CN104567794B - 一种码头基桩变形监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种码头基桩变形监测系统，包括监测终端和分别设置在各个基桩上的检测终端；监测终端包括分析处理模块、AIS模块、第一无线通信模块和第一电源；检测终端包括第二电源、基桩检测传感模块和第二无线通信模块；监测终端和检测终端之间通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行相互通信；检测终端中的基桩检测传感模块实时检测基桩结构数据，并上传至监测终端，监测终端中的分析处理模块接收基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况；本发明针对高桩码头，能够针对基桩实现实时监测，有效预防了高桩码头因码头损坏而造成码头事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种码头基桩变形监测系统。
背景技术
从上个世界末开始，我国开始大规模建设海港码头，这其中有很大一部分是高桩码头，随着时间的推移，高桩码头在收到船舶撞击后往往会带来不同层度的损伤，目前我国很多地方的高桩码头已经损伤较为严重，由于其使用需要和维修成本高等原因，往往需要通过检测评估后才能决定是否修复，然而目前的检测评估是通过人眼观察发现存在隐患进行检测，对于现阶段勉强满足需要，随着时间推移，码头的损坏率将大规模提升，人眼观察的初步判断已经不能满足需要，这就我们需要实现高桩码头的安全在线监测。
发明内容
针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对高桩码头，在符合码头现状的情况下，能够针对基桩实现实时监测的码头基桩变形监测系统。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种码头基桩变形监测系统，包括监测终端和分别设置在各个基桩上的检测终端；监测终端包括分析处理模块，以及分别与分析处理模块相连接的AIS模块、第一无线通信模块、第一电源，第一电源经分析处理模块分别为AIS模块、第一无线通信模块进行供电；检测终端包括第二电源，以及分别与第二电源相连接的基桩检测传感模块、第二无线通信模块，第二电源分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电，并且基桩检测传感模块和第二无线通信模块相互连接；监测终端和检测终端之间通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行相互通信；其中，检测终端中的基桩检测传感模块实时检测基桩结构数据，并经第二无线通信模块上传至监测终端，监测终端中的分析处理模块经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，实现针对基桩的监测。
作为本发明的一种优选技术方案: 所述第二电源为波浪发电供电模块，波浪发电供电模块包括外壳，以及设置在外壳内的活动磁芯、线圈、端部磁铁；其中，活动磁芯活动设置在线圈内部，活动磁芯在线圈中运动，端部磁铁设置在活动磁芯的运动轨迹上，并且端部磁铁与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥，线圈分别与所述基桩检测传感模块、第二无线通信模块相连接，线圈在活动磁芯的运动下切割磁感线产生电流分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电。
作为本发明的一种优选技术方案:所述端部磁铁包括两块限位磁铁，两块限位磁铁分别设置在所述活动磁芯的运动轨迹上，分别面向所述活动磁芯的两端，并且各块限位磁铁分别与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥。
作为本发明的一种优选技术方案:所述分析处理模块包括监测数据分析处理单元，以及分别与监测数据分析处理单元相连接的GIS系统单元、立体建模单元，同时，监测数据分析处理单元分别连接所述AIS模块、第一无线通信模块、第一电源；GIS系统单元用于建立码头基桩监测区域地理信息数据，立体建模单元用于针对码头基桩监测区域进行立体建模；监测数据分析处理单元经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，然后监测数据分析处理单元实时将基桩实时结构情况分别输出至GIS系统单元和立体建模单元中进行实时显示。
作为本发明的一种优选技术方案:所述立体建模单元为2.5维建模单元。
作为本发明的一种优选技术方案:所述基桩检测传感模块包括单片微机控制单元，以及分别与单片微机控制单元相连接的拾振器单元、应变计单元、固定倾斜仪器单元，同时单片微机控制单元分别连接第二电源、第二无线通信模块。
作为本发明的一种优选技术方案:所述第一无线通信模块和第二无线通信模块采用基于IEEE802.15.4标准低功耗局域网协议的无线通信模块。
作为本发明的一种优选技术方案:所述AIS模块测得的桩基周围船只航行情况包括码头上船舶的质量、船舶的靠泊速度和船舶的靠泊角度。
