JP4093392B2 - Self-supporting network measurement system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷重、変位、圧力等の物理量を測定し、その測定したデータを通信路を介して中央装置側へ伝送するようにした測定装置、およびその測定装置に測定条件を指令し、測定したデータを受け取るデータ処理装置およびそれらを備えた計測システム、ならびに計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
荷重、変位、圧力、加速度、トルク等の物理量を電気信号として検出する装置として、ひずみゲージ式変換器と呼ばれている装置がある。この装置を多数設置し、これらの装置で測定した測定データをケーブルを介して中央のデータ処理装置へ伝送するようにした計測システムの従来例として、例えば、特開平12−211587号公報が挙げられる。
【0003】
この特開平11−211587号公報に記載されている計測システムは、中央のデータ処理装置からの指令によりその時点の物理量(歪み、温度)の測定を行ない、データ処理装置からのデータ送信要求によって測定データをデータ処理装置に送信することを根幹としている。そのために必要な歪みゲージ変換器、個別識別機能、記憶機能などの機能を実現する歪みゲージ組み込みの変換器または歪みゲージに隣接して設置する変換モジュールとを規定している。
【0004】
この従来の装置は、前記の構成により、以下の効果が期待されるとしている。
(1)歪みゲージ接続ケーブルの長さが短くなるため、レベルの減衰やノイズによる悪影響が少なくなり、測定誤差を小さくできる。
(2)歪みゲージ変換器側で温度補正や非直線性補正を行なうため、データ処理装置側の負荷は小さくできる。
(3)配線作業が大幅に削減できる。
(4)同一時刻による測定が可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来例では以下に示すような問題点がある。先ず、測定開始はあくまで中央のデータ処理装置の要求に応じて行ない、歪みゲージ変換器または変換モジュールはその時点1点のデータを測定する機能を持つだけである。また、測定データのデータ処理装置への送信は、各歪みゲージ変換器または変換モジュールごとに「要求」−「送信」を繰り返す必要があり、データ送信速度にも限界がある。すなわち、データ送信要求に要する時間および信号方向の切換時間も無視できず、そのため、多数の歪みゲージ変換器からの測定データを受け取るまでに多くの時間がかかってしまうことになる。さらには、歪みゲージ変換器側または変換モジュール側で、自立的にデータの計測を行なうことができないため、データ処理装置が何らかの原因で運転を停止すると、測定は全くできないという問題がある。
【0006】
本発明は上述の問題点を克服するために成されたものであって、測定開始後は通信路を専ら測定データの送信に用いるようにして高速の通信ができるようにし、また、測定開始後にデータ処理装置が一時的に停止しても測定装置が自立的でデータ採取を継続でき、データ採取の機会を失うことがないようにした計測装置及び計測システムを提供することを目的としているものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の計測システム(請求項1)は、橋梁や建物の複数の測定箇所に配置され、その箇所の歪みを測定し、自己を識別するための識別IDを有する複数個の測定装置と、それらの測定装置と通信路を介して接続されるデータ処理装置とからなる計測システムであって、前記測定装置が、測定箇所の歪みを検出する歪みセンサと、前記データ処理装置からの測定指令信号を受けて、前記センサに歪みを測定させ、測定されたデータを格納する制御手段と、前記通信路の空き状態を監視し、通信路が空いている時に自己の識別IDを付した測定データをデータ処理装置側に送信する通信手段とを備えており、前記データ処理装置が、測定開始前に識別IDを付したデータ収集数およびデータサンプリング間隔のパラメータを送信する第1ステップと、その第1ステップに続く、各測定装置に一斉に測定開始命令を送信する第2ステップと、その第2ステップに続く、各測定装置側が専ら通信路を使用し、データ処理装置は測定データを受信するのみである第3ステップとからなる処理を実行することを特徴としている。
【0008】
かかる構成とすることにより、測定開始後は通信路を専ら測定データの送信に用いることができ、高速の通信を行なうことができる。また、測定開始後にデータ処理装置側が何らかの原因で一時的に機能が停止しても、測定装置は自立的でデータ採取を継続することができるので、データ採取の機会を失うことがない。すなわち、格納されたデータはデータ処理装置の復旧後に送信することで、データは有効な状態にすることができる。そして、橋梁や建物などの多数の測定個所の歪みを測定することができ、荷重の変動や変形量などを、いわば動的に測定していくことができる。
【0009】
本発明の計測システム(請求項2)は、前記データ処理装置が、測定装置側への測定条件の指令信号の送信後、各測定装置からの測定データを受信し、データ列につけられた識別コードを判読して受信した測定データを格納するデータベース部を備えている。
【0010】
かかる構成とすることにより、データ処理装置側は、一旦測定指令信号を各測定装置へ送信した後は、自動的に各測定装置から測定データを受信するのみであり、一々測定データの要求をする必要がなく、高速の通信を行なうことができる。
【0013】
請求項3記載の計測システムでは、複数の歪みセンサを有しており、それらのセンサからの信号をそれぞれ保持するサンプルホールド回路と、複数のサンプルホールド回路からの信号を後段に切り換えて出力するための切換器とを備えていることを特徴としている。これにより、1つの測定装置を用いて2以上のセンサ入力を可能とすることができ、全体のコストを安価にすることができる。センサは同一の物理量を検出するものでもよく、歪みと温度のように2種類あるいはそれ以上の種類の物理量を検出するものであっても良い。
