CN105136109B - 高速公路桥涵沉降变形监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速公路桥涵沉降变形监测系统，其包括：多个观测标，其分别设置于被监测高速公路的桥体梁部、每个梁体承台和每个桥墩上；多组沉降变形监测装置，所述多个观测标中的每一个观测标中均设置有一组沉降变形监测装置；PDA，其与多组沉降变形监测装置通信连接，以实时接收每一组沉降变形监测装置监测到的信息。由于观测标的位置分散设置在被测高速公路桥涵的涵洞、桥体梁部、梁体承台和墩身上，提高了监测效果的精确性，由于观测标中设置有GPS模块和光学纤维感应器，可得到被测高速公路桥涵的沉降和/或变形的具体位置和情况，由于所述PDA为手持式终端，方便携带，极大方便了监测过程，降低了监测成本，提高了监测效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种沉降变形监测系统。更具体地说，本发明涉及一种高速公路桥涵沉降变形监测系统。
背景技术
公路建设过程中，交通运输的迅猛发展，车流量、载重量和车速都在不断提高，超载现象也很严重，对桥涵的沉降有极大的影响，深入研究桥涵沉降变形并进行动态跟踪检测，并找寻其规律，从而制定有效的防治的整治措施，确保行车安全。
近年来，国家对基础设施建设的投资力度加大，公路建设事业得到了长足发展，随着时间的推移，交通运输的迅猛发展，车流量、载重量和车速都在不断提高，超载现象也很严重，对桥涵的沉降有极大的影响，有的桥涵在规定的时间范围内超过了设计允许值，造成桥梁的安全性降低。我国公路桥涵沉降检测技术还停留在世界发达国家九十年代初期或中期水平，检测设备和检测方法原始、落后，不能很好的对工程质量进行全面、快速、准确的评价。
检测数据采集和处理的方法正在逐渐现代化、自动化、数字化；管理方法正在逐渐科学化、标准化、规范化；检测数据传播与应用正在逐步网络化、多样化、社会化。实现桥涵沉降变形检测移动办公自动化势在必行。因此开发一种集数据准备、外业数据采集、数据检核、数据处理及成果输出为一体的公路施工检测数据处理系统，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高速公路桥涵沉降变形监测系统，包括：
多个观测标，其分别设置于被监测高速公路的涵洞、桥体梁部、每个梁体承台和每个桥墩上，所述涵洞内设置6个观测标，所述涵洞进口处的侧壁上距离下表面0.2～0.3米处相向设置有两个观测标，所述涵洞出口处的侧壁上距离上表面0.1～0.2米处相向设置有两个观测标，所述涵洞的下表面也相向设置两个观测标，每一涵洞的6个观测标在同一水平面上的投影形成一个圆圈，所述桥体梁部每隔5-8米相向设置两个观测标，所述梁体承台 上设置6个观测标，所述梁体承台侧面上环设有四个观测标，所述梁体承台上表面和下表面各设置有一个观测标，所述每个桥墩墩身侧面等间距设置有多个观测标，其中所述涵洞下表面的观测标底座的弧度与所述涵洞的下表面的弧度一致；所述多个观测标外表面电镀有一层厚度为0.02mm的镀锌层，所述镀锌层上电镀一层厚度为0.04mm的镀铬层，所述镀铬层上嵌套有一层聚氯乙烯塑料外壳；所述多个观测标设置在所述涵洞、桥体梁部、梁体承台以及桥墩上，以全方位精确监测高速公路桥沉降或变形，并由于所述多个观测标外表面电镀有一镀锌层和一镀铬层，有效防止了所述观测标被电化学腐蚀，并设置一层聚氯乙烯塑料外壳以防止所述观测标吸热使温度过高，无法正常工作；
多组沉降变形监测装置，所述多个观测标中的每一个观测标中均设置有一组沉降变形监测装置，所述沉降变形监测装置包括一个监测每一个观测标位置的GPS模块、一个监测高速公路桥涵沉降量和/或变形量的光学纤维感应器、一个供电装置和一个与所述供电装置电连接的电量监测感应器，所述供电装置分别与所述GPS模块和所述光学纤维感应器电连接，所述GPS模块监视所述多个观测标的位置，便于精确地找到被测高速公路桥涵沉降和/或变形的具体位置，所述光学纤维感应器监测被测高速公路桥涵沉降和/或变形的具体情况；
