專利名稱：用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高速公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
交通運(yùn)輸是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)賴以運(yùn)行和發(fā)展的基礎(chǔ)，是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，高速公路則是交通運(yùn)輸?shù)闹匾d體。然而，隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移，交通量不斷增加、環(huán)境變化、疲勞效應(yīng)和材料老化等不利因素的影響，高速公路結(jié)構(gòu)不可避免地面臨承載能力下降、抗力衰減、損傷積累、耐久性降低等問(wèn)題。如果能預(yù)先獲知高速公路健康狀況信息，并及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、維護(hù)、維修，防患于未然，就不會(huì)危及高速公路的運(yùn)營(yíng)安全，避免重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何長(zhǎng)期穩(wěn)定地監(jiān)測(cè)路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況、實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；如何合理利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速公路結(jié)構(gòu)健康與安全狀態(tài)的綜合評(píng)估，已成為高速公路建設(shè)工程界研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)上，高速公路的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是通過(guò)定期人工檢測(cè)，借助于便攜式儀器獲取高速公路關(guān)鍵部位的信息，從而進(jìn)行健康診斷。但是人工檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中有較大的局限性，需要大量人力和物力，且只能進(jìn)行公路表象檢查和監(jiān)測(cè)，不能獲取結(jié)構(gòu)內(nèi)部特征信息。隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，有線傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)曾一度應(yīng)用在高速公路健康監(jiān)測(cè)方面。此技術(shù)手段數(shù)據(jù)傳輸效率高、準(zhǔn)確且技術(shù)成熟，但在高速公路結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中，傳感器數(shù)量多，布設(shè)有線電纜工作量大，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作效率低。隨著無(wú)線傳感技術(shù)的快速發(fā)展，人們開(kāi)始研究和關(guān)注基于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓方】当O(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，在我國(guó)用于高速公路無(wú)線無(wú)損實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)尚處于起步階段。國(guó)外的高速公路、橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中盡管已開(kāi)始采用射頻無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但在現(xiàn)有的應(yīng)用實(shí)例中，傳感器大都是安裝于測(cè)試結(jié)構(gòu)的外部，無(wú)法直接監(jiān)測(cè)路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息。路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息的監(jiān)測(cè)需要嵌入式傳感器系統(tǒng)以及穩(wěn)定的供電和通信。目前，射頻數(shù)據(jù)鏈路大多采用電池供電，需要定期更換，如果將其嵌入公路路基內(nèi)部則不利于系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，自供電模塊采用低頻寬帶壓電與磁電復(fù)合多模態(tài)振動(dòng)能量采集器(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201210405416.2)，為各傳感器提供電能。此外，為了使傳感器嵌入路基內(nèi)部后能滿足復(fù)雜、多變環(huán)境中射頻信號(hào)的傳輸，無(wú)線射頻收發(fā)模塊采用基于ATA5824的主從式功率可調(diào)技術(shù)(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201210407436.3)，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)傳輸距離可調(diào)；現(xiàn)有封裝采用具有自校正功能的埋入式傳感器系統(tǒng)封裝方法和裝置(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?201310058553.8)中技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前高速公路無(wú)線無(wú)損檢測(cè)中亟待解決的難題，提供一種動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的高速公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，可以長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高速公路路基內(nèi)部的溫濕度、壓力、張力及加速度信息。