【0014】
請求項4記載の計測システムでは、センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部を備え、このA/D変換部の出力のデジタル信号を処理する手段を設け、さらに得られたデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部を設け、このD/A変換部からの出力信号とセンサからの信号の差動増幅を行なう差動増幅器を前記A/D変換部の入力側に設けていることを特徴としている。
【0015】
これにより、歪みなどの動的変動の場合、移動平均したオフセット量をD/A変換部から出力し、差動増幅器で引き算を行なうことで、温度などによるオフセットの発生を最小限に抑制することができる。
【0018】
前記測定システム、計測方法によれば、測定開始後は通信路を専ら測定データの送信に用いることができ、高速の通信を行なうことができる。また、測定開始後にデータ処理装置側が何らかの原因で一時的に機能が停止しても、測定装置は自立的でデータ採取を継続することができ、データ採取の機会を失うことがない。また、データ処理装置側では一旦測定指令信号を各測定装置へ送信した後は、自動的に各測定装置から測定データを受信するのみであり、一々測定データの要求をする必要がなく、高速の通信を行なうことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の測定装置、データ処理装置および計測システム実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明のシステムの一実施形態であり、多数の測定点で圧力などの測定を行なう場合の計測システムの全体のブロック図を示している。この計測システムは、測定箇所に設置される複数の測定装置1(1〜N)と、これらの測定装置1に連結される測定データを通信するための通信路としてのケーブル2と、そのケーブル2を介して測定装置1と連結され、測定装置に計測条件を指令し、測定データを受信する1台のデータ処理装置3とから構成されている。なお、測定装置1とデータ処理装置3との間はシリアル通信でもってデータの授受を高速で行なうようにしている。
【0020】
図2は前記測定装置1のブロック図を示している。この測定装置1は、データの通信路としてのケーブル2と接続されるコネクタ11と、図外の電源からの電源ケーブル4が接続されるコネクタ10と、電源ケーブルから供給される交流または直流を所定の電圧に変換する電源回路12と、その電源回路12の電圧を一定に維持する定電圧発生回路13と、その定電圧発生回路に接続されるブリッジ回路14と、そのブリッジ回路からの検出出力を増幅する増幅回路15と、増幅された電圧をフィルタリングするフィルタ回路16と、前記電源回路12から電源が供給され、フィルタ回路16からの信号を処理するデータ制御部20と、そのデータ制御部からの出力を信号変換(レベル変換)するためのレベル変換回路17とから構成されている。前記電源回路12は測定装置1の各部に電源を供給するものであり、また、ブリッジ回路14はホイートストーン・ブリッジ回路で構成されていて、3辺には抵抗R1〜R3が設けられている。抵抗R2と対向する位置に、歪みの変動で電気抵抗が変化する公知の歪みゲージ5が端子部18を介して接続されている。ここでは1ゲージ法で記載しているが、3線式1ゲージ法、2ゲージ法にも一部回路の改造により適用できる。
【0021】
ここで、測定装置1や他の機器の負荷条件で若干の電圧変化を生じる前記電源回路12の出力でセンサとしてのブリッジ回路14を駆動すると、電源回路12の出力電圧変化によりブリッジ回路14の出力が変動し、誤差となるため、ブリッジ回路14はほとんど出力誤差の無い定電圧発生回路13の定電圧出力で駆動するようにしている。そして、ブリッジ回路14からのセンサ出力は増幅回路15で増幅し、必要に応じてフィルタ回路16でフィルタリングしてデータ制御部20に入力している。
【0022】
前記データ制御部20は、所定のプログラムの手順により全体の制御を行なう制御回路としてのCPU(central processing unit )21と、歪みゲージ5からの測定データを一時的に格納しておくRAM(Random Access Memory)22と、前記プログラム等を格納しているROM(Read Only Memory)23と、フィルタ回路16からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部25と、シリアル通信機能を有するシリアル通信部24等で構成されている。このデータ制御部20は、データ処理装置3からの測定条件の指令を一旦格納し、その条件に基づいて、センサ情報の読み込み、入力データの一時的に格納すると共に、通信路が空いたときにデータ処理装置3へ送信する機能を有している。また、シリアル通信部24とコネクタ11との間に設けたレベル変換回路17は、比較的遠隔地にあるデータ処理装置3との送受信に備えて、必要な信号変換(レベル変換)を行なうものである。なお近距離での通信では使用しないこともある。
【0023】
図3は前記データ処理装置3のブロック図を示している。このデータ処理装置3のハードは、一般的なパソコンを採用することができ、そのパソコンに特定の測定方法のプログラムをインストールすることによりデータ処理装置を構成しうる。データ処理装置3は、全体の制御を司る制御部30と、測定データを一時的に格納するRAM31と、所定のプログラムを予め格納しているROM32と、プリンターなどの測定データを出力する出力部33と、測定データを画面にて表示する表示部34と、測定データを格納するデータベース部35と、測定装置1側とシリアル通信を行なうためにシリアル通信部36と、ケーブル2が接続されるコネクタ37とから構成されている。
