本實(shí)用新型涉及橋梁位移檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于NB-IoT通信的橋梁位移監(jiān)測(cè)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，梁體受到溫度、車輛、臺(tái)風(fēng)、地震等環(huán)境荷載作用會(huì)產(chǎn)生縱橫向位移。當(dāng)位移過(guò)大時(shí)，將對(duì)橋梁及其附屬構(gòu)件產(chǎn)生破壞。通過(guò)對(duì)運(yùn)營(yíng)期間橋梁位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)感知橋梁的安全狀態(tài)，確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全。
目前，橋梁位移監(jiān)測(cè)通常采用有線位移傳感器和無(wú)線位移傳感器兩種方式，由于有線傳感器組網(wǎng)的方式成本高、施工麻煩、周期長(zhǎng)，采用無(wú)線位移傳感器組網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越多。通常是將基于ZigBee或藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的無(wú)線位移傳感器安裝在監(jiān)測(cè)部位，然后通過(guò)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)置ZigBee及GPRS/4G通信模塊的無(wú)線網(wǎng)關(guān)將其附近百米范圍內(nèi)的無(wú)線位移傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心。
然而，現(xiàn)有的基于ZigBee或藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：
1、由于斜拉橋、懸索橋等拉索體系橋梁跨度大，橋梁長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米甚至上千米，基于ZigBee或藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)的位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信距離短，一個(gè)無(wú)線網(wǎng)關(guān)只能覆蓋其附近較小范圍內(nèi)的無(wú)線位移傳感器節(jié)點(diǎn)，因此組網(wǎng)效率較低，需要安裝較多的無(wú)線網(wǎng)關(guān)，成本較高；
2、由于基于ZigBee技術(shù)的位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)只能安裝在橋梁現(xiàn)場(chǎng)，由于功耗較大，需要對(duì)每個(gè)網(wǎng)關(guān)安裝太陽(yáng)能供電系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)供電，增加了施工復(fù)雜性和系統(tǒng)建設(shè)成本；
3、由于基于ZigBee或藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)的位移監(jiān)測(cè)設(shè)備信號(hào)穿透力弱，當(dāng)該類位移監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在橋梁箱梁內(nèi)部進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)時(shí)，信號(hào)傳輸受阻，無(wú)法完成無(wú)線系統(tǒng)組網(wǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
（一）解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種基于NB-IoT通信的橋梁位移監(jiān)測(cè)設(shè)備，解決了現(xiàn)有無(wú)線位移監(jiān)測(cè)技術(shù)傳輸距離短、成本較高、功耗較大以及在橋梁箱梁內(nèi)部應(yīng)用受限的不足問(wèn)題。
（二）技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于NB-IoT通信的橋梁位移監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：拉線式位移傳感器、采集電路板、鋰電池和NB-IoT無(wú)線通信模塊，其中采集電路板由信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器和USB接口組成；所述拉線式位移傳感器與采集電路板相連，采集電路板與NB-IoT無(wú)線通信模塊相連，所述鋰電池與采集電路板相連，對(duì)位移傳感器、采集電路板及NB-IoT無(wú)線通信模塊進(jìn)行供電；所述拉線式位移傳感器采集位移信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)調(diào)理電路，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)位移電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，微控制器實(shí)現(xiàn)采集控制，微控制器與NB-IoT無(wú)線通信模塊相連，數(shù)據(jù)再通過(guò)NB-IoT無(wú)線通信模塊，與運(yùn)營(yíng)商通信基站之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，將采集的位移數(shù)據(jù)發(fā)送到云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與展示。
所述的USB接口與電腦相連，對(duì)檢測(cè)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
所述的NB-IoT無(wú)線通信模塊內(nèi)置嵌入式sim卡。
所述的畫(huà)板下端面設(shè)有向外凸起的工具盒。
（三）有益效果
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于NB-IoT通信的橋梁位移監(jiān)測(cè)設(shè)備。具備以下有益效果：本實(shí)用新型（1）采用NB-IoT無(wú)線通信模塊替代ZigBee或藍(lán)牙進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，大大提高了節(jié)點(diǎn)通信距離，減少了無(wú)線網(wǎng)關(guān)的使用，明顯降低了橋梁現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)的復(fù)雜程度和位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)成本；（2）采用NB-IoT無(wú)線通信模塊替代ZigBee或藍(lán)牙進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)線信號(hào)穿透力大大增強(qiáng)，從而可以實(shí)現(xiàn)在橋梁內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（3）采用NB-IoT無(wú)線通信模塊替代ZigBee或藍(lán)牙進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，大大降低了功耗，采用鋰電池即可進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，減少了使用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的成本。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1 本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的一種基于NB-IoT通信的橋梁位移監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括：拉線式位移傳感器、采集電路板、鋰電池和NB-IoT無(wú)線通信模塊，其中采集電路板由信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微控制器和USB接口組成；所述拉線式位移傳感器由可拉伸的不銹鋼繩繞在一個(gè)有螺紋的輪轂上，輪轂與一個(gè)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器連接在一起。將拉繩式位移傳感器安裝在橋墩墩頂位置，拉繩固定在梁體上，當(dāng)梁體相對(duì)于橋墩發(fā)生位移時(shí)，拉繩帶動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)，精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器輸出一個(gè)與拉繩移動(dòng)距離成比例的電信號(hào)；所述拉線式位移傳感器與采集電路板相連，采集電路板與NB-IoT無(wú)線通信模塊相連，所述鋰電池與采集電路板相連，對(duì)位移傳感器、采集電路板及NB-IoT無(wú)線通信模塊進(jìn)行供電；所述拉線式位移傳感器采集位移信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)調(diào)理電路，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)位移電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，微控制器實(shí)現(xiàn)采集控制，微控制器與NB-IoT無(wú)線通信模塊相連，數(shù)據(jù)再通過(guò)NB-IoT無(wú)線通信模塊，與運(yùn)營(yíng)商通信基站之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，將采集的位移數(shù)據(jù)發(fā)送到云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析與展示；所述的USB接口與電腦相連，對(duì)檢測(cè)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；所述的NB-IoT無(wú)線通信模塊內(nèi)置嵌入式sim卡（eSIM），與運(yùn)營(yíng)商基站之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
在本實(shí)用新型中，我們采用了NB-IoT通信模塊進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，大大提高了監(jiān)測(cè)設(shè)備通信距離；本實(shí)用新型中，我們采用了NB-IoT通信模塊進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，無(wú)線信號(hào)穿透力大大增強(qiáng)，從而可以實(shí)現(xiàn)在橋梁內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測(cè)；本實(shí)用新型中，我們采用了NB-IoT通信模塊進(jìn)行橋梁位移數(shù)據(jù)的傳輸，減少了無(wú)線網(wǎng)關(guān)的安裝部署，降低了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施復(fù)雜性和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)成本。
需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。