种类的多个传感器，能够对桥梁的健康信息做出实时监控预警，并能通过物联网将信息迅速上传；

16、3、本实用新型利用了传感器和物联网技术，无需大量的人工干预即可完成对桥梁健康的检测，能够自动化检测，能够有效节约人力。

技术特征：

1.一种基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，桥梁健康监测装置包括，

2.根据权利要求1所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述传感器模块包括，加速度传感器、水准仪器、应力传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及位移传感器。

3.根据权利要求1所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述物联网模块包括物联网网关子模块和信号发射子模块；

4.根据权利要求3所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述信号发射子模块与物联网网关子模块之间采用lora无线通信连接。

5.根据权利要求1所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述蓄电池外接有市电和太阳能电池板，其中，太阳能电池板用于给蓄电池充电。

6.根据权利要求5所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述蓄电池为锂离子可充电电池，所述锂离子可充电电池长为270mm，宽为200mm，高为10mm，总容量为5000ma，电压为3.7v。

7.根据权利要求1所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，电源管理模块为fpga电源，所述fpga电源可根据传感器模块输出电压的不同，控制蓄电池对传感器模块的输出电压。

8.根据权利要求1所述的基于物联网通信的桥梁健康监测装置，其特征在于，所述云平台中内置有预警模块，用于分析桥梁健康数据并根据分析结果发出预警信息。

技术总结本技术公开了一种基于物联网通信的桥梁健康监测装置，包括，传感器模块、物联网模块、电源管理模块、蓄电池、数据存储模块、处理器模块以及无线通信模块；其中，传感器模块与物联网模块连接，用于采集桥梁健康数据；物联网模块与处理器模块连接，用于将传感器模块采集到的桥梁健康数据发送到处理器模块；处理器模块连接有电源管理模块和数据存储模块；蓄电池与传感器模块相连接，用于根据采集模块的反馈信号调整输出电压；无线通信模块与处理器模块相连接，用于将筛选后的桥梁健康数据发送到云平台。本技术通过物联网实现传感器和处理模块的无线连接，通过电源管理延长传感器使用寿命。技术研发人员：李晓斌,郭超,张成受保护的技术使用者：湖南联智科技股份有限公司技术研发日：20230920技术公布日：2024/7/25