【0024】
次に、図4及び図5のフローチャートを用いて前記測定システムの動作を説明する。なお、各測定装置1には自己を識別するための識別コード(ID)が予め与えられており、この識別コードを利用して各測定装置1ごとに指示を与えて、異なるデータの設定も可能としている。
【0025】
先ず、測定に当たり、データ処理装置3は各測定装置1にデータ収集数、データサンプリング間隔などの設定データを送信する。これらの設定データは、各測定試験ごとに設定可能であり、RAM31上に格納される。そして制御部30からこれらの設定データを指令としてシリアル通信部36からケーブル2を介して各測定装置1へ送信される。なお、各測定装置1での測定開始は時間ずれを無くすため、一斉指令を行なう。
【0026】
そして、各測定装置1では以下に示すようにデータ処理装置3からの信号を受信する。すなわち、図4のステップS1に示すようにデータ処理装置3からの指令信号を受信すると、ステップS2に示すように受信した信号の中の識別コードと自己の識別コードとを比較し、識別コードが一致していればステップS3に移行する。ステップS3で識別コード以降の信号列から測定データの収集数、データサンプリング間隔などの設定データを受信し、同時にこれらの設定データをRAM22に記憶する。なお、歪みゲージ5によるデータの測定は、データ処理装置3からの測定開始指令信号の受信完了後、ステップS3’のように、直ちに開始しても良く、また、測定開始時刻をデータ処理装置3から送信して、その時刻からデータの測定を開始するようにしても良い。
【0027】
次に、指令を受けた測定装置1は、指定されたサンプリング間隔で測定し、測定した測定データは一時的にRAM22に格納する(ステップS4参照)。なお、このデータ格納の処理は必須ではなく、測定時点で直ちにデータ処理装置側にデータを送信し、通信データをバックアップとして保存するようにしてもよい。一方、データ処理装置3は測定指令後、通信路(ケーブル2)を常に監視しており、各測定装置1から送られてくる測定データの到着を待っている。
【0028】
各測定装置1は、それぞれ通信路の運用状況をポーリング方式などで監視し(ステップS5参照)、ステップS6に示すように通信路が空いている場合には図5のステップS7に移行して、通信路が空いた時点で測定データをデータ処理装置3へ送信する。ここで、間違って同時に2つの測定装置1からの送信が衝突した場合には、再度送信を行なうようになっている。そして、ステップS8に示すように各測定装置1は設定された測定数に達していない場合にはステップS4に戻って測定を行ない、設定された測定数に達した場合には、ステップS9に移行して自動的にデータ測定を終了する。なお、測定装置1からのデータ処理装置3への測定データの送信は、データ測定を行なう都度次のデータ測定の前に行なうようにしているが、すべてのデータを測定してからデータ処理装置3へ測定データを送信するようにしても良い。
【0029】
一方、データ処理装置3側では、各測定装置1から送られてきたデータ列につけられた測定装置1の識別コードを判読して受信した測定データはRAM31に一時的に格納したり、データベース部35のマトリクス空間に格納しておく。また、受信した測定データを出力部33からプリントアウトしたり、表示部34により画面にて表示する。
【0030】
また、各測定装置1は必要に応じて測定終了のデータ送信を行なうことにより、データ測定の信頼性を更に高めるようにしても良い。なお、データ処理装置3は全ての測定装置1からの送信データの受信を完了すると、測定終了となる。また、データ処理装置3からの各測定装置1への測定開始指令後、データ処理装置3が何らかの原因でダウンしても測定装置1は、自立的に測定、通信路の監視、測定データの送信を行なうようになっているので、復旧後、測定装置1からデータ処理装置3へ測定データを送信することができる。これにより、データ処理装置3がダウンしても、測定装置1側での計測の機会を無くすことはない。
【0031】
なお、データ処理装置3が測定装置1からの測定データの受信を完了すると、測定装置1側に「受信完了」の信号を送信することで、測定装置1がRAM22に一時的に格納しているデータを消去するようにしても良い。
【0032】
このように本実施形態では、測定開始後は通信路(ケーブル2)を専ら測定データの送信に用いることができるので、高速の通信を行なうことができる。また、測定開始後にデータ処理装置3が何らかの原因で機能を一時的に停止しても、測定装置1側は自立的な構成としているので、自動的にデータの採取を継続でき、データ採取の機会を失うことがないという有効な効果を得ることができる。
【0033】
本発明の範囲外の測定装置を図6に示す。この測定装置1では、歪み測定の代わりに温度測定を行なうようにしたものである。これは歪み測定のブリッジ回路14が温度測定用のインターフェイス部に変形したものであり、温度センサ6として温度の変化により抵抗値が変化するサーミスタを用いている。他の回路構成は図2の場合と同様なので説明は省略するが、先の実施形態と同様にデータ処理装置3からの測定開始後は、各測定装置1側は自立的に温度を測定し、測定した測定データは自動的にデータ処理装置3へ送信するようになっている。
【0034】
(第2の実施の形態)図7は測定装置の第2の実施形態を示し、1つの測定装置1で2つ以上のセンサによる測定を可能とするために、歪みゲージ5a、5b、ブリッジ回路14a、14b、増幅回路15a、15b、フィルタ回路16a、16bをそれぞれ並列的に設け、データ制御部20のA/D変換部25の入力側にサンプルホールド回路40a、40bと、切換器(マルチプレクサ)41を設けている。サンプルホールド回路40a、40bにより各信号の入力の完全同時性を実現している。また、サンプルホールド回路40a、40bで保持した信号電圧を切換器41で順次切り換え、A/D変換部25でデジタル量に変換させている。なお、A/D変換部25でのA/D変換時間に比べて、入力信号の変化が遅い場合は、サンプルホールド回路40a、40bを省略することができる。