本发明所述一种码头基桩变形监测系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的码头基桩变形监测系统，针对高桩码头，在符合码头现状的情况下，能够针对基桩实现实时监测，并能够以此做出相应诊断报告供码头管理者使用，保证了管理者对码头损伤状况的及时了解，有效预防了高桩码头因码头损坏而造成码头事故的发生。
附图说明
图1为本发明设计码头基桩变形监测系统的模块示意图；
图2为本发明设计码头基桩变形监测系统中检测终端的安装位置示意图；
图3为本发明设计码头基桩变形监测系统中波浪发电供电模块的结构示意图。
其中，1. 波浪发电供电模块，2. 基桩检测传感模块，3. 第二无线通信模块，4.外壳，5. 限位磁铁，6. 线圈，7. 活动磁芯。
具体实施方式
下面结合说明书附图针对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计的一种码头基桩变形监测系统，包括监测终端和各个检测终端，如图2所示，各个检测终端分别设置在各个基桩上；继续如图1所示，监测终端包括分析处理模块，以及分别与分析处理模块相连接的AIS模块、第一无线通信模块、第一电源，第一电源经分析处理模块分别为AIS模块、第一无线通信模块进行供电；检测终端包括第二电源，以及分别与第二电源相连接的基桩检测传感模块、第二无线通信模块，第二电源分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电，并且基桩检测传感模块和第二无线通信模块相互连接；监测终端和检测终端之间通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行相互通信；其中，检测终端中的基桩检测传感模块实时检测基桩结构数据，并经第二无线通信模块上传至监测终端，监测终端中的分析处理模块经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，实现针对基桩的监测；上述技术方案设计的码头基桩变形监测系统，针对高桩码头，在符合码头现状的情况下，能够针对基桩实现实时监测，并能够以此做出相应诊断报告供码头管理者使用，保证了管理者对码头损伤状况的及时了解，有效预防了高桩码头因码头损坏而造成码头事故的发生。
基于上述设计码头基桩变形监测系统技术方案的基础之上，本发明还进一步设计了如下优选技术方案：如图3所示，所述第二电源为波浪发电供电模块，波浪发电供电模块包括外壳，以及设置在外壳内的活动磁芯、线圈、端部磁铁；其中，活动磁芯活动设置在线圈内部，活动磁芯在线圈中运动，端部磁铁设置在活动磁芯的运动轨迹上，并且端部磁铁与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥，线圈分别与所述基桩检测传感模块、第二无线通信模块相连接，线圈在活动磁芯的运动下切割磁感线产生电流分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电；所述端部磁铁包括两块限位磁铁，两块限位磁铁分别设置在所述活动磁芯的运动轨迹上，分别面向所述活动磁芯的两端，并且各块限位磁铁分别与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥；所述分析处理模块包括监测数据分析处理单元，以及分别与监测数据分析处理单元相连接的GIS系统单元、立体建模单元，同时，监测数据分析处理单元分别连接所述AIS模块、第一无线通信模块、第一电源；GIS系统单元用于建立码头基桩监测区域地理信息数据，立体建模单元用于针对码头基桩监测区域进行立体建模；监测数据分析处理单元经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，然后监测数据分析处理单元实时将基桩实时结构情况分别输出至GIS系统单元和立体建模单元中进行实时显示；其中所述立体建模单元设计采用2.5维建模单元；所述基桩检测传感模块包括单片微机控制单元，以及分别与单片微机控制单元相连接的拾振器单元、应变计单元、固定倾斜仪器单元，同时单片微机控制单元分别连接第二电源、第二无线通信模块；所述第一无线通信模块和第二无线通信模块采用基于IEEE802.15.4标准低功耗局域网协议的无线通信模块；所述AIS模块测得的桩基周围船只航行情况包括码头上船舶的质量、船舶的靠泊速度和船舶的靠泊角度。
本发明设计的码头基桩变形监测系统在实际应用过程当中，包括监测终端和分别设置在各个基桩上的检测终端；监测终端包括分析处理模块、AIS模块、第一无线通信模块和第一电源，第一电源经分析处理模块分别为AIS模块、第一无线通信模块进行供电，其中，分析处理模块包括监测数据分析处理单元，以及分别与监测数据分析处理单元相连接的GIS系统单元、2.5维建模单元，同时，监测数据分析处理单元分别连接AIS模块、第一无线通信模块、第一电源；检测终端包括第二电源、基桩检测传感模块和第二无线通信模块，第二电源为波浪发电供电模块，波浪发电供电模块包括外壳，以及设置在外壳内的活动磁芯、线圈、端部磁铁；其中，活动磁芯活动设置在线圈内部，活动磁芯在线圈中运动，端部磁铁包括两块限位磁铁，两块限位磁铁分别设置在所述活动磁芯的运动轨迹上，分别面向所述活动磁芯的两端，并且各块限位磁铁分别与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥，活动磁芯在波浪和限位磁铁的作用下在线圈中来回运动，线圈分别与所述基