PDA，其与多组沉降变形监测装置通信连接，以实时接收每一组沉降变形监测装置监测到的信息，所述PDA中设置有存储器、分析器和接收器，所述接收器用于实时接收所述GPS模块传送的每一个观测标的位置信息和每一个光学纤维感应器传送的高速公路桥涵的沉降量和/或变形量，并将接收到的信息以每一个观测标作为一个监测单元传送至分析器，所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的桥体梁部、每个梁体承台和每个桥墩在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器，所述PDA为手持式终端，方便携带，极大方便了监测过程，降低了监测成本，提高了监测效率。
优选的是，所述GPS模块中设置有GPS三维空间跟踪系统，以了解桥涵空间位置，如发生沉降，即可对X、Y、Z的分析，算出偏移距离，达到控制纠偏的目的。
优选的是，所述PDA背部还置有蓝牙、红外、GPRS以及WAP通信端口，它们分别与所述电源电连接，以使所述PDA与不同的外部终端相连接，传输所接收到的数据。
优选的是，所述DNA水准仪与所述PDA通过无线互联网相连接，并直接下载所述DNA水准仪的DNA机载水准测量数据格式的文件，所述DNA水准仪可测定地面上两点之间高差，并生成固定格式的文件，其通过无线互联网将数据传送至所述PDA，使所述PDA得到数据更加精确。
优选的是，所述PDA采用普通电源供电，以方便所述PDA能更方便更换电源。
优选的是，所述光学纤维感应器采用Y型结构，其中两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别为光源光纤和接收光纤，以更加精确地测定所述被测点的水平或垂直位移。
优选的是，所述高速公路桥涵沉降变形监测系统每隔15d进行一次有效分析，直至稳定得到测量数据，保持所述观测标牢固稳定。
优选的是，所述高速公路桥涵沉降变形监测系统，在项目完成以后，以项目形式形成电子文档进行档案备份，方便存档管理，便于后期分析。
本发明至少包括以下有益效果：由于观测标的位置分散设置在被测高速公路的涵洞、桥体梁部、梁体承台和每个墩身上，提高了监测效果的精确性，由于观测标中设置有GPS模块和光学纤维感应器，可得到被测高速公路桥涵的沉降和/或变形的具体位置和情况，由于所述PDA为手持式终端，方便携带，极大方便了监测过程，降低了监测成本，提高了监测效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的高速公路桥体的观测标位置示意图；
图2为本发明的高速公路涵洞的观测标位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
本发明提供一种高速公路桥涵沉降变形监测系统，包括：
多个观测标1，如图1-2所示，其分别设置于被监测高速公路的涵洞5、桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4上，所述涵洞5内设置六个观测标1，所述涵洞5进口处的侧壁上距离下表面0.2米处相向设置有两个观测标1，所述涵洞5出口处的侧壁上距离上表面0.1米处相向设置有两个观测标1，所述涵洞5的下表面也相向设置两个观测标1，每一涵洞5的六个观测标1在同一水平面上的投影形成一个圆圈，所述桥体梁部2每隔5米相向设置两个观测标1，所述梁体承台3上设置六个观测标1，所述梁体承台3侧面上环设有四个观测标1，所述梁体承台3上表面和下表面各设置有一个观测标1，所述每个桥墩4墩身侧面等间距设置有多个观测标1，其中所述涵洞5下表面的观测标1底座的弧度与所述涵洞5的下表面的弧度一致，以全方位精确监测高速公路桥沉降或变形；所述多个观测标1外表面电镀有一层厚度为0.02mm的镀锌层，所述镀锌层上电镀一层厚度为0.04mm的镀铬层，有效防止了所述观测标1被电化学腐蚀，所述镀铬层上嵌套有一层聚氯乙烯塑料外壳，以防止所述观测标1吸热使温度过高，无法正常工作。
多组沉降变形监测装置，所述多个观测标1中的每一个观测标1中均设置有一组沉降变形监测装置，所述沉降变形监测装置包括一个监测每一个观测标1位置的GPS模块、一个监测高速公路桥涵沉降量和/或变形量的光学纤维感应器、一个供电装置和一个与所述供电装置电连接的电量监测感应器，所述供电装置分别与所述GPS模块和所述光学纤维感应器电连接，所述GPS模块中设置有GPS三维空间跟踪系统，以了解桥涵空间位置，如发生沉降，即可对X、Y、Z的分析，算出偏移距离，达到控制纠偏的目的；所述光学纤维感应器采用Y型结构，其中两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别为光源光纤和接收光纤，以更加精确地测定所述被测点的水平或垂直位移；