【0035】
図7の回路では、2つの歪みゲージ5a、5bの場合について説明したが、3個以上の歪みゲージ5を用いてもよく、その場合は、後段のブリッジ回路14、増幅回路15、フィルタ回路16、サンプルホールド回路40も同様にそれぞれ増加させるようにする。また図6の温度センサ6を用いた測定システムについても、温度センサ6を2個以上設けることができる。その場合も同様に、増幅回路15、フィルタ回路16を複数個、並列的に設け、データ制御部20のA/D変換部25の入力側に2個のサンプルホールド回路40a、40bと切換器(マルチプレクサ)41とを設ける。なお、歪みゲージおよび温度センサあるいは他の物理量の検出器を組み合わせて設けることもできる。
【0036】
(第3の実施の形態)測定装置の第3の実施形態を図8に示す。この測定装置では、図2の回路構成において、データ制御部20内にD/A変換部26を設け、さらに、このD/A変換部26の出力とフィルタ回路16の出力の差動増幅を行なう差動増幅器27を設けている。
【0037】
歪みなどの動的変動の場合、測定したい波形の周期より1、2桁長い周期の間の移動平均をとり、各瞬時値から引き去ることで温度などによるオフセットの発生を最小限に抑制することができる。すなわち、移動平均したオフセット量をD/A変換部26から出力し、差動増幅器27で引き算を行ない、この差動増幅器27の出力をA/D変換部25に入力するようにする。なお、この差動増幅器27は左側の前段増幅回路15内に組み込んでも良い。このことにより、屋外の環境変化(主として、温度変化)に伴うオフセット量を抑制することができる。また、増幅回路15側における信号の飽和現象を未然に防ぐことも可能である。
【0038】
なお、温度変化が少ない場合には、この演算処理をCPU21内で行なうようにしても良い。また、この温度補償は、測定装置1内で自立的にリアルタイムに行なっているため、中央に配置したデータ処理装置3に温度情報を送る必要が無い。したがって送信するデータ量が少なくなり、高速通信とデータ処理装置の負担の軽減に貢献することができる。
【0039】
(第4の実施の形態)測定装置の第4の実施形態を図9に示す。この測定装置1では、データ処理装置の間の信号の送信を光通信手段で行うようにしている。すなわち図1の測定装置におけるレベル変換回路17に代えて光/電気変換器42を設けており、通常のコネクタ11に代えて光コネクタ43を設けている。測定回路、CPUなどの他の構成およびそれらによる作用については図1の場合と基本的に同じである。
【0040】
この測定装置1では、CPU21からの信号は、シリアル通信部24でシリアル信号に変換され、さらに光/電変換部41でシリアルの光信号に変換され、光コネクタ43から光ファイバ44を経由してデータ処理装置に送られる。同様にデータ処理装置からの信号は、光コネクタ43から入力され、光/電変換部42で電気信号に変換されてCPU21に取り込まれる。このように光ファイバを用いた信号路を用いることにより、(1)拘束のデータの送受信ができる、(2)減衰が少なく、長距離の通信が可能となる、(3)耐ノイズ性が向上する、といった、光送信に特有の大きな効果が実現できる。
【0041】
これらの効果を利用し、高速のデータ測定が可能なCPUなどを組み合わせることで、機械的な振動などより周波数が高い物理現象、たとえば音響信号、インパルス信号などの測定も可能となる。なお、本発明の装置で用いられる通信路としては、通常のケーブルや光ファイバケーブルのほか、電波、赤外線パルスなど、他の信号伝達手段を採用することもできる。
【0042】
前記各実施形態で示した回路は、あくまで1つの実施例にすぎず、回路構成を異ならせて本発明と同一の効果を得るようにしても本発明の範囲に含まれるものである。
【0043】
【発明の効果】
本発明の請求項1記載の計測システムによれば、測定開始後は通信路を専ら測定データの送信に用いることができ、高速の通信を行なうことができる。また、測定開始後にデータ処理装置側が何らかの原因で一時的に機能が停止しても、測定装置は自立的でデータ採取を継続することができ、データ採取の機会を失うことがない。そして、各測定点の歪みを効率よく測定することができる。
【0044】
請求項2記載の計測システムによれば、一旦測定指令信号を各測定装置へ送信した後は、自動的に各測定装置から測定データを受信するのみであり、一々測定データの要求をする必要がなく、高速の通信を行なうことができる。
【0046】
請求項3記載の計測システムによれば、複数のセンサと、各センサからの信号をそれぞれ保持するサンプルホールド回路と、複数のサンプルホールド回路からの信号を後段に切り換えて出力するための切換器とを備えているので、1つの測定装置を用いて2以上のセンサ入力を可能とすることができ、全体のコストを安価にすることができる。
【0047】
請求項4記載の計測システムによれば、センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部を備え、このA/D変換部の出力のデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部を設け、このD/A変換部からの出力信号と歪みセンサからの信号の差動増幅を行なう差動増幅器を前記A/D変換部の入力側に設けているので、歪みなどの動的変動の場合、移動平均したオフセット量をD/A変換部から出力し、差動増幅器で引き算を行なうことで、温度などによるオフセットの発生を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の計測システムの一実施形態を示す全体のブロック図である。
