智能張拉設(shè)備OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)研究

摘 要：提出一種基于嵌入式4G通信的智能張拉設(shè)備OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)，采用高性能的STM32F103RCT6微控制器作為主控芯片，擴(kuò)散硅壓力傳感器和輪輻式標(biāo)準(zhǔn)力傳感器作為數(shù)據(jù)采集單元，嵌入式4G通信模塊EC200S作為主控芯片與物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)通信連接的核心紐帶。物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)采用OneNET，并開(kāi)發(fā)了基于4G通信的智能張拉設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)和智能手機(jī)應(yīng)用，用于實(shí)現(xiàn)電腦Web端和安卓移動(dòng)端對(duì)該系統(tǒng)的安全訪問(wèn)和無(wú)線控制。搭建了試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了此方案的可行性，且以較小成本實(shí)現(xiàn)張拉數(shù)據(jù)接入物聯(lián)網(wǎng)，對(duì)于解決張拉設(shè)備工作狀態(tài)異常難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)巡檢不便、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力等問(wèn)題具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：智能張拉設(shè)備；雙模控制；物聯(lián)網(wǎng)；OneNET云平臺(tái)；MQTT協(xié)議；移動(dòng)終端

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）05-00-05

0 引 言

在交通強(qiáng)國(guó)發(fā)展理念下，我國(guó)公路總里程呈逐年穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，橋梁建設(shè)技術(shù)已成為世界上先進(jìn)的技術(shù)之一，其中決定橋梁整體質(zhì)量的預(yù)應(yīng)力技術(shù)尤為重要[1-2]。按照《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》要求，張拉千斤頂與油表每6個(gè)月或張拉次數(shù)超過(guò)300次要進(jìn)行一次聯(lián)合標(biāo)定，壓力傳感器的檢定周期為1年[3-4]。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于野外施工環(huán)境復(fù)雜多變，張拉液壓缸很容易產(chǎn)生撞擊或跌落現(xiàn)象，造成預(yù)應(yīng)力筋張拉力不足，但是由于還沒(méi)到標(biāo)定周期，無(wú)法判定張拉設(shè)備是否處于完好狀態(tài)。另外，智能張拉系統(tǒng)各模塊之間的有線通信具有成本高、線路中所含的等效電容與等效電感值影響通信效率、收發(fā)器中共模電壓超出正常范圍會(huì)損壞通信節(jié)點(diǎn)、有線通信鏈路需要時(shí)常維護(hù)、很難找到故障點(diǎn)等缺點(diǎn)[5-8]。因此把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云端服務(wù)技術(shù)運(yùn)用到智能張拉系統(tǒng)中是十分必要的，可提高張拉質(zhì)量，加速市政橋梁建設(shè)領(lǐng)域現(xiàn)代化、自動(dòng)化和數(shù)字化進(jìn)展。

