CN108107450A - 一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置及其安装方法，属于桥墩监测领域，包括北斗天线支架和北斗设备集成箱，所述北斗天线支架上设置有北斗天线，北斗天线支架设置在盖梁上并将北斗天线延伸至桥面以上；所述北斗设备集成箱安装在桥护栏上。所述北斗天线支架包括支架钢管、北斗天线基座、撑杆抱箍、撑杆、支架钢管锚固座和撑杆锚固座。北斗设备集成箱包括设备集成箱箱体、设备集成箱箱盖、锚固挂板和北斗监测设备。本发明北斗天线延伸出桥梁护栏以上，解决了以往北斗天线在桥下则接收北斗卫星信号不强或接收不到的问题，使得北斗监测的精度和数据稳定性、可靠性更好。
Description
技术领域
本发明涉及桥墩监测领域，特别地，涉及一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置及其安装方法。
背景技术
目前桥墩监测的主要技术手段为采用免棱镜全站仪、GPS定位设备、雷达变形测量设备、位移计等监测设备和传感器进行，部分桥墩监测甚至采用人工目测的方法进行。其中，免棱镜全站仪、雷达、人工目测的监测手段主要是以人工定期或不定期测量，通过测量人员在桥下摆放免棱镜全站仪、雷达测量仪等观测设备或目测等，对桥墩的偏位值进行测量。GPS定位设备、位移计的监测手段是通过在桥墩上安装GPS定位设备、位移计等监测设备，对桥墩的长期累计偏位值进行测量，一般可做到在线、实时的自动化监测。
免棱镜全站仪、雷达、人工目测等方法主要存在不能进行长期的在线实时监测、人力投入大、费时费力、人为干扰误差大、非自动化等缺点，已难以满足目前桥梁监测中在线实时、自动化、信息化的技术需求。
GPS定位监测成本较高(一般是北斗定位监测成本的1.5-2.0倍)，且GPS定位监测对桥面以下桥墩的监测受桥面遮挡卫星信号影响，数据精度较低，目前尚未见有人专门解决这个问题。
位移计监测由于电子仪器本身特点，在野外的长期使用的质量和可靠性较低，一般宜用于短期或临时监测，且由于收到仪器本身的单向测量维度所限，只能测量沿位移计布置方向的桥墩偏位单向变形。
本发明主要采用北斗定位技术进行桥墩偏位的监测，并发明整套的监测装置，解决桥墩监测长期在线实时、自动化、可靠化、高精度测量的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置及其安装方法，以解决现有桥墩监测装置精度不高、不能实时自动化和成本高问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，包括北斗天线支架和北斗设备集成箱，所述北斗天线支架上设置有北斗天线，北斗天线支架设置在盖梁上并将北斗天线延伸至桥面以上；所述北斗设备集成箱安装在桥护栏上；
所述北斗天线支架包括支架钢管、北斗天线基座、撑杆抱箍、撑杆、支架钢管锚固座和撑杆锚固座；所述北斗天线基座设置在支架钢管的顶部；所述撑杆抱箍扣合固定在支架钢管上；所述撑杆一端设置在撑杆抱箍上，另一端设置在撑杆锚固座上；所述撑杆锚固座固定设置在盖梁上；所述支架钢管锚固座设置在支架钢管低端并固定在盖梁上；
所述北斗设备集成箱包括设备集成箱箱体、设备集成箱箱盖、锚固挂板和北斗监测设备；所述北斗监测设备设置在设备集成箱箱体内，并通过设置天线线缆与北斗天线连接；所述锚固挂板一端固定在设备集成箱箱体外侧，另一端设置在桥护栏上；所述设备集成箱箱盖设置在设备集成箱箱体顶端。
上述方案中，优选的是支架钢管设置为“L”型结构，支架钢管设置为内置的空心的管状结构，“L”型结构的转折处设置有线缆口，天线线缆通过线缆口进入空心的管状结构内并与北斗天线连接。