【図2】 本発明の計測システムに用いる測定装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図3】 本発明の計測システムに用いるデータ処理装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図4】 本発明の計測システムに用いる測定装置の動作制御の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図5】 図4に続く動作制御のフローチャートである。
【図6】 本発明の範囲外の測定装置を示すブロック図である。
【図7】 本発明の計測システムに用いる測定装置の第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図8】 本発明の計測システムに用いる測定装置の第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図9】 本発明の計測システムに用いる測定装置の第4の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 測定装置
2 ケーブル(通信路)
3 データ処理装置
5 歪みゲージ
6 温度センサ
14 ブリッジ回路
20 データ制御部
21 CPU
22 RAM
24 シリアル通信部
25 A/D変換部
26 D/A変換部
27 差動増幅器
30 制御部
35 データベース部
36 シリアル通信部
40 サンプルホールド
41 切換器
42 光/電変換器
43 光コネクタ
44 光ファイバケーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention measures a physical quantity such as load, displacement, pressure, etc., and transmits the measured data to the central device side via a communication channel, and instructs the measurement device for measurement conditions, and performs measurement. The present invention relates to a data processing apparatus that receives processed data, a measurement system including the same, and a measurement method.
[0002]
[Prior art]
As a device that detects physical quantities such as load, displacement, pressure, acceleration, and torque as an electrical signal, there is a device called a strain gauge transducer. As a conventional example of a measurement system in which a large number of such devices are installed and measurement data measured by these devices are transmitted to a central data processing device via a cable, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 12-211587 is cited. .
[0003]
Measurement system described in this
[0004]
This conventional apparatus is expected to have the following effects due to the above-described configuration.
(1) Since the length of the strain gauge connection cable is shortened, adverse effects due to level attenuation and noise are reduced, and measurement errors can be reduced.
(2) Since temperature correction and non-linearity correction are performed on the strain gauge converter side, the load on the data processing apparatus side can be reduced.
(3) Wiring work can be greatly reduced.
(4) Measurement at the same time is possible.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example has the following problems. First, the measurement is started in response to the request of the central data processing apparatus, and the strain gauge converter or the conversion module only has a function of measuring data at one point at that time. In addition, transmission of measurement data to the data processing device requires repeated “request”-“transmission” for