本文提出一種基于嵌入式4G通信的智能張拉設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，闡述了雙模自校準(zhǔn)張拉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。智能張拉設(shè)備OneNET物聯(lián)網(wǎng)云測(cè)控系統(tǒng)采用STM32F103RCT6主控芯片及其集成的M3S開(kāi)發(fā)板和GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用Keil程序編寫工具，以擴(kuò)散硅壓力傳感器和輪輻式標(biāo)準(zhǔn)力傳感器作為數(shù)據(jù)采集模塊，通過(guò)無(wú)線通信模塊EC200S連接物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)OneNET對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸；利用筆記本電腦開(kāi)發(fā)OneNET可視化應(yīng)用界面，給出無(wú)線通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件流程。對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了微控制器與無(wú)線通信模塊之間的數(shù)據(jù)通信；在筆記本電腦和手機(jī)端APP可同時(shí)進(jìn)行顯示和張拉控制；微控制器上集成有液晶顯示器、多色LED燈和繼電器，系統(tǒng)具備雙力值顯示、報(bào)警、控制張拉系統(tǒng)作業(yè)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和設(shè)備服務(wù)控制功能，可有效防止張拉不到位現(xiàn)象，為準(zhǔn)確判斷張拉千斤頂對(duì)鋼絞線的張拉力提供了依據(jù)，進(jìn)而保證工程質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文提出的雙模自校準(zhǔn)智能張拉系統(tǒng)，包括張拉千斤頂、檢測(cè)模塊、無(wú)線通信模塊、筆記本電腦和移動(dòng)手機(jī)，如圖1所示。其中，檢測(cè)模塊包括標(biāo)準(zhǔn)力傳感器和壓力傳感器。標(biāo)準(zhǔn)力傳感器置于對(duì)應(yīng)張拉千斤頂?shù)妮S向一側(cè)，用于直接檢測(cè)預(yù)應(yīng)筋張拉力。壓力傳感器用于檢測(cè)張拉千斤頂內(nèi)部的液壓壓強(qiáng)，換算得到張拉千斤頂對(duì)鋼絞線的拉力。微控制器內(nèi)包括微處理器單元、無(wú)線通信模塊EC200S和移動(dòng)SIM卡（Subscriber Identity Module，客戶識(shí)別模塊）。將標(biāo)準(zhǔn)力傳感器和壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)送到微處理器內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算、比較，由EC200S發(fā)射數(shù)據(jù)給筆記本電腦（PC端），PC端通過(guò)自身無(wú)線通信模塊接收、發(fā)射和檢測(cè)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示在中國(guó)移動(dòng)云平臺(tái)上，通過(guò)PC Web端和手機(jī)APP軟件可直接查詢張拉數(shù)據(jù)、控制張拉狀態(tài)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)操作等。

智能張拉設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理框圖如圖2所示，將預(yù)應(yīng)力張拉裝置中的壓力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊發(fā)送給云平臺(tái)并顯示出數(shù)據(jù)；同時(shí)如果所測(cè)壓力和標(biāo)準(zhǔn)力數(shù)據(jù)差值超過(guò)誤差范圍，微控制器發(fā)送指令，LED燈閃爍，蜂鳴器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。無(wú)線通信模塊EC200S內(nèi)部有SIM卡，只要附近有移動(dòng)基站，EC200S就能通過(guò)移動(dòng)基站連接網(wǎng)絡(luò)并以GPRS方式進(jìn)行通信。通信費(fèi)用是根據(jù)無(wú)線通信模塊與云平臺(tái)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)，沒(méi)有產(chǎn)生數(shù)據(jù)流量就不會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用。OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)可視化窗口界面在PC Web端完成設(shè)計(jì)之后，在PC Web端和手機(jī)端均可登錄云平臺(tái)賬號(hào)查看電壓信息、壓力信息、標(biāo)準(zhǔn)力值，下發(fā)終端設(shè)備控制指令。

1.2 雙模智能張拉系統(tǒng)工作原理

雙模自校準(zhǔn)智能張拉系統(tǒng)工作流程框圖如圖3所示。梁體兩端均有工具錨板，張拉系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生張拉力，當(dāng)張拉到預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)設(shè)值時(shí)，緩慢放松千斤頂，套在預(yù)應(yīng)力筋上的工具夾片被預(yù)應(yīng)力筋的回彈作用帶入工具錨的錐形孔，牢固鎖定在工具錨的錐形孔里，形成錨固單元，預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力通過(guò)錨板墊板傳遞給砼，形成永久性預(yù)應(yīng)力。張拉千斤頂工作的同時(shí)，其缸體或活塞桿通過(guò)頂推傳力部向標(biāo)準(zhǔn)力傳感器施加作用力，標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得該力；將該力值與壓力傳感器的換算力值進(jìn)行比較，如果超過(guò)±5%，系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警程序，避免了無(wú)法判定張拉設(shè)備是否處于完好狀態(tài)的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50300—2013）規(guī)定：在張拉過(guò)程中，張拉千斤頂對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力與施工方案中預(yù)應(yīng)力的預(yù)設(shè)值相差不能超過(guò)±5%[9]。因此，壓力傳感器所測(cè)得力值換算后與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器所測(cè)得的力值相差不能超過(guò)±5%，以此作為判斷雙模自校準(zhǔn)智能張拉系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)的依據(jù)。換算力值等于壓力傳感器所測(cè)張拉千斤頂內(nèi)部的液體壓強(qiáng)與活塞面積的乘積。

