专利名称：基于Zigbee模块的智能桥梁健康监测仪的制作方法现有桥梁健康监测仪经过较长时间的应用，被发现存在以下问题1、对数据只能采集不能存储，要把采集的数据实时发给上位机。2、现有桥梁健康监测仪具有功耗大、监测时间短以及不易发现桥梁的健康隐患等问题。3、现有桥梁健康监测仪没有智能性，对数据不加区分，只要有数据就采集并传给上位机，造成大量的数据冗余，真正有用的数据不多， 给工作人员处理数据带来不便，同时也浪费了大量的传输费用。4、如果对整座桥梁进行监控，需要完成庞大的现场布线工作。发明内容为了解决背景技术提出的现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于 Zigbee模块的智能桥梁健康监测仪，该种基于Zigbee模块的智能桥梁健康监测仪能够实现监测的智能化，并且能够存储数据，多台组网后能够实现对整座大桥的监控，大大减少了布线的工作量。本实用新型的技术方案是该种基于Zigbee模块的智能桥梁健康监测仪，包括采集模块、微控制器、数据存储模块以及供电模块，其特征在于所述采集模块内含三个采集单元，分别为位移信号采集单元、振动信号采集单元和载荷信号采集单元，每个采集单元分别由对应的信号传感器以及比较器和A/D转换模块构成，由所述A/D转换模块分别向微控制器输出采集到的桥梁健康参数信号；所述桥梁健康监测仪内还包含一个由Zigbee模块和GPRS模块构成的收发模块，所述收发模块通过串行接口接收来自于所述微控制器的控制信号；所述Zigbee模块采用CCM30集成电路块。上述方案的优选实施方式为所述位移信号采集单元、振动信号采集单元和载荷信号采集单元内还包括一个作为可调电阻使用的可编程数字电位器，将此电位器作为所述单元内对应比较器的前置电路，以实现所述比较器的满摆幅输出；所述可编程数字电位器采用CAT5111集成电路块，所述比较器选用MAX9021集成电路块。此外，在上述技术方案的基础上，建议所述位移信号采集单元内的位移传感器采用QH-800光栅线位移传感器，所述振动信号采集单元内的振动传感器采用RP670B低频振动传感器，所述载荷信号采集单元内的载荷传感器采用InterfacellOl-2型传感器。本实用新型具有如下有益效果首先，由于本种桥梁健康监测仪配有海量存储器， 不但能够存储流量数据，同时还能把数据拷贝到计算机，对数据进行分析处理。其次，本种健康监测仪的MCU、Zigee模块、GPRS模块等都是超低功耗元器件，同时配有比较器兼具节能模块的功能，即使由锂电池供电，也可以连续工作1年以上。再次，现有桥梁健康监测仪没有智能性，对数据不加区分，只要有数据就采并传给上位机，造成大量的数据冗余，真正有用的数据不多，本监测仪对桥梁健康参数分为三个级别，对健康的桥梁数据不采，对亚健康的桥梁数据进行存储，当参数超限时，能够通过GSM网络，给监测人员发送报警短信。由此使得需要发送的数据量大为减少，给工作人员处理数据带来方便，同时也节省了大量的传输费用。最重要的是，由于本监测仪具有自组网能力，使用无线网络传感技术后，多个监测仪并用可以实现整个桥梁的健康监测，大大减小了现场布线的工作量，使得监测施工十分方便快捷。图1是本实用新型的组成原理框图。图2是本实用新型的电气原理图。以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图1所示，该种基于Zigbee模块的智能桥梁健康监测仪，包括采集模块、微控制器、数据存储模块以及供电模块，其中，所述采集模块内含三个采集单元，分别为位移信号采集单元、振动信号采集单元和载荷信号采集单元，每个采集单元分别由对应的信号传感器以及比较器和A/D转换模块构成，由所述A/D转换模块分别向微控制器输出采集到的桥梁健康参数信号；所述桥梁健康监测仪内还包含一个由Zigbee模块和GPRS模块构成的收发模块，所述收发模块通过串行接口接收来自于所述微控制器的控制信号；所述Zigbee模块采用CC2430集成电路块。为更优化，在上述方案基础上，所述位移信号采集单元、振动信号采集单元和载荷信号采集单元内还包括一个作为可调电阻使用的可编程数字电位器，将此电位器作为所述单元内对应比较器的前置电路，以实现所述比较器的满摆幅输出；所述可编程数字电位器采用CAT5111集成电路块，所述比较器选用MAX9021集成电路块。