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無線數傳在橋梁檢測中傳感器信號的采集方案

E840-DTU(4G02)對橋梁檢測中傳感器信號的遠程采集


前言

橋梁是公路重要組成部分,用于跨越山澗、不良地質或滿足其他交通需要而架設的使通行更加便捷的建筑物。我國多山地,本就有著數量眾多的橋梁;加之隨著城市化進程的推進,大量人口涌入城市,為了解決城市的擁堵問題,又建有大量的高架橋、立交橋。可以說橋梁對現代交通的影響力越來越大,那么橋梁安全也顯得至關重要了。如此數量龐大的橋梁,如果單單依靠人力,那么橋梁安全檢測、維護,將花費大量的人力物力。隨著科技的發展,為了相應橋梁檢測的需要,發明了一大批橋梁檢測設備。使用傳感器檢測出橋梁的物理參數;然后通過數據傳輸模塊上傳到服務器,負責橋梁安全的相關人員只需要在遠端分析數據,就能實時分析橋梁的使用狀況。這大大降低了成本,提高了工作效率,保障了交通的安全。
    成都億百特電子科技有限公司,致力于無線數傳領域多年,能提供客戶多個遠程數據采集的方案,E840-DTU(4G02)就是各方面性能優越的一款,既能滿足橋梁檢測中傳感器信息遠程的采集,又大大降低橋梁檢測中傳感器信息遠程采集的成本。

綜述

橋梁檢測是利用傳感器感受被測物體的物理量信號,并將感受到的信號,按一定的規律轉換為電信號輸出;然后使用自動采集裝置采集傳感器的電信號,并使用無線數據傳輸模塊將數據上傳到遠端服務器上,以滿足信息的處理、存儲、顯示、記錄、分析和控制。

在進行橋梁檢測的時候,常常進行檢測應力、變位、裂縫、溫濕度、加速度等檢測,通過檢測到的參數我們就可以了解到橋梁的實時使用情況,并能對各種異常情況做出應對。這里我們就對應力的檢測做一個簡單的說明。常用的應力測量傳感器有:力傳感器、鋼筋應力器、弓形應變傳感器、電阻式位移傳感器等。下圖就是應力檢測的結構圖。

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應力檢測傳感器:將橋梁的物理應力,轉換電信號,輸出的電信號有模擬電子信號和數據電子信號兩種,具體有傳感器決定。可以選擇埋入式混泥土應變器,效果比較好,缺點是安裝和維護麻煩;也可以使用土壓力盒,安裝簡單、快速,缺點就是檢測到的參數不夠準確,但是有大致能反應出橋梁的應力狀況;也可以使用單點沉降計等其他的應力檢測傳感器。

數據采集裝置:將傳感器輸出的電信號收集起來,并使用RS232/485等接口將收集的信號通過無線數據傳輸模塊,上傳到遠程的服務器。傳感器輸出的電信號,分為模擬電子信號和數據電子信息,要根據不同傳感器選擇合適的數據采集裝置。億百特電子科技有限公司的E820-DTU可以收集模擬電子信號,而E830-DTU可以收集數字電子信號,可供選擇。

無線數據傳輸裝置:數據采集完成后,使用無線數據傳輸裝置上傳到遠端服務器,就可以在遠程實時了解橋梁的使用狀況了,能大大節省人力物力,提供工作效率。市場上無線數傳傳輸裝置方案很多,例如wifi、ZigBee等短距離無線傳輸方案,并太不適合;而成都億百特電子科技有限公司的E840-DTU(4G-02)采用4G網絡,遠距離、廣覆蓋、多頻段,產品穩定可靠。

下面我們就對它做一個簡單的介紹
E840-DTU(4G-02)是為實現串口設備與網絡服務器,通過網絡相互傳輸數據而開發的產品,該產品是一款帶分集接收功能的LTE-FDD/LTE-TDD/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA/GSM 無線通信數傳電臺,支持 LTE-FDD,LTE-TDD,DC-HSDPA,HSPA+,HSDPA,HSUPA, WCDMA, TD-SCDMA,CDMA, EDGE 和 GPRS 網絡數據連接, 通過簡單的 AT 指令進行設置,即可輕松使用本產品實現串口到網絡的雙向數據透明傳輸。