當(dāng)微控制器監(jiān)測(cè)到智能張拉設(shè)備工作狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)4G通信模塊EC200S的GSM服務(wù)向管理者發(fā)送異常報(bào)警短信，同時(shí)向云平臺(tái)OneNET上傳報(bào)警信息。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及其運(yùn)行原理

為了最大限度縮短開(kāi)發(fā)周期，采用模塊化編程思想，執(zhí)行軟件開(kāi)發(fā)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，遵循模塊化獨(dú)立和開(kāi)放接口的原則。無(wú)線通信模塊傳輸協(xié)議采用MQTT協(xié)議，構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議之上，采用一對(duì)多基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱模式，具有輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)[10]。

2.1 MQTT協(xié)議框架

系統(tǒng)采用MQTT作為雙模智能云平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，云平臺(tái)架構(gòu)如圖4所示。云平臺(tái)需要提供對(duì)單片機(jī)、無(wú)線模塊及控制端的接入和消息收發(fā)服務(wù)，提供對(duì)APP以及設(shè)備端的Rest服務(wù)。消息服務(wù)器發(fā)揮通道的功能，不進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理；MQTT可以直接傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)，具備高效率和輕量化特性。暴露的接口和通道綁定域名地址，采用IP地址解耦機(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。搭建WebService服務(wù)，開(kāi)放統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口給APP/Web客戶端使用，工程技術(shù)管理人員在電腦Web端可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。云平臺(tái)的任意節(jié)點(diǎn)均可快速集群，通過(guò)調(diào)整集群部署結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速系統(tǒng)擴(kuò)容。

云端數(shù)據(jù)交互處理架構(gòu)由MQTT客戶端、MQTT Broker、數(shù)據(jù)交互處理程序、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)組成。MQTT客戶端包括四部分，數(shù)據(jù)采集裝置微控制器創(chuàng)建的MQTT客戶端負(fù)責(zé)上傳施工現(xiàn)場(chǎng)張拉設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并接收參數(shù)修改指令數(shù)據(jù)；OneNET云服務(wù)器創(chuàng)建的MQTT客戶端用于接收施工現(xiàn)場(chǎng)張拉設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并解析處理和存儲(chǔ)；電腦Web端創(chuàng)建的MQTT客戶端用于接收施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；移動(dòng)端APP創(chuàng)建的MQTT客戶端用于接收施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)所管控的張拉設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并發(fā)布張拉參數(shù)和控制指令數(shù)據(jù)到系統(tǒng)，根據(jù)參數(shù)修改主題，完成對(duì)張拉設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)的修改和人為控制。

2.2 無(wú)線模塊通信

微控制器的數(shù)據(jù)傳輸是由無(wú)線通信模塊完成的，無(wú)線通信模塊內(nèi)部與微控制器連接，外部與云平臺(tái)連接，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有線通信模塊完成微控制器與PC端之間的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的傳輸。模塊運(yùn)行之前需要進(jìn)行串口初始化，之后啟用有線通信模塊，配置無(wú)線通信模塊接入云平臺(tái)。微控制器判斷設(shè)備是否連接到云平臺(tái)，如果無(wú)法連接，則繼續(xù)配置無(wú)線通信模塊，直至連接成功。然后，微控制器便向云平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收云平臺(tái)下發(fā)的相關(guān)數(shù)據(jù)。無(wú)線模塊與云平臺(tái)通信如圖5所示。