上述方案中，优选的是撑杆的根数为2根，2根撑杆的一端均是设置在撑杆抱箍上，2根撑杆形成“V”字形固定在盖梁上。
上述方案中，优选的是撑杆锚固座和支架钢管锚固座上均设置有锚固螺栓孔，所述撑杆锚固座和支架钢管锚固座均是通过膨胀螺栓锚固定在盖梁侧面上。
上述方案中，优选的是设备集成箱箱体内部设置有钢横条，钢横条上设置有设备挂钩，设备挂钩用于悬挂北斗监测设备。
上述方案中，优选的是设备集成箱箱体外侧设置有百叶窗，所述锚固挂板上设置有锚固螺栓孔，锚固挂板通过膨胀螺栓锚固定在桥护栏上。
上述方案中，优选的是北斗监测设备包括北斗接收机、供电模块、防雷模块和无线数传模块；所述北斗接收机通过天线线缆与北斗天线连接；所述防雷模块和无线数传模块与北斗接收机连接；所述无线数传模块通过无线与外部北斗卫星无线通信连接；所述供电模块与北斗接收机和无线数传模块连接供电。
一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置的安装方法，包括如下步骤，
步骤1：安装北斗天线支架的支架钢管，由于支架钢管、北斗天线基座和支架钢管锚固座在工厂加工焊接成整体，通过在支架钢管锚固座的4个锚固螺栓孔植入4个膨胀螺栓，完成支架钢管安装；
步骤2：安装两根撑杆，由于撑杆和撑杆锚固座在工厂加工焊接成整体，通过每个撑杆锚固座的4个锚固螺栓孔植入4个膨胀螺栓，完成两根撑杆安装；
步骤3：通过撑杆抱箍将两根撑杆和支架钢管连接成一个稳定的整体；
步骤4：安装北斗天线，北斗天线和北斗天线基座通过配套的螺母连接；
步骤5：天线线缆布线，将天线线缆走线至北斗设备集成箱安装位置附近；
步骤6：安装北斗设备集成箱，北斗设备集成箱的所有构件都在工厂加工焊接成整体，将北斗设备集成箱的锚固挂板挂设在桥梁护栏上，然后通过每块锚固挂板的2个锚固螺栓孔植入2个膨胀螺栓，完成北斗设备集成箱安装；
步骤7：在设备集成箱中安装北斗监测设备，将北斗天线的天线线缆连接到北斗接收机上，完成安装。
本发明具有以下有益效果：
本发明北斗天线延伸出桥梁护栏以上，解决了以往北斗天线在桥下而接收北斗卫星信号不强或接收不到的问题，使得北斗监测的精度和数据稳定性、可靠性更好；同时将北斗设备集成箱安装在桥面护栏上，在桥面即可完成北斗监测设备的安装、调试和后期维护，不需要再通过调用桥梁检测车或挂篮把技术人员放到桥面以下去实施，更加便捷，大大节省了人力物力和实施成本，安全性可更高；支架钢管设置为“L”型结构，2根撑杆形成“V”字形固定在盖梁上，从而使得北斗天线支架安装更加稳定；同时本发明的安装方法使得安装的成本更低，更加简单。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的支架钢管结构示意图；
图2是本发明优选实施例的北斗设备集成箱机构示意图；
图3是本发明优选实施例的安装结构示意图。
图中标号：1支架钢管、2北斗天线基座、3撑杆抱箍、4撑杆、5线缆口、6支架钢管锚固座、7撑杆锚固座、8设备集成箱箱体、9设备集成箱箱盖、10百叶窗、11线缆孔、12钢横条、13设备挂钩、14锚固挂板、15锚固螺栓孔、16北斗天线、17天线线缆、18桥护栏、19桥面、20T梁、21盖梁、22桥墩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，如图1-3所示，包括北斗天线支架和北斗设备集成箱。北斗天线支架用于放置天线，把北斗天线延伸出桥梁护栏以上，解决了以往北斗天线在桥下而接收北斗卫星信号不强或接收不到的问题。北斗设备集成箱用于放置北斗监测设备，具有防水和防雷的功能。北斗天线支架上设置有北斗天线16，北斗天线支架设置在盖梁1上并将北斗天线16延伸至桥面以上；所述北斗设备集成箱安装在桥护栏18上。北斗天线支架需用到桥梁检测车或挂篮安装，北斗设备集成箱可在桥面上通过人工直接安装，实施条件较简便，不受当前技术条件限制。