each strain gauge transducer or conversion module, and there is a limit to the data transmission speed. That is, the time required for the data transmission request and the switching time of the signal direction cannot be ignored, so that it takes a long time to receive the measurement data from many strain gauge transducers. Furthermore, since data cannot be measured autonomously on the strain gauge converter side or the conversion module side, there is a problem that measurement cannot be performed at all if the data processor stops operation for some reason.
[0006]
The present invention has been made to overcome the above-described problems. After the measurement is started, the communication path is exclusively used for transmission of measurement data so that high-speed communication can be performed. The purpose of this invention is to provide a measurement device and a measurement system that can maintain data collection even if the data processing device is temporarily stopped, can continue data collection, and does not lose the opportunity of data collection. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A measurement system according to the present invention (Claim 1) includes a plurality of measurement devices that are arranged at a plurality of measurement points of a bridge or a building, measure distortion at the points, and have identification IDs for identifying themselves, and a measuring device with a total measuring system that Do and a data processing device connected via a communication path, and the strain sensor the measuring device, which detects a distortion of the measurement point, the measurement instruction from the data processing device Control means for receiving a signal, causing the sensor to measure distortion and storing the measured data, and monitoring the communication channel availability, and measuring data with its own identification ID when the communication channel is available Communication means for transmitting to the data processing apparatus side, the data processing apparatus transmits a parameter for the number of data collections and identification data sampling intervals with an identification ID before the start of measurement. Then, following the first step, the second step of transmitting a measurement start command to all the measuring devices all at once, and following the second step, each measuring device side exclusively uses the communication path, and the data processing device uses the measurement data. It is characterized by executing a process consisting of a third step that only receives.