2.3 云服務(wù)平臺(tái)OneNET應(yīng)用開(kāi)發(fā)

本文利用中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)OneNET作為遠(yuǎn)程服務(wù)器，OneNET不僅可以接收無(wú)線通信模塊發(fā)送到云端數(shù)據(jù)，而且還支持云端下發(fā)控制指令到終端設(shè)備中。

注冊(cè)賬號(hào)，進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)登錄到云平臺(tái)，點(diǎn)擊控制臺(tái)全部產(chǎn)品選擇接入的協(xié)議為“多協(xié)議接入”，設(shè)置相應(yīng)的連接方式以及產(chǎn)品名稱等信息。產(chǎn)品創(chuàng)建成功，系統(tǒng)自動(dòng)生成產(chǎn)品ID和用戶ID。把云平臺(tái)服務(wù)器IP地址和端口號(hào)等信息寫到無(wú)線模塊的程序中，中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)服務(wù)器地址為“183.230.40.39”，端口號(hào)為“6002”。

為了使用戶能夠從多角度觀察數(shù)據(jù)，利用OneNET平臺(tái)設(shè)置應(yīng)用編輯器，以圖表的方式直觀地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流可視化。本文共上傳三個(gè)數(shù)據(jù)，需要兩個(gè)儀表盤：一個(gè)儀表盤顯示傳感器所測(cè)得的壓力，另一個(gè)顯示傳感器的輸出電壓。儀表在組件庫(kù)中添加，設(shè)置儀表相應(yīng)的數(shù)據(jù)流、表盤的額度等信息。為了更加直觀地看出壓力的變化，在應(yīng)用里面添加折線圖，設(shè)置相應(yīng)數(shù)據(jù)流等信息，數(shù)據(jù)通過(guò)曲線方式實(shí)時(shí)顯示。

最后需要設(shè)置云平臺(tái)下發(fā)控制指令的按鈕。選擇加入

1個(gè)按鈕。開(kāi)關(guān)的屬性數(shù)據(jù)流選擇為swtctr，開(kāi)關(guān)的開(kāi)值設(shè)為S1，關(guān)值設(shè)為S0。組件添加結(jié)束后對(duì)組件進(jìn)行排版、設(shè)計(jì)、保存、發(fā)布，可直接點(diǎn)擊組件編輯應(yīng)用進(jìn)行屬性修改。

3 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

雙模自校準(zhǔn)智能張拉無(wú)線通信系統(tǒng)包括微控制器STM32F103RCT6主控芯片及其集成的M3S開(kāi)發(fā)板。無(wú)線通信模塊選用基于GSM網(wǎng)絡(luò)的EC200S-CN；數(shù)據(jù)采集模塊包括Gravity模擬量液壓壓力傳感器和ZNLBS型拉力傳感器；筆記本電腦用于開(kāi)發(fā)和管理中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)OneNET可視化應(yīng)用界面，利用移動(dòng)手機(jī)可打開(kāi)應(yīng)用鏈接查看數(shù)據(jù)和下發(fā)控制指令，如圖6所示。

3.1 主控制器設(shè)計(jì)

微控制器主控芯片為STM32F103RCT6，其內(nèi)核Cortex-M3CPU的工作頻率是72 MHz，能夠滿足雙模自校準(zhǔn)智能張拉系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收、發(fā)送多組數(shù)據(jù)的需求。無(wú)線通信模塊EC200S-CN支持LTE-FDD/LTE-TDD/GSM方式以及相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連接的通信模塊，傳輸速率快且性價(jià)比高。兼容了移遠(yuǎn)通信的多網(wǎng)絡(luò)制式，4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換。EC200S內(nèi)部有SIM卡，只要模塊附近有移動(dòng)基站，EC200S就能通過(guò)移動(dòng)基站連接網(wǎng)絡(luò)并以GPRS方式與其他設(shè)備終端進(jìn)行通信。

