一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备

摘要

本发明涉及一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备，包括传感器、射频识别（RFID）智能标签和主控器。所述RFID智能标签包括数据采集模块、微处理器、数据输出模块、电源管理模块和电源；所述RFID智能标签与传感器连接，拾取、处理和上报传感器感知的监测对象状态信息。所述主控器包括数据接收模块、主控模块、无线传输模块、电源管理模块和电源，无线接收所述RFID智能标签上报的监测对象状态信息，通过无线传输技术上报云服务器。本发明所述主控器和有效范围内多个所述RFID智能标签之间通过低成本、低功耗的射频识别技术（RFID）组成无线监测网络，实现了监测对象状态信息的实时无线监测，解决了传统监测系统布线多、成本高的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备。

背景技术

基坑状态信息的实时监测是基坑工程顺利施工的安全保障。基坑工程监测具有监测对象多且分散的特点。传统的监测系统主要由传感器和采集仪组成，通过线缆连接进行数据传输，如果采用多通道采集仪，线缆布置多，影响施工；如果每个测点均布置单通道采集仪，由于现有单通道采集仪功耗高、通讯成本高，极大增加了监测成本。因此，寻找一种低成本、低功耗的无线组网技术成为解决上述问题的关键点。

射频识别技术（RFID）是一种非接触式的物联网无线通信技术，其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的，广泛应用于物流、交通、资产管理和身份识别领域。由于射频识别标签存储信息、与主控器非接触双向通信，具有低功耗和低成本诸多优点，与传感器集成应用于监测领域，具有广阔的发展前景。

本发明提出的一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备，包括传感器、RFID智能标签和主控器，通过无线射频识别技术，在主控器和有效识别距离内的所有RFID智能标签建立联系，组成无线监测网络，实时监测基坑状态信息，解决了监测对象多且分散的难题，极大的减少了布线，降低了监测成本。

发明内容

针对基坑监测对象多且分散的特点，本发明提出了一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备，给出了基坑监测对象状态信息监测新的解决方案，解决了传统监测方案布线多、成本高的问题，具体的技术方案如下：

一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备，其特征在于：包括传感器、RFID智能标签和主控器；所述传感器与基坑监测对象连接，用于感知基坑监测对象状态信息；所述RFID智能标签紧邻所述传感器放置，与所述传感器连接，用于拾取、转换和上报监测对象状态信息；所述的主控器放置在基坑周边，通过射频识别技术与监测范围内RFID智能标签组成无线监测网络，接收所有监测点上报的监测对象状态信息，并通过远距离无线通讯技术上报云服务器。

进一步的，所述传感器，包括应变计、轴力计、温度计、土压力计、孔隙水压计、钢筋计或倾角传感器；所述传感器在所述RFID智能标签激振电压作用下，感知监测对象状态信息；所述的传感器，与监测对象线缆连接，损坏后方便更换。

进一步的，所述监测对象包括基坑围檩、型钢内支撑、混凝土支撑、锚索、支护桩或基坑周边土体。

进一步的，所述的RFID智能标签，包括数据采集模块、微处理器、数据输出模块、电源管理模块和电源；所述数据采集模块能够设置采样频率，定时激励传感器感知监测对象状态信息，将拾取的状态信息传输向所述RFID智能标签微处理器，由所述微处理器处理后传输向所述RFID智能标签数据输出模块；所述数据输出模块采用射频识别技术，将状态信息上报所述主控器；所述电源管理模块将电源提供的电能有效的分配给所述主控器各组成模块；所述电源为蓄电池、干电池或纽扣电池，由于射频识别技术具有低功耗的优点，所述电源提供电能满足长时间监测功耗需求，避免了频繁充电或更换电池的麻烦；所述RFID智能标签各模块集成封装为一体，封装外壳采用IP68防护等级。