[0008]
With this configuration, after the measurement is started, the communication path can be used exclusively for transmission of measurement data, and high-speed communication can be performed. In addition, even if the data processor side temporarily stops functioning for some reason after the start of measurement, the measuring device is independent and can continue to collect data, so that the opportunity for data collection is not lost. That is, the stored data is transmitted after the data processing apparatus is restored, so that the data can be made valid. In addition, it is possible to measure strain at a large number of measurement points such as bridges and buildings, and to dynamically measure load fluctuations and deformation amounts.
[0009]
In the measurement system of the present invention (claim 2), the data processing device receives measurement data from each measurement device after transmitting a measurement condition command signal to the measurement device, and an identification code attached to the data string. Is provided with a database unit for storing the measurement data received after reading.
[0010]
With such a configuration, the data processing apparatus side, after transmitting an Dan measurement command signal to the measuring device, automatically is only receiving the measurement data from the measuring device, every time a request for measurement data Therefore, high-speed communication can be performed.
[0013]
According to
[0014]
The measurement system according to
[0015]
As a result, in the case of dynamic fluctuations such as distortion, a moving average offset amount is output from the D / A converter, and subtraction is performed by the differential amplifier, thereby minimizing the occurrence of offset due to temperature or the like. Can do.
[0018]
According to the measurement system and the measurement method, after the measurement is started, the communication path can be used exclusively for transmission of measurement data, and high-speed communication can be performed. Further, even if the data processing device side temporarily stops functioning for some reason after the start of measurement, the measuring device is independent and can continue to collect data, so that the opportunity for data collection is not lost. In addition, once the measurement command signal is transmitted to each measurement device on the data processing device side, it is only necessary to automatically receive measurement data from each measurement device, and it is not necessary to request measurement data one by one. Communication can be performed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a measurement apparatus, a data processing apparatus, and a measurement system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the system of the present invention, and shows an overall block diagram of a measurement system in the case of measuring pressure or the like at a large number of measurement points. This measurement system includes a plurality of measurement devices 1 (1 to N) installed at measurement locations, a
[0020]
FIG. 2 shows a block diagram of the measuring
[0021]
Here, when the
[0022]
The data control
[0023]
FIG. 3 shows a block diagram of the
[0024]
Next, the operation of the measurement system will be described with reference to the flowcharts of FIGS. Each measuring
[0025]
First, in measurement, the
[0026]
Each measuring
[0027]
Next, the measuring
[0028]
Each measuring
[0029]
On the other hand, on the
[0030]
Further, each
[0031]
When the
[0032]
As described above, in this embodiment, after the measurement is started, the communication path (cable 2) can be used exclusively for transmission of measurement data, so that high-speed communication can be performed. Further, even if the
[0033]
The range of measurement TeiSo location of the present invention shown in FIG. In this
[0034]
(Second Embodiment) FIG. 7 shows a second embodiment of the measuring device, in order to enable measurements by two or more sensors in one
[0035]
In the circuit of FIG. 7, the case of two
[0036]
( Third Embodiment) FIG. 8 shows a third embodiment of the measuring apparatus. In this measuring apparatus, in the circuit configuration of FIG. 2, a D /
[0037]
In the case of dynamic fluctuations such as distortion, take a moving average for a period that is one or two digits longer than the period of the waveform you want to measure and subtract from each instantaneous value to minimize the occurrence of offset due to temperature, etc. Can do. That is, the moving average offset amount is output from the D /
[0038]
When the temperature change is small, this calculation process may be performed in the
[0039]
( Fourth Embodiment) FIG. 9 shows a fourth embodiment of the measuring apparatus. In the measuring
[0040]
In this
[0041]
By utilizing these effects and combining a CPU capable of high-speed data measurement, it is possible to measure a physical phenomenon having a higher frequency than mechanical vibration, such as an acoustic signal or an impulse signal. As a communication path used in the apparatus of the present invention, other signal transmission means such as a radio wave and an infrared pulse can be adopted in addition to a normal cable and an optical fiber cable.