北斗天线支架包括支架钢管1、北斗天线基座2、撑杆抱箍3、撑杆4、支架钢管锚固座6和撑杆锚固座7。北斗天线基座2设置在支架钢管1的顶部。撑杆抱箍3扣合固定在支架钢管1上。撑杆4一端设置在撑杆抱箍3上，另一端设置在撑杆锚固座7上。撑杆锚固座7固定设置在盖梁21上。支架钢管锚固座6设置在支架钢管1低端并固定在盖梁21上。支架钢管1设置为“L”型结构，支架钢管1设置为内置的空心的管状结构，“L”型结构的转折处设置有线缆口5，天线线缆17通过线缆口5进入空心的管状结构内并与北斗天线16连接。撑杆4的根数为2根，2根撑杆4的一端均是设置在撑杆抱箍3上，2根撑杆4形成“V”字形固定在盖梁21上。撑杆锚固座7和支架钢管锚固座6上均设置有锚固螺栓孔15，所述撑杆锚固座7和支架钢管锚固座6均是通过膨胀螺栓锚固定在盖梁21侧面上。安装北斗天线支架的支架钢管1，由于支架钢管1、北斗天线基座2和支架钢管锚固座6在工厂加工焊接成整体，通过在支架钢管锚固座6的4个锚固螺栓孔15植入4个膨胀螺栓，即可安装完成支架钢管1。安装两根撑杆4，由于撑杆4和撑杆锚固座7在工厂加工焊接成整体，通过每个撑杆锚固座7的4个锚固螺栓孔15植入4个膨胀螺栓，即可安装完成两根撑杆4。通过撑杆抱箍3将两根撑杆4和支架钢管1连接成一个稳定的整体。
北斗天线支架通过支架钢管1和撑杆4锚固在桥梁的盖梁上，其中支架钢管1通过支架钢管锚固座6和4个膨胀螺栓锚固在盖梁的侧面，两根撑杆4通过撑杆锚固座7和8个膨胀螺栓锚固在盖梁挡块的顶面。支架钢管1的作用为支撑北斗天线伸出桥梁护栏的顶面，确保北斗天线能接收到北斗卫星信号；两根撑杆4的作用是为保证支架钢管1的稳定性，防止因风、桥上车辆振动引起支架钢管1的振动过大，影响测量精度。
北斗设备集成箱包括设备集成箱箱体8、设备集成箱箱盖9、锚固挂板14和北斗监测设备。北斗监测设备设置在设备集成箱箱体8内，并通过设置天线线缆17与北斗天线16连接。锚固挂板14一端固定在设备集成箱箱体8外侧，另一端设置在桥护栏18上。设备集成箱箱盖9设置在设备集成箱箱体8顶端。设备集成箱箱体8内部设置有钢横条12，钢横条12上设置有设备挂钩13，设备挂钩13用于悬挂北斗监测设备。设备集成箱箱体8外侧设置有百叶窗10，所述锚固挂板14上设置有锚固螺栓孔15，锚固挂板14通过膨胀螺栓锚固定在桥护栏18上。北斗监测设备包括北斗接收机、供电模块、防雷模块和无线数传模块；所述北斗接收机通过天线线缆17与北斗天线16连接。防雷模块和无线数传模块与北斗接收机连接。无线数传模块通过无线与外部北斗卫星无线通信连接。供电模块与北斗接收机和无线数传模块连接供电。
北斗设备箱通过锚固挂板14和4个膨胀螺栓锚固在桥梁护栏上，北斗监测设备(除北斗天线外的北斗接收机、供电模块、防雷模块、无线数传模块等)都可放在北斗设备集成箱箱体8中，操作人员在桥面通过侧向揭开北斗设备集成箱箱盖9即可对箱中的北斗监测设备进行安装、调试以及后期的维护。
北斗天线安装在北斗天线基座2上，连接北斗天线和北斗接收机的天线线缆沿支架钢管1内部下走，从支架钢管的线缆口5出来，然后依次贴着支架钢管1、盖梁、T梁、护栏的外壁走线，直到从北斗设备集成箱的线缆孔11进入箱中，连接到北斗接收机上。
一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置的安装方法，包括如下步骤，
