隧道无线充电及监测数据发射传感器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，主要包括由传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置和可充电电池。使用时，A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置、可充电电池以及电磁感应式无线受电装置并联充电接头安装于预先埋设于隧道二次衬砌表面的暗盒内，以便实现除传感器外的系统回收或发生故障时实现维护更换。本实用新型专利技术为实现远距离隧道传感器多点物理量的实时监测提供物理基础，它可实现隧道长期应力应变等参数的监测采集，克服实际工程中供电、信号采集线路破损造成监测数据缺失以及外部布线不利隧道外观美观等问题。

Tunnel wireless charging and monitoring data transmitting sensor system

【技术实现步骤摘要】
隧道无线充电及监测数据发射传感器系统
本技术属于电子传感器
，尤其涉及一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统。
技术介绍
中国专利申请“一种带无线充电装置的室内土壤温湿度传感器”(申请号201810047689公开日2018-06-19)解决了传统采用有线线缆供电且设有太阳能电池板，绿色环保，但其存在布线繁琐以及线缆易受到潮湿环境和老鼠灾害影响的问题。中国专利申请(一种基于ZigBee无线传感器网络的智能家居安防系统申请号CN2018105055782018-09-11)实现了对家居安防系统多种参数的实时自动监测，传感器节点将监测的数据传送给家庭系统网关，系统网关再通过互联网络将监测到的数据传送到远程监控中心，可以提高家居安防系统的稳定性和效率，通过实时监控，可以对异常数据做出警示反应，以便及时采取措施应对。中国专利申请“一种基于无线传感器网络的智能家居系统”(申请号201810504129公开日2018-08-21)提供灵活布局，移动性强和数据传输稳定的智能家居系统，为人们提供舒适健康的生活和工作环境，且能够实现智能家居系统的本地与远程稳定控制，具有较高的稳定性、可靠性和通信效率。中国专利申请“无线传感器、无线传感系统”(申请号201820722611公开日2018-10-30)包括信号检测单元，信号放大单元，信号转换单元，微控制单元，供电单元，无线传输单元。中国专利申请“一种工业用具有实时监测功能的无线传感器”(申请号201820440738公开日2018-10-19)具有使用方便，通用性强，稳定性好，便于替换。中国专利申请“一种智能农业管理系统”(申请号201810678893公开日2018-11-09)解决了现有农业生产环境无法采用无线充电传感器的问题，以及现有有线充电传感设别敷设线缆困难，后期维护检修困难和安装成本高的问题。中国专利申请“一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统”(申请号201620570088公开日2016-11-23)为用户的装修布局、家具摆设、食品贮存、动植物的养殖等一系列改善家居环境、构建健康家居生活提供指导性的建议。尽管如此，前述专利申请均不是能基于隧道的现场实际工程情况进行的适配专利技术。实际隧道工程中，为了对隧道衬砌、结构单元内部受力、应变等物理参数进行监测，在传感器领域，往往采用有线供电、有线传输采集数据或有线供电、无线传输采集数据的方式进行，这就导致在结构封闭后，需要从衬砌向隧道空间进行金属导线的外拉构成供电或信号传输线路，在复杂的隧道环境中，供电、信号采集传输线路破损造成监测数据缺失以及外部布线不利隧道外观美观等问题，而直接将隧道无线充电及监测数据发射传感器系统直接封装于结构衬砌内，厚达0.3m-0.5m，甚至更厚的混凝土以及钢筋将大大降低无线传输装置的信号传输距离及无线充电的效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，主要包括由传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置和可充电电池；传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置通过有线方式与可充电电池连接；可充电电池与并联的电磁感应式无线受电装置和充电接头通过电线连接。电磁感应式无线受电装置与电磁感应式无线充电仪进行无线连接。充电接头与外部充电电源进行有线连接。ZigBee无线数据传输装置与无线数据采集仪进行无线连接。针对隧道现场工况传感监控缺乏有效措施的问题，专利技术人设计并制作了一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，主要包括由传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置和可充电电池；传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置通过有线方式与可充电电池连接；可充电电池与并联的电磁感应式无线受电装置和充电接头通过电线连接。