此外，优选的方案确定所述位移信号采集单元内的位移传感器采用QH-800光栅线位移传感器，所述振动信号采集单元内的振动传感器采用RP670B低频振动传感器，所述载荷信号采集单元内的载荷传感器采用InterfacellOl-2型传感器，这些传感器用于监测桥梁受外力作用时的位移、振动、载荷情况。下面结合图2，给出对具体实施例的说明如图所示，微控制器StC12C5a60S2是双串口、单时钟/机器周期的单片机，转换速度可达250K/S。数据存储模块由USB接口模块和数据存储器构成，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出功能。微控制器MCU通过USB接口模块和数据存储器进行数据交换。数据存储器把位移、振动、载荷等数据实时记录下来，供日后分析使用。MCU可以自由读写CH375存储设备 中的数据，也可以自由定义其数据结构。收发模块由Zigbee模块和GPRS模块构成。当多个桥梁健康监测仪对桥梁进行整体健康监测时，作为协调器使用的监测仪接有Zigbee模块和GPRS模块，作为路由器使用的监测仪只接有Zigbee模块，不用接GPRS模块。基于CC2430的ZigBee无线网络节点如图 5。该模块主要包括3. 3 V和1. 8 V电源滤波电路、芯片晶振电路、巴伦电路和复位电路。 芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供，这里由内部电路提供，需外加晶体振荡器和2个负载电容，电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。R2和R3 为偏置电阻，电阻R3主要用来为32 MHz的晶振提供合适的工作电流。用1个32 MHz的石英谐振器Xl和2只电容C9和ClO构成1个32 MHz的晶振电路。用1个32. 768 kHz的石英谐振器X2和2个电容C7和C8构成1个32. 768 kHz的晶振电路。CC2430射频信号的收发采用差分方式传送，其最佳差分负载是115+jl80 Ω，阻抗匹配电路应根据该数值进行调整。具体实现时可以采用50Ω单极子天线，由于CC2430的差分射频端口具有两个端口， 而天线是单端口，因此需采用巴伦电路用做平衡/非平衡转换电路，完成双端口到单端口的转换。巴伦电路由电感L1、L2，L3和电容C15、C17、C26构成。作为协调器使用的监测仪通过无线网络接收作为路由器使用的监测仪采集的数据并通过GPRS发送给上位机。在这里把桥梁健康参数分为健康、亚健康、病态三个级别，数据电位器的电压大小对应于桥梁健康参数的电信号电压，平时MUC、Zigee模块、GPRS模块处于休眠状态，用以节电，只有传感器和比较器工作，传感器采集的电信号达到比较器，与数据电位器的电压进行比较，如果小于数据电位器的电压，认为桥梁健康状况良好，不用触发MCU，如果大于数据电位器的电压，认为桥梁健康有问题，比较器触发MCU进行数据采集分析，并把采集是数据进行存储。 如果桥梁健康参数达到病态级别，MCU则启动Zigbee无线模块，把数据发送给作为协调器使用的监测仪，作为协调器使用的监测仪启动GPRS模块，把报警数据发送给监控人员。 综上所述，本种智能桥梁健康监测仪是通过高精度传感器测量桥梁的环境参数和自身的结构参数来监测桥梁的健康状态，通过对采集的参数进行分析，可以用于检测桥梁设计是否合理，检测桥梁是否存在健康隐患，为进行桥梁方面的科学研究提供重要数据支持。为了获取有效、可靠的监测数据，本监测仪采用由PIC微控制器构成的超低功耗的数据采集模块结和由ZigBee无线模块构成超低功耗无线传输模块还有由超大存储器构成的数据存储器，这些用以保障数据采集、传输过程的长期稳定可靠运行。ZigBee模块采用IEEE 802. 15. 4协议，它是一种短距离、低功耗的无线通信模块，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。比较适合整个桥梁的多点监控。利用多种传感器无线节点组成的ZigBee无线网络，实现桥梁的振动、位移、数据的自动采集和传输，本监测仪在设计时充分考虑了桥梁监测的特殊情况，具有抗振动，防尘埃，抗电磁辐射干扰能力强，不会受外界电子设备的电磁干扰而产生异常动作，保障了系统的高可靠性，可以实用于各种恶劣的工业环境。