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產品功能:

A:  能夠滿足幾乎所有 M2M 應用需求

B:  支持數據透明傳輸,支持TCP、UDP 網絡協議,支持心跳包、注冊包功能;

C:  支持 230400 串口波特率及以下,設備到網絡服務器的雙向連傳;

D:  支持串口超大緩存功能,與服務器未建立連接前串口數據可緩存到本地;

E:  支持短信收發、短信遠程查詢/配置設備參數;

F:  支持多路 Socket 鏈路同時收發;

G:  支持 Modbus RTU 與 Modbus TCP 自動相互轉換;

H:  LTE-FDD:最大下行速率  150Mbps,最大上行速率  50Mbps,LTE-TDD:最大下行速率  --130Mbps,最大上行速率  35Mbps;

I:  支持MQTT協議,設備可以接入阿里云、oneNET、百度云、支持標準MQTT協議的所有物聯網平臺;

J:  支持網絡AT指令,可以通過網絡,遠程配置設備;


引力檢測采集過程

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設備安裝

通過上面的分析需要的設備,主要包括應力檢測傳感器,數據采集裝置、無線數據傳輸裝置三種,分別將三種設備安裝好。在安裝的要注意如果使用埋入式混泥土應變器,安裝會麻煩一點,要破開橋梁的混疑土再埋入,所以要找好安裝位置,避免對橋梁造成損壞。這種傳感器的安裝一般都是橋梁修建的時候就安裝好了,而已經修建好的橋梁一般都采用壓力盒,安裝到橋梁下面固定好,和數據采集裝置連接起來,再將數據采集裝置通過RS232/485連線連接起來即可。如果使用億百特E840-DTU(4G-02)進行數據傳輸的話,在安裝前要記得先進行配置,配置過程如下。

E840-DTU(4G-02)配置

在數據采集之前要對E840-DTU(4G-02)配置進行配置,主要是波特率、數據傳輸模式、服務器IP及端口。

配置方法:
1)DTU接上電源和天線、插入4GSIM卡、用RS232線和電腦連接起來;
2)配置的時候有兩種方法:可以使用億佰特特供的E840-DTU的配置工具(官網可以下載)進行配置;也可以使用串口調試工具進行配置,如xcom(官網可以下載)。這里使用E840-DTU的配置工具進行配置。啟動配置工具,選擇串口,波特率默認為115200、None、8、1,打開后,點擊左上角的進行配置狀態按鈕進入配置狀態。

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工作模式選擇:采集的數據單幀小于1024選擇網絡透傳模

式并設置好服務器IP和端口,采集的數據大于1024選擇高速連傳模式,如果需要將數據上傳到阿里云、百度云、oneNET物聯網平臺選擇MQTT模式,詳細操作可以參考E840-DTU(4G-02)產品使用手冊。


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設置好之后,點擊保存所有參數按鍵,然后在點擊重啟按鈕,重啟之后配置即可生效。

DTU配置好之后,使用RS232/485將數據采集裝置和DTU連接起來,分別接上電源工作起來即可,注意觀察DTU的NET是否亮起來,如果NET正常亮起來,表示DTU接入服務器


數據采集

數據采集裝置收集引力檢測傳感器檢的數據,然后通過E840-DTU(4G-02)將數據上傳到指定的服務器,通過上傳的服務器的數據就可以實時的了解橋梁的情況。下面就是DTU上傳到服務器的應力檢測傳感器檢測的數據。

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E840-DTU(4G-02)還具有遠程控制的功能,在服務端除了被動查看橋梁的引力狀況外,還可以發送指令去主動檢測橋梁的應力,也可以遠程對DTU參數進行配置


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