PDA，其与多组沉降变形监测装置通信连接，以实时接收每一组沉降变形监测装置监测到的信息，所述PDA中设置有存储器、分析器和接收器，所述接收器用于实时接收所述GPS模块传送的每一个观测标1的位置信息和每一个光学纤维感应器传送的高速公路桥涵的沉降量和/或变形量，并将接收到的信息以每一个观测标1作为一个监测单元传送至分析器，所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器，所述PDA采用普通电源供电，以方便所述PDA能更方便更换电源，所述PDA背部还置有蓝牙、红外、GPRS 以及WAP通信端口，它们分别与所述电源电连接，以使所述PDA与不同的外部终端相连接，传输所接收到的数据。
在所述高速公路桥涵沉降变形监测系统启动时，首先将所述多个观测标1按上述要求设置在被测高速公路桥涵的涵洞5、桥体梁部2、梁体承台3和每个墩身4上，然后接通所述PDA中的电源，使所述PDA通过所述接收器接收观测标中的GPS模块以及光学纤维器发送的观测标1位置及监测点沉降和/或变形信息，确保各个观测标1能够正常使用，接着将所述PDA通过互联网与另一终端相连接，确保所述PDA中的数据可稳定地通过互联网传输，待PDA接收到的监测点的位置及沉降和/或变形信号稳定时，所述PDA中的存储器自动开启，接收器将所得到的监测点的位置及沉降和/或变形信号传送至所述存储器之内，此时所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的涵洞5、桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器。
其中所述高速公路桥涵沉降变形监测系统还包括DNA水准仪，所述PDA可以直接下载所述DNA水准仪的DNA机载水准测量数据格式的文件，所述DNA水准仪可测定地面上两点之间高差，并生成固定格式的文件，并通过无线互联网将数据传送至所述PDA，它可使所述PDA得到数据更加精确。
所述高速公路桥涵沉降变形监测系统每隔15d进行一次有效分析，直至稳定得到测量数据，保持所述观测标牢固稳定，并且，所述高速公路桥涵沉降变形监测系统，在项目完成以后，以项目形式形成电子文档进行档案备份，方便存档管理，便于后期分析。
实施例2
本发明提供一种高速公路桥涵沉降变形监测系统，包括：
多个观测标1，如图1-2所示，其分别设置于被监测高速公路的涵洞5、桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4上，所述涵洞5内设置六个观测标1，所述涵洞5进口处的侧壁上距离下表面0.3米处相向设置有两个观测标1，所述涵洞5出口处的侧壁上距离上表面0.2米处相向设置有两个观测标1，所述涵洞5的下表面也相向设置两个观测标1，每一涵洞5的六个观测标1在同一水平面上的投影形成一个圆圈，所述桥体梁部2每隔8米相向设置两个观测标1，所述梁体承台3上设置六个观测标1，所述梁体承台3侧面上 环设有四个观测标1，所述梁体承台3上表面和下表面各设置有一个观测标1，所述每个桥墩4墩身侧面等间距设置有多个观测标1，其中所述涵洞5下表面的观测标1底座的弧度与所述涵洞5的下表面的弧度一致，以全方位精确监测高速公路桥沉降或变形；所述多个观测标1外表面电镀有一层厚度为0.02mm的镀锌层，所述镀锌层上电镀一层厚度为0.04mm的镀铬层，有效防止了所述观测标1被电化学腐蚀，所述镀铬层上嵌套有一层聚氯乙烯塑料外壳，以防止所述观测标1吸热使温度过高，无法正常工作。
多组沉降变形监测装置，所述多个观测标中的每一个观测标1中均设置有一组沉降变形监测装置，所述沉降变形监测装置包括一个监测每一个观测标1位置的GPS模块、一个监测高速公路桥涵沉降量和/或变形量的光学纤维感应器、一个供电装置和一个与所述供电装置电连接的电量监测感应器，所述供电装置分别与所述GPS模块和所述光学纤维感应器电连接，所述GPS模块中设置有GPS三维空间跟踪系统，以了解桥涵空间位置，如发生沉降，即可对X、Y、Z的分析，算出偏移距离，达到控制纠偏的目的；所述光学纤维感应器采用Y型结构，其中两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别为光源光纤和接收光纤，以更加精确地测定所述被测点的水平或垂直位移；