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，上位機(jī)包括C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊、可視化界面、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)，下位機(jī)包括主機(jī)和從機(jī)；所述的主機(jī)包括B單片機(jī)、B無(wú)線射頻收發(fā)模塊、B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊和B實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器，所述的從機(jī)包括傳感器模塊、A單片機(jī)、A無(wú)線射頻收發(fā)模塊、自供電模塊和A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器；其特征在于:所述的從機(jī)被劃分為若干從機(jī)組，每個(gè)從機(jī)組包括若干從機(jī)，每個(gè)從機(jī)組與一個(gè)主機(jī)連接，每個(gè)從機(jī)的A無(wú)線射頻收發(fā)模塊與一個(gè)主機(jī)的B無(wú)線射頻收發(fā)模塊無(wú)線交互數(shù)據(jù)，各主機(jī)通過(guò)其B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與上位機(jī)的C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊無(wú)線交互數(shù)據(jù)；上位機(jī)發(fā)出的控制指令傳送給主機(jī)，主機(jī)接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令并進(jìn)行指令分析后通過(guò)B無(wú)線射頻收發(fā)模塊將指令發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的命令，并將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)A無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送到主機(jī)，主機(jī)通過(guò)B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，完成一次命令的傳送與執(zhí)行；所述的各從機(jī)在建造高速公路時(shí)與高速公路的建造材料混合，隨機(jī)地埋設(shè)在高速公路中各交通樞紐的重要路段，從機(jī)用于實(shí)時(shí)采集浙青、土壤、混凝土等高速公路路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫濕度、壓力、張力以及路面振動(dòng)產(chǎn)生的加速度的變化信息，并將各傳感器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A單片機(jī)處理后存放在A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中，同時(shí)A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中也存儲(chǔ)該高速公路的建設(shè)、歷史維護(hù)等基本信息，然后通過(guò)A無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送到主機(jī)；所述的主機(jī)布設(shè)在高速公路各個(gè)路段，每個(gè)主機(jī)和相對(duì)應(yīng)從機(jī)組之間的距離滿足無(wú)線射頻覆蓋距離的要求，B實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器為B單片機(jī)提供時(shí)鐘信息，并存儲(chǔ)從機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)信息；所述的從機(jī)A單片機(jī)首先對(duì)從機(jī)硬件進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的命令，A單片機(jī)進(jìn)行指令類型分析，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能；所述的B單片機(jī)首先對(duì)主機(jī)硬件進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)接收到上位機(jī)下發(fā)的指令，B單片機(jī)進(jìn)行指令類型分析，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能；所述的上位機(jī)中，C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與計(jì)算機(jī)相連，可視化界面與數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在計(jì)算機(jī)中，上位機(jī)將B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)可視化界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、調(diào)用、查詢等功能。B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊將從機(jī)采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)信息傳輸。傳感器模塊采用多路傳感器集成技術(shù)將溫、濕度傳感器、壓力傳感器、張力傳感器、加速度傳感器與控制電路集成一體。本發(fā)明顯著的有益效果是:(I)本系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。從機(jī)嵌入在高速公路中，鑒于高速公路路基內(nèi)部特殊環(huán)境，控制電路中選擇耐溫性能好，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)的各元器件；硬件電路設(shè)計(jì)中采用濾波電路，消除干擾，所以系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。(2)本系統(tǒng)可靠性較高。上位機(jī)對(duì)各個(gè)主機(jī)進(jìn)行無(wú)間斷監(jiān)控，若主機(jī)接收到某個(gè)布點(diǎn)異常數(shù)據(jù)信息，則上位機(jī)會(huì)立即得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。此外，由于布點(diǎn)較多，且是獨(dú)立配置的，若個(gè)別布點(diǎn)發(fā)生異常工作的情況，不會(huì)影響其他布點(diǎn)的工作及整條高速公路的監(jiān)測(cè)，所以其可靠性較高。(3)本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性強(qiáng)。本系統(tǒng)上位機(jī)與主機(jī)之間的信息交換以DTU通信方式實(shí)現(xiàn)，主機(jī)與從機(jī)之間以射頻無(wú)線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)需要采集數(shù)據(jù)時(shí)，由上位機(jī)發(fā)出命令，主機(jī)在接到上位機(jī)的請(qǐng)求之后，從機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度、壓力、張力、加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)初步處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，因此，整個(gè)系統(tǒng)傳輸時(shí)延小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。(4)本系統(tǒng)具有更人性化的操作界面。采用組態(tài)王可視化界面易于操作，便于管理。