步骤1：安装北斗天线支架的支架钢管1，由于支架钢管1、北斗天线基座2和支架钢管锚固座6在工厂加工焊接成整体，通过在支架钢管锚固座6的4个锚固螺栓孔15植入4个膨胀螺栓，完成支架钢管1安装。北斗天线支架需用到桥梁检测车或挂篮安装。
步骤2：安装两根撑杆4，由于撑杆4和撑杆锚固座7在工厂加工焊接成整体，通过每个撑杆锚固座7的4个锚固螺栓孔15植入4个膨胀螺栓，完成两根撑杆4安装。
步骤3：通过撑杆抱箍3将两根撑杆4和支架钢管1连接成一个稳定的整体。两根撑杆4形成“V”字形，从而使得与盖梁21形成三角形，从而使得稳定性更高。
步骤4：安装北斗天线16，北斗天线16和北斗天线基座2通过配套的螺母连接。
步骤5：天线线缆17布线，将天线线缆17走线至北斗设备集成箱安装位置附近。
步骤6：安装北斗设备集成箱，北斗设备集成箱的所有构件都在工厂加工焊接成整体，将北斗设备集成箱的锚固挂板4挂设在桥梁护栏上，然后通过每块锚固挂板4的2个锚固螺栓孔15植入2个膨胀螺栓，完成北斗设备集成箱安装。
步骤7：在设备集成箱中安装北斗监测设备，将北斗天线的天线线缆连接到北斗接收机上，完成安装。
本发明将在连接桥墩的盖梁端面设置北斗监测点，通过北斗监测点测得桥墩盖梁的偏位值，由于盖梁和桥墩是一个固结的整体，盖梁的偏位值可直接反映桥墩的偏位值。
每个监测点的监测装置主要包括北斗天线支架、北斗设备集成箱两部分。通过北斗天线支架可将北斗天线延伸至桥面以上，解决桥面对北斗卫星信号接收的问题，从而提高桥墩偏位监测的数据精度；北斗设备集成箱可直接安装在桥面护栏上，北斗监测设备(除北斗天线外的北斗接收机、供电模块、防雷模块、无线数传模块等)都可放在北斗设备集成箱中，从桥面即可对北斗设备集成箱中的北斗设备进行调试和后期维护，可大大减少北斗设备调试和后期维护的工作难度和成本。
本发明的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置的原理适用于各类桥梁的桥墩偏位的监测，特别针对有盖梁的桥梁的桥墩监测非常适用。
本发明的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置中，北斗天线支架需用到桥梁检测车或挂篮安装，北斗设备集成箱可在桥面上通过人工直接安装，实施条件较简便，不受当前技术条件限制。北斗天线支架将北斗天线延伸出桥梁护栏以上，并具有两根撑杆和撑杆抱箍将支架钢管固定，防止支架钢管振幅较大。支架钢管为L形钢管，开有线缆口，方便天线线缆走线。北斗设备集成箱箱盖向侧面开，方便在桥面的技术人员对箱内的监测设备进行操作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，包括北斗天线支架和北斗设备集成箱，其特征在于，所述北斗天线支架上设置有北斗天线(16)，北斗天线支架设置在盖梁(1)上并将北斗天线(16)延伸至桥面以上；所述北斗设备集成箱安装在桥护栏(18)上；
所述北斗天线支架包括支架钢管(1)、北斗天线基座(2)、撑杆抱箍(3)、撑杆(4)、支架钢管锚固座(6)和撑杆锚固座(7)；所述北斗天线基座(2)设置在支架钢管(1)的顶部；所述撑杆抱箍(3)扣合固定在支架钢管(1)上；所述撑杆(4)一端设置在撑杆抱箍(3)上，另一端设置在撑杆锚固座(7)上；所述撑杆锚固座(7)固定设置在盖梁(21)上；所述支架钢管锚固座(6)设置在支架钢管(1)低端并固定在盖梁(21)上；
所述北斗设备集成箱包括设备集成箱箱体(8)、设备集成箱箱盖(9)、锚固挂板(14)和北斗监测设备；所述北斗监测设备设置在设备集成箱箱体(8)内，并通过设置天线线缆(17)与北斗天线(16)连接；所述锚固挂板(14)一端固定在设备集成箱箱体(8)外侧，另一端设置在桥护栏(18)上；所述设备集成箱箱盖(9)设置在设备集成箱箱体(8)顶端。