PDA，其与多组沉降变形监测装置通信连接，以实时接收每一组沉降变形监测装置监测到的信息，所述PDA中设置有存储器、分析器和接收器，所述接收器用于实时接收所述GPS模块传送的每一个观测标1的位置信息和每一个光学纤维感应器传送的高速公路桥涵的沉降量和/或变形量，并将接收到的信息以每一个观测标1作为一个监测单元传送至分析器，所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器，所述PDA采用普通电源供电，以方便所述PDA能更方便更换电源，所述PDA背部还置有蓝牙、红外、GPRS以及WAP通信端口，它们分别与所述电源电连接，以使所述PDA与不同的外部终端相连接，传输所接收到的数据。
在所述高速公路桥涵沉降变形监测系统启动时，首先将所述多个观测标1按上述要求设置在被测高速公路桥涵的涵洞5、桥体梁部2、梁体承台3和每个墩身4上，然后接通所述PDA中的电源，使所述PDA通过所述接收器接收观测标中的GPS模块以及光学纤维器发送的观测标1位置及监测点沉降和/或变形信息，确保各个观测标1能够正常使用， 接着将所述PDA通过互联网与另一终端相连接，确保所述PDA中的数据可稳定地通过互联网传输，待PDA接收到的监测点的位置及沉降和/或变形信号稳定时，所述PDA中的存储器自动开启，接收器将所得到的监测点的位置及沉降和/或变形信号传送至所述存储器之内，此时所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的涵洞5、桥体梁部2、每个梁体承台3和每个桥墩4在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器。
所述高速公路桥涵沉降变形监测系统每隔15d进行一次有效分析，直至稳定得到测量数据，保持所述观测标牢固稳定，并且，所述高速公路桥涵沉降变形监测系统，在项目完成以后，以项目形式形成电子文档进行档案备份，方便存档管理，便于后期分析。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于，包括：
多个观测标，其分别设置于被监测高速公路的涵洞、桥体梁部、每个梁体承台和每个桥墩上，所述涵洞上设置6个观测标，所述涵洞进口处的侧壁上距离下表面0.2～0.3米处相向设置有两个观测标，所述涵洞出口处的侧壁上距离上表面0.1～0.2米处相向设置有两个观测标，所述涵洞的下表面也相向设置两个观测标，每一涵洞的6个观测标在同一水平面上的投影形成一个圆圈，所述桥体梁部每隔5-8米相向设置两个观测标，所述梁体承台上设置6个观测标，所述梁体承台侧面上环设有四个观测标，所述梁体承台上表面和下表面各设置有一个观测标，所述每个桥墩墩身侧面等间距设置有多个观测标，其中所述涵洞下表面的观测标底座的弧度与所述涵洞的下表面的弧度一致；所述多个观测标外表面电镀有一层厚度为0.02mm的镀锌层，所述镀锌层上电镀一层厚度为0.04mm的镀铬层，所述镀铬层上嵌套有一层聚氯乙烯塑料外壳；
多组沉降变形监测装置，所述多个观测标中的每一个观测标中均设置有一组沉降变形监测装置，所述沉降变形监测装置包括一个监测每一个观测标位置的GPS模块、一个监测高速公路桥涵沉降量和/或变形量的光学纤维感应器、一个供电装置和一个与所述供电装置电连接的电量监测感应器，所述供电装置分别与所述GPS模块和所述光学纤维感应器电连接；
PDA，其与多组沉降变形监测装置通信连接，以实时接收每一组沉降变形监测装置监测到的信息，所述PDA中设置有存储器、分析器和接收器，所述接收器用于实时接收所述GPS模块传送的每一个观测标的位置信息和每一个光学纤维感应器传送的高速公路桥涵的沉降量和/或变形量，并将接收到的信息以每一个观测标作为一个监测单元传送至分析器，所述分析器根据接收到的多个监测单元的信息依据其所属的原始位置进行汇总，并作出被监测的高速公路的涵洞、桥体梁部、每个梁体承台和每个桥墩在设定的时间段内的沉降量和/或变形量随时间变化的曲线图，同时调取所述存储器中存储的相应的正常使用状态曲线图，进行分析判断，并将分析判断结果发送至终端服务器。
2.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述GPS模块中设置有GPS三维空间跟踪系统。