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖；圖2是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明:本發(fā)明用于高速公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，可測(cè)量高速公路路基內(nèi)的溫濕度，車載通過(guò)路面時(shí)的壓力、張力，以及高速公路在遭受撞擊、車輛通過(guò)時(shí)，由于振動(dòng)而引起路面加速度的變化，從而監(jiān)測(cè)高速公路的健康狀況。如圖1所示，用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，下位機(jī)包括從機(jī)和主機(jī):(I)從機(jī):包括傳感器模塊、A單片機(jī)、A無(wú)線射頻收發(fā)模塊、自供電模塊和A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器，其中，傳感器模塊包括溫、濕度傳感器、壓力傳感器、張力傳感器、加速度傳感器與控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基結(jié)構(gòu)中壓力、張力、溫濕度及加速度等環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。從機(jī)中，A單片機(jī)完成對(duì)傳感器數(shù)據(jù)信息的采集、主、從機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的控制以及傳輸協(xié)議的控制。采用無(wú)線射頻技術(shù)完成從機(jī)與主機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，利用自供電技術(shù)將路面振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能，從而為從機(jī)提供電能，實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器為單片機(jī)提供時(shí)鐘信息，并存儲(chǔ)單片機(jī)數(shù)據(jù)。各從機(jī)在建造高速公路時(shí)與高速公路的建造材料混合，隨機(jī)地埋設(shè)在高速公路中各交通樞紐的重要路段，從機(jī)用于實(shí)時(shí)采集浙青、土壤、混凝土等高速公路路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫濕度、壓力、張力以及路面振動(dòng)產(chǎn)生的加速度的變化信息，并將各傳感器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A單片機(jī)處理后存放在A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中，同時(shí)A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中也存儲(chǔ)該高速公路的建設(shè)、歷史維護(hù)等基本信息，然后通過(guò)A無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送到主機(jī)。從機(jī)中主要選用芯片有溫濕度傳感器SHT75、應(yīng)變片NPI19A-701GH、張力傳感器SDG-7/1000-LY11、加速度傳感器BMA150、射頻收發(fā)器ATA5824、單片機(jī)C8051F530IT、時(shí)鐘存儲(chǔ)器FM3130等。各傳感器精度靈敏度高，而且堅(jiān)固耐用、長(zhǎng)期穩(wěn)定、惡劣環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，確保了數(shù)據(jù)采集的高精度。各傳感器采集的數(shù)據(jù)信息先存儲(chǔ)在FM3130中，然后附加時(shí)間信息一起通過(guò)射頻收發(fā)器ATA5823發(fā)送到主機(jī)。A無(wú)線射頻收發(fā)模塊采用基于ATA5824的主從式功率可調(diào)射頻模塊，包括ATA5824外圍電路部分、可調(diào)功率功放部分和天線部分。該射頻模塊可通過(guò)信號(hào)反饋智能調(diào)節(jié)發(fā)射功率，降低射頻傳輸中的能量消耗，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)傳輸距離可調(diào)，滿足復(fù)雜、多變環(huán)境中射頻信號(hào)的傳輸。(2)主機(jī):由B單片機(jī)、B無(wú)線射頻收發(fā)模塊、B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊(DTU)通信模塊、B實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器組成。主機(jī)中主要選用芯片有單片機(jī)C8051F530IT、射頻收發(fā)器ATA5824、時(shí)鐘存儲(chǔ)器FM3130等。主機(jī)的控制部分通過(guò)B單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，即利用B單片機(jī)的指令控制主機(jī)與上位機(jī)、從機(jī)的通信；利用無(wú)線射頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，B-DTU模塊實(shí)現(xiàn)主機(jī)與上位機(jī)間的信息傳輸實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器為單片機(jī)提供時(shí)鐘信息，并存儲(chǔ)單片機(jī)數(shù)據(jù)。(3)上位機(jī):包括數(shù)據(jù)庫(kù)、可視化界面、計(jì)算機(jī)和C-DTU通信模塊。上位機(jī)與主機(jī)之間通過(guò)C-DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸,利用Microsoft access進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ),通過(guò)組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)可視化界面實(shí)現(xiàn)兩方面的功能:一方面將數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)；另一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、調(diào)用、查詢功能。C-DTU模塊通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連接，C-DTU內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議，將從主機(jī)接收的IP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與主機(jī)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)可視化界面，通過(guò)組態(tài)變量、命令語(yǔ)言、畫(huà)面模板以及驅(qū)動(dòng)接口，完成數(shù)據(jù)處理。