[0042]
The circuit shown in each of the above embodiments is merely one example, and even if the circuit configuration is changed to obtain the same effect as that of the present invention, it is included in the scope of the present invention.
[0043]
【The invention's effect】
According to the measurement system of the first aspect of the present invention, after the start of measurement, the communication path can be used exclusively for transmission of measurement data, and high-speed communication can be performed. Further, even if the data processing device side temporarily stops functioning for some reason after the start of measurement, the measuring device is independent and can continue to collect data, so that the opportunity for data collection is not lost. And distortion of each measurement point can be measured efficiently.
[0044]
According to the measurement system of the second aspect, after the measurement command signal is once transmitted to each measurement device, it is only necessary to automatically receive the measurement data from each measurement device, and it is necessary to request the measurement data one by one. And high-speed communication can be performed.
[0046]
According to the measurement system of
[0047]
According to the measurement system of the fourth aspect of the present invention, the A / D converter that converts an analog signal from the sensor into a digital signal is provided, and the D / A that converts the digital signal output from the A / D converter into an analog signal. A conversion unit is provided, and a differential amplifier for differentially amplifying the output signal from the D / A conversion unit and the signal from the distortion sensor is provided on the input side of the A / D conversion unit. In the case of a dynamic fluctuation, the offset amount resulting from the moving average is output from the D / A converter and is subtracted by the differential amplifier, whereby the occurrence of an offset due to temperature or the like can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall block diagram showing an embodiment of a measurement system of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a measuring apparatus used in the measuring system of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a data processing apparatus used in the measurement system of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment of operation control of a measurement apparatus used in the measurement system of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of operation control following FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram showing a measuring apparatus outside the scope of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of a measuring apparatus used in the measuring system of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a third embodiment of a measuring apparatus used in the measuring system of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a fourth embodiment of a measuring apparatus used in the measuring system of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Measuring
3
22 RAM
24 serial communication unit 25 A / D conversion unit 26 D /
Claims (4)
それらの測定装置と通信路を介して接続されるデータ処理装置とからなる計測システムであって、
前記測定装置が、測定箇所の歪みを検出する歪みセンサと、
前記データ処理装置からの測定指令信号を受けて、前記センサに歪みを動的に測定させ、測定されたデータを格納する制御手段と、
前記通信路の空き状態を監視し、通信路が空いている時に自己の識別IDを付した測定データをデータ処理装置側に送信する通信手段とを備えており、
前記データ処理装置が、測定開始前に識別IDを付したデータ収集数およびデータサンプリング間隔のパラメータを送信する第1ステップと、
その第1ステップに続く、各測定装置に一斉に測定開始命令を送信する第2ステップと、
その第2ステップに続く、各測定装置により専ら通信路が使用され、データ処理装置では測定データを受信するのみである第3ステップとからなる処理を実行する計測システム。 A plurality of measuring devices arranged at a large number of measurement points of a bridge or a building and having identification IDs for identifying themselves;
A total measuring system that Do and a data processing device connected via a communication path with their measuring device,
A strain sensor for detecting the strain at the measurement location;
Control means for receiving a measurement command signal from the data processing device, causing the sensor to dynamically measure strain, and storing the measured data;
A communication means for monitoring a free state of the communication path and transmitting measurement data with its own identification ID to the data processing device when the communication path is free;
A first step in which the data processing device transmits a parameter of a data sampling number and a data sampling interval to which an identification ID is attached before starting measurement;
A second step of transmitting a measurement start command to the measuring devices all at once, following the first step;
Its following the second step, exclusively communication path is used by each measuring device, the measuring system for executing a process and a third step of only receives the measurement data in the data processing device.
それらセンサからの信号をそれぞれ保持するサンプルホールド回路と、
複数のサンプルホールド回路からの信号を後段に切り換えて出力するための切換器とを備えている請求項1または2記載の計測システム。 The measuring device has a plurality of strain sensors;
A sample hold circuit for holding signals from the sensors ,
Measuring system of which claim 1 or 2, wherein a switching device for switching and outputting signals from the plurality of sample and hold circuit in the subsequent stage.
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