进一步的，所述RFID智能标签通过主控器设置采集频率，定时获取监测对象状态信息，在满足规范要求采集频率条件下，尽可能的节省耗电量，保证RFID智能标签长期使用。

进一步的，所述的主控器，包括数据接收模块、主控模块、无线传输模块、电源管理模块和电源。所述数据接收模块采用射频识别技术，与所述RFID智能标签建立无线双向通讯；所述主控器同时识别多个有效距离内的所述RFID智能标签，共同组成无线监测网络，接收RFID智能标签上报的监测对象状态信息；所述无线传输模块采用4G、5G、以太网远距离无线通讯技术。所述的主控器电源管理模块，将电源有效分配给所述主控器各组成模块；所述电源为太阳能蓄电池、太阳能锂电池或网电，能够保证非日照条件下主控器的安全持续供电；所述主控器各模块集成封装为一体，封装外壳采用IP68防护等级。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明RFID智能标签包括数据采集模块、微处理器、数据输出模块、电源管理模块和电源，数据采集模块中激振电路激励传感器感知基坑监测对象状态信息，监测电路拾取状态信息；微处理器控制数据的采集、处理和传输；数据输出模块将状态信息通过射频识别技术上报主控器，实现了监测对象状态信息的有效采集、处理和传输。

（2）本发明RFID智能标签与主控器、主控器与云服务器之间均采用无线通讯技术，实现监测对象状态信息的实时无线监测，解决了传统监测系统布线多、成本高的问题。

（3）本发明基于射频识别技术一对多的非接触识别优势，主控器和有效识别范围内多个RFID智能标签构建无线监测网络，解决了基坑监测对象多且分散带来的监测难题。

（4）本发明RFID智能标签采用低功耗射频识别技术，电源提供电能满足长时间功耗需求，避免频繁充电或更换电池；主控器电源采用太阳能蓄电池、太阳能锂电池或网电，满足非日照条件下的持续供电。

附图说明

此处所附图的说明用于进一步解释本发明，构成本发明的一部分。在附图中：

图1为本发明所述的一种基于射频识别技术的基坑无线监测系统示意图；

图2为本发明所述的一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备示意详图。

图中代码说明：1-基坑；2-监测对象；3-监测点；4-射频信号；5-主控器；6-无线信号；7-云服务器；8-数据展示平台；9-RFID智能标签；10-传感器；11-通信线缆；12-数据采集模块；13-微处理器；14-数据输出模块；15-电源管理模块；16-电源；17-数据接收模块；18-主控模块；19-无线传输模块；20-电源管理模块；21-电源。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-2，一种基于射频识别技术的基坑无线监测设备，其特征在于：包括传感器、RFID智能标签和主控器；所述传感器与基坑监测对象连接，用于感知基坑监测对象状态信息；所述RFID智能标签紧邻所述传感器放置，与所述传感器连接；在设定采样时间，所述RFID智能标签电压激振所述传感器感知监测对象状态信息，拾取、存储监测对象状态信息，上报所述主控器；所述的主控器通过射频识别技术与有效识别范围内RFID智能标签组成无线监测网络，接收所有监测点上报的监测对象状态信息，通过远距离无线通讯技术上传给云服务器。

本实施例中，所述主控制和RFID智能标签采用2.4GHZ或470MHZ免费工作频段，节约了主控器和RFID智能标签组网成本；由于主控器与RFID智能标签无线远距离组网方式，主控器放置在基坑周边任意合适位置，布置灵活。

本实施例中，所述RFID智能标签采用低功耗射频识别技术，电源为蓄电池、干电池或纽扣电池，电源提供电能满足长时间功耗需求，避免了现场频繁更换电池的麻烦。

本实施例中，所述主控器电源采用太阳能蓄电池或太阳能锂电池，避免了外接电源的麻烦，满足所述主控器非日照时间的持续供电。

本实施例中，所述RFID智能标签和所述主控器外壳均采用IP68防护等级，防水、防尘、防碰撞，适用于基坑工程户外环境。

以上对本发明实例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本发明所要保护的范围不仅限于本实施例提到的技术方案，任何受本发明所启示的技术方案都落入本发明的保护范围。