該界面通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的處理與分析，在上位機(jī)中可以提供各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的濕度、溫度、壓力、張力和加速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的顯示，方便用戶查詢；同時(shí)可提供各數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)曲線、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)曲線等功能，使各參數(shù)信息顯示更為直觀，方便了用戶獲取關(guān)鍵信息，輔助用戶做出判斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路基結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于本發(fā)明的系統(tǒng)中，參數(shù)連續(xù)變化，數(shù)據(jù)量大，而且主機(jī)與上位機(jī)的緩沖區(qū)能夠分配的內(nèi)存空間又有限。因此將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中以便日后進(jìn)行查詢與調(diào)用，為高速公路維護(hù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)為Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)組態(tài)王軟件來(lái)操作，將組態(tài)王接收的數(shù)據(jù)定時(shí)自動(dòng)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)中，并利用組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢與調(diào)用。為了使本發(fā)明的系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中能穩(wěn)定工作，主機(jī)采用一體鋁制注塑封裝外殼，保證其抗沖擊強(qiáng)度，通過(guò)高密度封裝技術(shù)，保護(hù)內(nèi)部精密芯片，使主機(jī)在惡劣環(huán)境中保持優(yōu)良高效的工作狀態(tài)；從機(jī)采用具有自校正功能的埋入式傳感器系統(tǒng)封裝方法進(jìn)行封裝，最后通過(guò)不同的材料進(jìn)行包裹，例如，浙青、混凝土、粘土，這樣當(dāng)被嵌入在高速公路路基時(shí)，與周圍的材料相匹配。在高速公路的建設(shè)時(shí)期，可將從機(jī)隨機(jī)埋設(shè)在高速公路中，深度約O-1m處，用于采集高速公路路基結(jié)構(gòu)中的溫濕度、壓力、張力以及加速度數(shù)據(jù)信息。本發(fā)明的系統(tǒng)采用上位機(jī)完成指令的下發(fā)，主機(jī)負(fù)責(zé)接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令并將命令轉(zhuǎn)發(fā)至從機(jī)或接收從機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)并傳至上位機(jī)。從機(jī)負(fù)責(zé)接收主機(jī)發(fā)送命令和發(fā)回?cái)?shù)據(jù)。主機(jī)受上位機(jī)控制，上位機(jī)發(fā)出指令傳送給主機(jī)，主機(jī)進(jìn)行指令分析后通過(guò)B無(wú)線射頻收發(fā)模塊將指令發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的命令，將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)無(wú)線射頻芯片ATA5824發(fā)送到主機(jī)。主機(jī)通過(guò)B-DTU將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，完成一次命令的傳送與執(zhí)行。如圖2所示，本發(fā)明的系統(tǒng)中，從機(jī)被劃分為多個(gè)從機(jī)組，每組包括若干從機(jī)，每個(gè)從機(jī)組與一個(gè)主機(jī)連接，各主機(jī)與上位機(jī)相連。從機(jī)與主機(jī)之間利用無(wú)線射頻通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。主機(jī)與上位機(jī)之間通過(guò)DTU方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。主機(jī)與從機(jī)之間的通信協(xié)議是一種單工通信協(xié)議。數(shù)據(jù)以十六進(jìn)制格式傳輸，波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位8位，一位停止位，無(wú)校驗(yàn)位。具體通信協(xié)議如下:a.對(duì)采集節(jié)點(diǎn)呼叫的命令幀格式為53ID0144(其中ID指的是從機(jī)編號(hào)，主機(jī)ID定義為0，從機(jī)ID號(hào)為I 255，01命令類型，53與44分別為幀頭與幀尾。b.讀取SD卡數(shù)據(jù)的命令幀類型為53020244。c.擦除SD卡數(shù)據(jù)的命令幀格式為53020344。d.讀寫(xiě)實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器的命令幀格式為:①讀取出廠標(biāo)號(hào)的格式為53ID0444，而修改出廠標(biāo)號(hào)的格式為53S (內(nèi)容)0544。②讀取Net Label的命令幀格式為53ID0644，修改的格式則為53S0744。③讀取Road Sped Limit的命令幀格式為53ID0844，修改則為53S0944。④讀取Sensor location的命令幀格式為53ID0A44，修改它則為53S0B44。⑤讀取Building Corporation的命令幀格式為53ID0C44，修改則為53S0D44。⑥讀取Building materials的命令幀格式為53ID0E44，修改它則為53S0F44。⑦讀取Road building typ`e的命令幀格式為53ID1044，修改它的格式為53S1144。⑧修改Pressure calibration 的命令巾貞格式為 53ID1244。e.數(shù)據(jù)傳回的指令格式為 53ID014453datas (16bytes)0D。其指令幀格式:
權(quán)利要求
