CN103615981A - 基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统 - Google Patents

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朱涛
史磊磊
张敬栋
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Abstract

一种基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，包括铺设在桥墩上的多段梁身，相邻两段梁身端面之间设置有伸缩缝，其创新在于：在桥墩上设置有固定架，固定架位于伸缩缝跨度范围内梁身的外侧，固定架上设置有两组激光测距装置；相邻两段梁身上各设置有一个激光反射靶，两组激光测距装置能分别对两侧的激光反射靶与固定架之间的距离进行测量。本发明的有益技术效果是：为梁身位移量和伸缩缝位移量的测量提供了一种全新手段，能实时高效地获取到相关测量数据，测量过程比现有技术更加方便、成本更低、测量结果也更加准确。

Description

基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统
技术领域
    本发明涉及一种桥梁安全监测技术，尤其涉及一种基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统。
背景技术
桥梁上的梁身与桥墩的相对位移量以及梁身之间的伸缩缝宽度位移量是桥梁健康监测中的关键参数，目前为止，现有技术中还没有能够直接测量前述两种位移量的仪器，一般都采用人工定期检测的方式来进行测量，人工检测的可靠性和灵活性都较差，不仅测量成本高，而且无法实现实时测量，同时高空作业存在一定安全风险。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，包括铺设在桥墩上的多段梁身，相邻两段梁身端面之间设置有伸缩缝，其创新之处在于：在桥墩上设置有固定架，固定架位于伸缩缝跨度范围内梁身的外侧，固定架上设置有两组激光测距装置；相邻两段梁身上各设置有一个激光反射靶，两组激光测距装置能分别对两侧的激光反射靶与固定架之间的距离进行测量。本领域技术人员应该清楚，激光测距中存在短距盲区的问题，因此在设置激光反射靶时，应使激光反射靶与激光测距装置之间的间距大于短距盲区的长度。
前述方案的原理是：按本发明的方案将激光测距装置和激光反射靶安装到位后，采用激光测距技术对固定架和激光反射靶的距离进行初次测定，从而获得原始数据；在后续监测过程中，通过激光测距装置获取固定架和激光反射靶的当前距离数据，通过当前距离数据和原始数据的差值就能计算出固定架和激光反射靶之间的位移量，由于固定架和激光反射靶分别设置于桥墩和梁身上，故固定架和激光反射靶之间的位移量实质就上等同于桥墩和梁身之间的位移量，这就实现了对桥墩和梁身位移量的检测，当我们获取到固定架与其两侧的激光反射靶之间的位移量这两个位移量数据后，结合已知的伸缩缝的原始宽度，通过简单的计算，我们就能获得伸缩缝的宽度变化量。
激光测距技术是现有的常规技术，本发明对于现有技术的贡献性并不体现在测量技术本身上，正如背景技术中所说的，现有技术中在测量桥墩和梁身位移量以及相邻梁身之间位移量这两种参数时，需要人工攀爬至现场，进行现场测量，这不仅存在安全隐患，而且还存在测量成本大、测量结果误差大的问题，而采用本发明的方案后，技术人员只需通过远程控制驱动激光测距装置工作，就能获取到相应的测量结果，测量过程快捷方便，且测量结果较为准确，保证了桥梁安全监测所需数据的实时性，为桥梁安全监测提供了一种新的手段。
基于前述方案，优选地，所述激光测距装置由一个激光发射器和一个探测器组成，同一激光测距装置的激光发射器和探测器设置于固定架的同侧；其原理为：激光发射器发出的激光束被激光反射靶反射后被探测器捕获到，根据发射时间和接收时间之间的差值就能计算出激光发射器和激光反射靶之间的距离。
有赖于现有成熟的通信技术，本发明还可作如下改进：所述固定架上还设置有通信模块，通信模块将探测器采集到的信号转换为无线信号后向外发送。发送的目的端为后端的数据处理终端，技术人员可在后方通过操作数据处理终端来完成对监测数据的分析后处理。
桥梁上一般都设置有为照明系统供应电力的市电线路，本发明的装置可与照明系统共用市电线路，也可另行架设供电线路，除此之外，为了节省能源，还可将本发明与成熟的太阳能供电技术结合，以实现装置的自供能，具体方案为：所述激光测距装置采用太阳能电池板供能，太阳能电池板设置于桥身上。
本发明的有益技术效果是：为梁身位移量和伸缩缝位移量的测量提供了一种全新手段，能实时高效地获取到相关测量数据，测量过程比现有技术更加方便、成本更低、测量结果也更加准确。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图中各个标记所对应的装置分别为：激光反射靶1、梁身2、激光发射器3、探测器4、固定架5、太阳能电池板6、伸缩缝7。
具体实施方式
一种基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，包括铺设在桥墩上的多段梁身2，相邻两段梁身2端面之间设置有伸缩缝，其创新之处在于：在桥墩上设置有固定架5，固定架5位于伸缩缝跨度范围内梁身2的外侧，固定架5上设置有两组激光测距装置；相邻两段梁身2上各设置有一个激光反射靶1，两组激光测距装置能分别对两侧的激光反射靶1与固定架5之间的距离进行测量。
进一步地，所述激光测距装置由一个激光发射器和一个探测器组成，同一激光测距装置的激光发射器和探测器设置于固定架5的同侧。
进一步地，所述固定架5上还设置有通信模块，通信模块将探测器采集到的信号转换为无线信号后向外发送。
进一步地，所述激光测距装置采用太阳能电池板供能，太阳能电池板设置于桥身上。

Claims (4)

1.一种基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，包括铺设在桥墩上的多段梁身（2），相邻两段梁身（2）端面之间设置有伸缩缝，其特征在于：在桥墩上设置有固定架（5），固定架（5）位于伸缩缝跨度范围内梁身（2）的外侧，固定架（5）上设置有两组激光测距装置；相邻两段梁身（2）上各设置有一个激光反射靶（1），两组激光测距装置能分别对两侧的激光反射靶（1）与固定架（5）之间的距离进行测量。
2.根据权利要求1所述的基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，其特征在于：所述激光测距装置由一个激光发射器和一个探测器组成，同一激光测距装置的激光发射器和探测器设置于固定架（5）的同侧。
3.根据权利要求1所述的基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，其特征在于：所述固定架（5）上还设置有通信模块，通信模块将探测器采集到的信号转换为无线信号后向外发送。
4.根据权利要求1所述的基于物联网和激光的桥梁位移和伸缩缝宽度遥测系统，其特征在于：所述激光测距装置采用太阳能电池板供能，太阳能电池板设置于桥身上。
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