2.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述支架钢管(1)设置为“L”型结构，支架钢管(1)设置为内置的空心的管状结构，“L”型结构的转折处设置有线缆口(5)，天线线缆(17)通过线缆口(5)进入空心的管状结构内并与北斗天线(16)连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述撑杆(4)的根数为2根，2根撑杆(4)的一端均是设置在撑杆抱箍(3)上，2根撑杆(4)形成“V”字形固定在盖梁(21)上。
4.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述撑杆锚固座(7)和支架钢管锚固座(6)上均设置有锚固螺栓孔(15)，所述撑杆锚固座(7)和支架钢管锚固座(6)均是通过膨胀螺栓锚固定在盖梁(21)侧面上。
5.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述设备集成箱箱体(8)内部设置有钢横条(12)，钢横条(12)上设置有设备挂钩(13)，设备挂钩(13)用于悬挂北斗监测设备。
6.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述设备集成箱箱体(8)外侧设置有百叶窗(10)，所述锚固挂板(14)上设置有锚固螺栓孔(15)，锚固挂板(14)通过膨胀螺栓锚固定在桥护栏(18)上。
7.根据权利要求1所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置，其特征在于，所述北斗监测设备包括北斗接收机、供电模块、防雷模块和无线数传模块；所述北斗接收机通过天线线缆(17)与北斗天线(16)连接；所述防雷模块和无线数传模块与北斗接收机连接；所述无线数传模块通过无线与外部北斗卫星无线通信连接；所述供电模块与北斗接收机和无线数传模块连接供电。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种采用北斗定位技术的桥墩偏位监测装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1：安装北斗天线支架的支架钢管(1)，由于支架钢管(1)、北斗天线基座(2)和支架钢管锚固座(6)在工厂加工焊接成整体，通过在支架钢管锚固座(6)的4个锚固螺栓孔(15)植入4个膨胀螺栓，完成支架钢管(1)安装；
步骤2：安装两根撑杆(4)，由于撑杆(4)和撑杆锚固座(7)在工厂加工焊接成整体，通过每个撑杆锚固座(7)的4个锚固螺栓孔(15)植入4个膨胀螺栓，完成两根撑杆(4)安装；
步骤3：通过撑杆抱箍(3)将两根撑杆(4)和支架钢管(1)连接成一个稳定的整体；
步骤4：安装北斗天线(16)，北斗天线(16)和北斗天线基座(2)通过配套的螺母连接；
步骤5：天线线缆(17)布线，将天线线缆(17)走线至北斗设备集成箱安装位置附近；
步骤6：安装北斗设备集成箱，北斗设备集成箱的所有构件都在工厂加工焊接成整体，将北斗设备集成箱的锚固挂板(4)挂设在桥梁护栏上，然后通过每块锚固挂板(4)的2个锚固螺栓孔(15)植入2个膨胀螺栓，完成北斗设备集成箱安装；
步骤7：在设备集成箱中安装北斗监测设备，将北斗天线的天线线缆连接到北斗接收机上，完成安装。
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