3.2 移動(dòng)終端硬件設(shè)計(jì)

采用智能安卓手機(jī)作為移動(dòng)終端，操作更加直觀便捷；智能手機(jī)配有多模態(tài)無(wú)線通信單元，可進(jìn)行4G 通信、WiFi 通信，通過(guò)相應(yīng)的APP程序與智能張拉主控制器進(jìn)行通信，根據(jù)主控制器的指令進(jìn)行雙模張拉雙力值測(cè)控、張拉力值錯(cuò)誤預(yù)警。智能手機(jī)配套的測(cè)控APP程序基于Android操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，因此智能手機(jī)的硬件要求僅限于藍(lán)牙數(shù)據(jù)接口、GPS硬件支持模塊和4G/WiFi無(wú)線通信模塊。

3.3 智能張拉傳感器布置

采用Gravity模擬量液壓傳感器，測(cè)量范圍為0～1 600 kPa，5 V標(biāo)準(zhǔn)供電電壓，0.5～4.5 V的線性輸出，精度等級(jí)為0.5%FS～1%FS。響應(yīng)時(shí)間小于2.0 ms，靜態(tài)電流為2.8 mA，壓力傳感器選用的是小量程傳感器0～1.6 MPa。選用的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器是ZNLBS型拉力傳感器，測(cè)量量程為0～10 kg，測(cè)量靈敏度為2±0.005 mV/V，綜合精度為0.02%FS。將標(biāo)準(zhǔn)力傳感器所測(cè)力值作為張拉力值標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)檢測(cè)液壓千斤頂?shù)囊簤毫κ欠駵?zhǔn)確。

4 功能驗(yàn)證試驗(yàn)

4.1 數(shù)據(jù)監(jiān)控

初始狀態(tài)壓力傳感器所測(cè)得的壓力為0 kPa（壓力傳感器的內(nèi)部設(shè)計(jì)已經(jīng)排除了大氣壓強(qiáng)的影響因素），壓力傳感器輸出的電壓為0.49 V。當(dāng)在外部施加壓力時(shí)，壓力傳感器的輸出電壓開(kāi)始增大，壓力也隨之增大，最終當(dāng)外部施加壓力使傳感器的輸出電壓大于0.97 V時(shí)，測(cè)得的壓力數(shù)值可達(dá)到196 kPa，壓力傳感器電壓與壓力曲線、輪輻式傳感器力值云平臺(tái)上的監(jiān)控結(jié)果如圖7（a）所示。

4.2 遠(yuǎn)程服務(wù)控制

OneNET云平臺(tái)不但功能豐富而且有很強(qiáng)的開(kāi)放性，可在手機(jī)上打開(kāi)應(yīng)用鏈接查看實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)和下發(fā)服務(wù)指令。程序開(kāi)始運(yùn)行，上傳至云平臺(tái)的數(shù)據(jù)包括壓力、電壓以及繼電器的狀態(tài)（繼電器默認(rèn)關(guān)閉狀態(tài)）可通過(guò)PC Web端和手機(jī)APP上查看并發(fā)布控制指令。繼電器在本系統(tǒng)中與張拉千斤頂液壓油油泵的電源控制線相連，通過(guò)數(shù)據(jù)流選擇把繼電器的狀態(tài)信息設(shè)置到按鈕上面。點(diǎn)擊云平臺(tái)“ON”按扭，云平臺(tái)下發(fā)數(shù)據(jù)，繼電器打開(kāi)，繼電器工作指示燈亮，連通液壓油油泵的電路，張拉千斤頂開(kāi)始工作；點(diǎn)擊云平臺(tái)“OFF”按鈕，云平臺(tái)下發(fā)數(shù)據(jù)，繼電器關(guān)閉，繼電器工作指示燈滅，斷開(kāi)張拉千斤頂油泵電路，張拉千斤頂停止工作。測(cè)試結(jié)果如圖7（b）所示。