3.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述PDA背部还置有蓝牙、红外、GPRS以及WAP通信端口，它们分别与电源电连接。
4.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于，还包括DNA水准仪：
所述DNA水准仪与所述PDA通过无线互联网相连接，并直接下载所述DNA水准仪的DNA机载水准测量数据格式的文件。
5.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述PDA采用普通电源供电。
6.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述光学纤维感应器采用Y型结构，其中两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别为光源光纤和接收光纤。
7.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述高速公路桥涵沉降变形监测系统每隔15d进行一次有效分析，直至稳定得到测量数据。
8.如权利要求1所述的高速公路桥涵沉降变形监测系统，其特征在于：
所述高速公路桥涵沉降变形监测系统，在项目完成以后，以项目形式形成电子文档进行档案备份。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Tang Feng Inventor after: Wu Guidong Inventor after: Dai Haiyan Inventor after: Zhou Guanglin Inventor after: Zhang Qian Inventor after: Ma Haitao Inventor after: Su Jing Inventor after: Han Yingxia Inventor after: Guo Jiali Inventor after: Liu Yafeng Inventor after: Luo Na Inventor before: Zhou Guanglin Inventor before: Zhang Qian Inventor before: Pan Ji Inventor before: Wu Jianbo Inventor before: Wu Ruijun Inventor before: Xing Yonghong Inventor before: Dai Haiyan |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20170608 Address after: 100000, Beijing economic and Technological Development Zone, Beijing, Rong Jingdong street, No. 1, building 24, 3, 1, unit 2220 Applicant after: The Fourth of CCCC Fourth Highway Engineering Co., Ltd. Applicant after: Zhang Shi Highway Zhangjiakou Management Office Applicant after: Zhangjiakou local road administration department Address before: 100000, Beijing, Beijing economic and Technological Development Zone,, 3 Jingdong street, 1, 24, 1, unit 2220 Applicant before: The Fourth of CCCC Fourth Highway Engineering Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20170711 Termination date: 20180806 |