桩检测传感模块、第二无线通信模块相连接，线圈在活动磁芯的来回运动下切割磁感线产生交流电分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电，其中，基桩检测传感模块包括单片微机控制单元，以及分别与单片微机控制单元相连接的拾振器单元、应变计单元、固定倾斜仪器单元，同时单片微机控制单元分别连接线圈、第二无线通信模块，同时，单片微机控制单元和第二无线通信模块相互连接；监测终端和检测终端之间通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行相互通信；其中，GIS系统单元用于建立码头基桩监测区域地理信息数据，2.5维建模单元用于针对码头基桩监测区域进行立体建模，检测终端中的基桩检测传感模块实时检测基桩结构数据，并经第二无线通信模块上传至监测终端，监测终端中的监测数据分析处理单元经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况（码头上船舶的质量、船舶的靠泊速度和船舶的靠泊角度），分析获得基桩实时结构情况，即基桩实时监测诊断报告，然后监测数据分析处理单元实时将基桩实时监测诊断报告分别输出至GIS系统单元和2.5维建模单元中进行实时显示，并且实际应用中，第一无线通信模块和第二无线通信模块采用基于IEEE802.15.4标准低功耗局域网协议的无线通信模块。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (7)
1.一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:包括监测终端和分别设置在各个基桩上的检测终端；监测终端包括分析处理模块，以及分别与分析处理模块相连接的AIS模块、第一无线通信模块、第一电源，第一电源经分析处理模块分别为AIS模块、第一无线通信模块进行供电；检测终端包括第二电源，以及分别与第二电源相连接的基桩检测传感模块、第二无线通信模块，第二电源分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电，并且基桩检测传感模块和第二无线通信模块相互连接；监测终端和检测终端之间通过第一无线通信模块、第二无线通信模块进行相互通信；其中，检测终端中的基桩检测传感模块实时检测基桩结构数据，并经第二无线通信模块上传至监测终端，监测终端中的分析处理模块经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，实现针对基桩的监测；基桩检测传感模块包括单片微机控制单元，以及分别与单片微机控制单元相连接的拾振器单元、应变计单元、固定倾斜仪器单元，同时单片微机控制单元分别连接第二电源、第二无线通信模块。
2.根据权利要求1所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述第二电源为波浪发电供电模块，波浪发电供电模块包括外壳，以及设置在外壳内的活动磁芯、线圈、端部磁铁；其中，活动磁芯活动设置在线圈内部，活动磁芯在线圈中运动，端部磁铁设置在活动磁芯的运动轨迹上，并且端部磁铁与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥，线圈分别与所述基桩检测传感模块、第二无线通信模块相连接，线圈在活动磁芯的运动下切割磁感线产生电流分别为基桩检测传感模块、第二无线通信模块进行供电。
3.根据权利要求2所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述端部磁铁包括两块限位磁铁，两块限位磁铁分别设置在所述活动磁芯的运动轨迹上，分别面向所述活动磁芯的两端，并且各块限位磁铁分别与活动磁芯之间相面对的两端部的磁芯彼此相斥。
4.根据权利要求1所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述分析处理模块包括监测数据分析处理单元，以及分别与监测数据分析处理单元相连接的GIS系统单元、立体建模单元，同时，监测数据分析处理单元分别连接所述AIS模块、第一无线通信模块、第一电源；GIS系统单元用于建立码头基桩监测区域地理信息数据，立体建模单元用于针对码头基桩监测区域进行立体建模；监测数据分析处理单元经第一无线通信模块接收来自检测终端的基桩结构数据，并结合AIS模块所测桩基周围船只航行情况，分析获得基桩实时结构情况，然后监测数据分析处理单元实时将基桩实时结构情况分别输出至GIS系统单元和立体建模单元中进行实时显示。
5.根据权利要求4所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述立体建模单元为2.5维建模单元。
6.根据权利要求1所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述第一无线通信模块和第二无线通信模块采用基于IEEE802.15.4标准低功耗局域网协议的无线通信模块。
7.根据权利要求1所述一种码头基桩变形监测系统，其特征在于:所述AIS模块测得的桩基周围船只航行情况包括码头上船舶的质量、船舶的靠泊速度和船舶的靠泊角度。
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