4.3 異常信息推送

當(dāng)在云平臺(tái)按下繼電器控制開(kāi)關(guān)時(shí)，繼電器打開(kāi)，LED燈亮藍(lán)色，表示接通張拉千斤頂油泵電源，張拉系統(tǒng)開(kāi)始工作。系統(tǒng)設(shè)置了閾值報(bào)警，當(dāng)壓力傳感器測(cè)量換算值與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器數(shù)據(jù)差值超過(guò)設(shè)定范圍（5%）時(shí)，觸發(fā)報(bào)警裝置，LED燈亮紅色并關(guān)閉繼電器，表示設(shè)備運(yùn)行異常，微控制器自動(dòng)斷開(kāi)張拉系統(tǒng)電源，張拉系統(tǒng)停止工作。LED燈亮藍(lán)色，表示系統(tǒng)正常，可以繼續(xù)進(jìn)行張拉，測(cè)試結(jié)果如圖7（c）所示。

系統(tǒng)啟動(dòng)閾值報(bào)警時(shí)，來(lái)自云控制器的服務(wù)信息以短信提醒形式下發(fā)至終端設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)手機(jī)端，可在手機(jī)上手動(dòng)輸入“控制”，通過(guò)云平臺(tái)提供施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)功能的遠(yuǎn)程設(shè)備控制服務(wù)。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文提出了基于OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的智能張拉設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)計(jì)與智能預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)相匹配的軟件、硬件和物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)通信網(wǎng)頁(yè)，運(yùn)用4G通信技術(shù)把相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在PC Web端和智能手機(jī)端對(duì)張拉數(shù)據(jù)的安全訪問(wèn)和遠(yuǎn)程控制，以較小成本實(shí)現(xiàn)張拉數(shù)據(jù)接入物聯(lián)網(wǎng)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了在網(wǎng)頁(yè)和手機(jī)APP上能夠?qū)崟r(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)張拉數(shù)據(jù)，下發(fā)控制指令，具備雙力值顯示、系統(tǒng)保護(hù)和遠(yuǎn)程異常信息推送、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期儲(chǔ)存、預(yù)應(yīng)力張拉的遠(yuǎn)程設(shè)備控制功能，可有效防止張拉不到位現(xiàn)象發(fā)生，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)溯源。對(duì)于解決張拉設(shè)備工作狀態(tài)異常難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、系統(tǒng)巡檢不便、無(wú)法遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力等問(wèn)題具有重要的意義。

基于OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的雙模自校準(zhǔn)張拉系統(tǒng)為準(zhǔn)確判斷張拉千斤頂對(duì)鋼絞線的張拉力提供了依據(jù)，保證了工程質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，擴(kuò)展了監(jiān)測(cè)手段，解決了無(wú)法判定張拉設(shè)備是否處于完好狀態(tài)的問(wèn)題，同時(shí)也可用于現(xiàn)場(chǎng)其他類型張拉設(shè)備的通信工作。一旦應(yīng)用到工程實(shí)踐中，可通過(guò)智能化、自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的目的，有利于加強(qiáng)工程實(shí)踐過(guò)程中信息化管理手段。OneNET物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)技術(shù)的引入將大大促進(jìn)預(yù)應(yīng)力張拉系統(tǒng)的整體技術(shù)水平，加速橋梁市政建設(shè)向數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化方面轉(zhuǎn)變。

注：本文通訊作者為劉旭玲。

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作者簡(jiǎn)介：郭彥偉（1983—），男，本科，工程師，研究方向?yàn)楣饭こ獭⑹姓こ獭?/p>

劉旭玲（1981—），女，博士，講師，研究方向?yàn)槲⒘黧w驅(qū)動(dòng)與控制、橋梁檢測(cè)。

收稿日期：2023-07-25 修回日期：2023-08-22

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