使用时，A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置、可充电电池以及电磁感应式无线受电装置并联充电接头安装于预先埋设于隧道二次衬砌表面的暗盒内，以便实现除传感器外的系统回收或发生故障时实现维护更换。本技术为实现远距离隧道传感器多点物理量的实时监测提供物理基础，它可实现隧道长期应力应变等参数的监测采集，克服实际工程中供电、信号采集线路破损造成监测数据缺失以及外部布线不利隧道外观美观等问题。附图说明图1是本技术隧道无线充电及监测数据发射传感器系统的结构示意图和工作流程图。图2是本技术隧道无线充电及监测数据发射传感器系统的安装位置示意图。图3是本技术隧道无线充电及监测数据发射传感器系统的使用参考示意图。图中：0隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，1传感器，2A/D模数转换器，3可充电电池，4ZigBee无线数据传输装置，5电磁感应式无线受电装置，6充电接头，7无线充电仪，8外部充电电源，9无线数据采集仪，10隧道混凝土衬砌结构，11保护套管，12预埋暗盒。具体实施方式如图1所示，本技术隧道无线充电及监测数据发射传感器系统0，主要包括由传感器1、A/D模数转换器2、ZigBee无线数据传输装置4和可充电电池3；传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置通过有线方式与可充电电池连接，实现各装置的工作供电；可充电电池与并联的电磁感应式无线受电装置5和充电接头6通过电线连接。其中，电磁感应式无线受电装置与电磁感应式无线充电仪7进行无线连接，或者充电接头与外部充电电源8进行有线连接，在可充电电池电压过低时对可充电电池进行充电。如图2所示，将本技术的多点布设于隧道混凝土衬砌结构内，通过ZigBee无线数据传输装置的组网，利用适配的网关及信号网络发射器以及远距离接收器以及数据显示装置可实现远距离隧道传感器多点物理量的实时监测。如图3所示，安装使用本技术时，传感器在混凝土浇筑前埋设在隧道混凝土衬砌结构10内，并将传感器的电源线以及信号线通过保护套管11引出至隧道混凝土衬砌结构表面预埋暗盒12，在隧道衬砌脱模后在暗盒内进行A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置、可充电电池、电磁感应式无线受电装置并联充电接头连接，以便实现除传感器外的系统回收或发生故障时实现维护更换。其中，传感器采集的数据通过A/D模数转换器通过ZigBee无线数据传输装置利用外部的无线数据采集仪9进行采集，从而实现隧道衬砌结构传感器感应数据的采集。当可充电电池电压电量过低时，通过无线充电仪或外部充电电源有线连接充电接头进行充电。通过对不同时期的传感器感应数据采集，从而得到图1所示的X-T坐标，其中X为传感器感应的物理量参数，根据监测目的，可以为应力、应变、适度、温度等物理量传感器；T为时间的数据曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，其特征在于主要包括由传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置和可充电电池；所述传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置通过有线方式与可充电电池连接；所述可充电电池与并联的电磁感应式无线受电装置和充电接头通过电线连接；所述电磁感应式无线受电装置与电磁感应式无线充电仪进行无线连接；所述充电接头与外部充电电源进行有线连接；所述ZigBee无线数据传输装置与无线数据采集仪进行无线连接；所述传感器的电源线以及信号线通过保护套管（11）引出至预埋暗盒，在暗盒内进行A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置、可充电电池、电磁感应式无线受电装置并联充电接头连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道无线充电及监测数据发射传感器系统，其特征在于主要包括由传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置和可充电电池；所述传感器、A/D模数转换器、ZigBee无线数据传输装置通过有线方式与可充电电池连接；所述可充电电池与并联的电磁感应式无线受电装置和充电接头通过电线连接；所述电磁感应式无线受电装...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢超波，姜洪亮，杨庭伟，陆春苗，黄江红，戚谢军，潘隆武，朱思蓉，张芮铭，申少华，陀楚明，邓长庆，肖坤杰，
申请(专利权)人：广西交通科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45