1.用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，上位機(jī)包括C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊、可視化界面、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)，下位機(jī)包括主機(jī)和從機(jī)；所述的主機(jī)包括B單片機(jī)、B無(wú)線射頻收發(fā)模塊、B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊和B實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器，所述的從機(jī)包括傳感器模塊、A單片機(jī)、A無(wú)線射頻收發(fā)模塊、自供電模塊和A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器；其特征在于: 所述的從機(jī)被劃分為若干從機(jī)組，每個(gè)從機(jī)組包括若干從機(jī)，每個(gè)從機(jī)組與一個(gè)主機(jī)連接，每個(gè)從機(jī)的A無(wú)線射頻收發(fā)模塊與一個(gè)主機(jī)的B無(wú)線射頻收發(fā)模塊無(wú)線交互數(shù)據(jù)，各主機(jī)通過(guò)其B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與上位機(jī)的C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊無(wú)線交互數(shù)據(jù)；上位機(jī)發(fā)出的控制指令傳送給主機(jī)，主機(jī)接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令并進(jìn)行指令分析后通過(guò)B無(wú)線射頻收發(fā)模塊將指令發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的命令，并將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)A無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送到主機(jī)，主機(jī)通過(guò)B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，完成一次命令的傳送與執(zhí)行； 所述的各從機(jī)在建造高速公路時(shí)與高速公路的建造材料混合，隨機(jī)地埋設(shè)在高速公路中各交通樞紐的重要路段，從機(jī)用于實(shí)時(shí)采集浙青、土壤、混凝土等高速公路路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫濕度、壓力、張力以及路面振動(dòng)產(chǎn)生的加速度的變化信息，并將各傳感器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A單片機(jī)處理后存放在A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中，同時(shí)A實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器中也存儲(chǔ)該高速公路的建設(shè)、歷史維護(hù)等基本信息，然后通過(guò)A無(wú)線射頻收發(fā)模塊發(fā)送到主機(jī)； 所述的主機(jī)布設(shè)在高速公路各個(gè)路段，每個(gè)主機(jī)和相對(duì)應(yīng)從機(jī)組之間的距離滿足無(wú)線射頻覆蓋距離的要求，B實(shí)時(shí)時(shí)鐘存儲(chǔ)器為B單片機(jī)提供時(shí)鐘信息，并存儲(chǔ)從機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)信息； 所述的從機(jī)A單片機(jī)首先對(duì)從機(jī)硬件進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送來(lái)的命令，A單片機(jī)進(jìn)行指令類型分析，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能； 所述的B單片機(jī)首先對(duì)主機(jī)硬件進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)接收到上位機(jī)下發(fā)的指令，B單片機(jī)進(jìn)行指令類型分析，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能； 所述的上位機(jī)中，C無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊與計(jì)算機(jī)相連，可視化界面與數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在計(jì)算機(jī)中，上位機(jī)將B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)可視化界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、調(diào)用、查詢等功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，其特征在于:B無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊將從機(jī)采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)信息傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，其特征在于:傳感器模塊采用多路傳感器集成技術(shù)將溫、濕度傳感器、壓力傳感器、張力傳感器、加速度傳感器與控制電路集成一體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)兩部分，上位機(jī)包括無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)模塊、可視化界面、計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)，下位機(jī)包括主機(jī)和從機(jī)。上位機(jī)發(fā)出的控制指令傳送給主機(jī)，主機(jī)接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令并進(jìn)行指令分析后將指令發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的命令，并將采集的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到主機(jī)，主機(jī)再將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，完成一次命令的傳送與執(zhí)行。本發(fā)明公開(kāi)的用于公路健康監(jiān)測(cè)的嵌入式自供電無(wú)線傳感系統(tǒng)具有適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性較高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、操作界面更人性化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/02GK103196494SQ201310109949
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者張文棟, 任勇峰, 連崑, 王亞君, 桑勝波, 李朋偉, 胡杰, 冀建龍 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)