CN109029571A - 一种桥梁状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥梁状态监测系统，涉及桥梁工程技术领域，主要用以解决桥梁使用过程中的状态的监测及针对不同的状态进行针对性的反馈的技术问题，其技术要点包括用于测定桥梁工作状态中的各个参数的数据采集系统、对数据采集系统定时的发出工作指令，并将数据采集系统测得的电子数据进行处理的数据处理系统、对数据处理系统实时测得的桥梁的状态参数进行存储的数据存储系统、对经过数据处理系统转化处理后的数据信号进行分析评估的预警控制系统、将经过预警控制系统评估后的数据信息及该数据对应的可能情况发送至对应的终端上的GSM通信模块。

Description

一种桥梁状态监测系统
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种桥梁状态监测系统。
背景技术
在桥梁建造完成后，为了确保桥梁在运营期能够正常工作，防止因结构灾害而造成重大的公共安全事故，故许多桥梁都建立了结构健康检测系统，用以实现对桥梁的结构的工作环境及性能的监测，并对其异常的情况进行预警。
公告号为CN104199410B的中国专利公开了一种桥梁结构健康监测通用性采集控制系统，其包括采集设备、数据采集模块、数据处理模块、数据评估模块、数据显示模块和数据存储与控制模块；本发明的有益效果有：数据采集通用性结构、差异通信协议抽象统一接口、传感系统采集策略、资源分配策略、基于传感对象并结合传感系统故障的可靠控制策略、多参数多等级突发事件捕获策略、基于关系数据库的数据存储与管理策略、远程系统控制与更新等。
然而，在该技术方案中，虽然设置有采集设备及数据评估模块对桥梁的数据进行采集和处理，然而，并没有设置有效的反馈机制，没有能够将评估后的数据情报进行有效的传递。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥梁状态监测系统，其能够对桥梁的状态进行监测，之后对测得的数据信息进行分析，并对分析后的结构进行针对性的反馈。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种桥梁状态监测系统，其特征在于：包括数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统、预警控制系统、GSM通信模块；数据采集系统，包括设置于桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的多个传感器，用于测定桥梁工作状态中的各个参数；数据处理系统，与所述数据采集系统相连，对数据采集系统定时的发出工作指令，并将数据采集系统测得的电子数据进行处理；数据存储系统，与数据处理系统相连，对数据处理系统实时测得的桥梁的状态参数进行存储；预警控制系统，与数据处理系统相连，对经过数据处理系统转化处理后的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将超出正常范围的数据及其对应的可能的情况进行匹配；GSM通信模块，与所述预警控制系统相连，将经过预警控制系统评估后的数据信息及该数据对应的可能情况发送至对应的终端上。
通过采用上述技术方案，使用数据采集系统对桥梁中多个部位的工况进行测定，之后向数据处理系统传输，并使用预警控制系统完成对数据处理系统发来的数据信息的处理，并将相关的分析结构通过GSM模块进行传输，因此，通过本监测系统，可自动的完成信息的采集、数据的分析筛选及信息的传递，大大的提升了对桥梁状态的监测的准确性及信息传递的高效性。
进一步地，所述数据采集系统包括：静力水准仪，均匀的安装于桥梁上桥面的两侧，对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；测斜仪，沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个，从而对索塔的斜率的变化进行测定；应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，从而对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；风速仪，一般安装于桥梁中部位置的两侧，对经过桥梁的空气的流速进行测定。
通过采用上述技术方案，通过设置静力水准仪、测斜仪、应变计、风速仪等可对桥梁上多处的多个力学性能进行有效的测定，从而可对桥梁上的多处的工作状态进行有效的监测。
进一步地，还包括若干个沿桥梁的长度方向均匀布设的数据箱，散乱布置于桥梁上多处的传感器通过传输线与数据箱相连，所述数据箱中还设有无线通信模块，每个所述数据箱通过安装于数据箱中的无线通信模块与数据处理系统相连。
通过采用上述技术方案，在桥梁的长度方向上还均匀的布设有数据箱，散布于桥梁上的多处的传感器与数据箱通过传输线进行连接，因此，各个传感器无需布置过长的连接线即可进行各传感器与数据处理系统的连接，同时，各个数据箱与数据处理系统采用无线通信模块进行信息的传递，可取代在桥梁上铺设总线的方式，减少在桥梁上铺设过多的实体线材。
进一步地，所述预警控制系统中针对不同的传感器预设有相应的阈值及临界值，当数据处理系统中传来的数据超出临界值，可认定对应的传感器出现故障，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端；当数据处理系统中传来的数据超出阈值而不超出临界值，可认定该传感器对应位置处的桥梁结构出现异常，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端。
通过采用上述技术方案，在预警控制系统内预设有阈值及临界值，因此，当数据处理系统传来的数据超出合理的范围，即超出临界值时，即可认定传感器故障，需对传感器进行维修或更换；而当返回的数据的范围处于阈值和临界值之间时，可认定该处的桥梁结构出现异常，通过GSM通信模块传递至对应的终端上，对相关人员进行提醒。
进一步地，所述预警控制系统对数据处理系统传来的数据信息分析后，将分析评估后的数据信息分为至少以下几种类型：整体描述信息，桥梁整体的健康状况的描述；紧急预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定会对桥梁结构造成较大影响或短时间内需要紧急处理的状况及其对应的数据信息；
初级预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定程度较轻的情况及其对应的数据信息；数据处理系统运行故障信息，经数据预警系统分析评估后，认定数据信息异常或不传送数据信息，可认定对应的传感器故障，对应的传感器的位置及相应的故障信息；故障未处理信息，预警系统判定故障后一段时间内未进行处理，可再次发出故障未处理信息。
通过采用上述技术方案，将预警控制系统评估分析后的数据信息进行分类，并分为整体描述信息、紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息、故障未处理信息，由于预警控制系统处理的信息的量较大，因此，将所有的信息进行分类，传递信息时，即可通过信息的类别进行有针对性的传输，效率更高。
进一步地，所述GSM通信模块根据权限的不同对与GSM通信模块相连的终端进行分类，多个终端分为：管理组，对应桥梁的管理层的终端，对应该组终端，GSM通信模块向其发送桥梁整体描述信息、紧急预警信息及故障未处理信息；运营维修组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息；系统数据分析组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送整体描述信息、紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息。
通过采用上述技术方案，对GSM通信模块分权限进行分类，并分为管理组、运营维护组、系统数据分析组，因此，对于预警控制系统分析评估后的不同的数据的类型可通过权限的分类分别进行传递，保证GSM传送至每组分类的信息具有足够的针对性。
进一步地，所述系统数据分析组将所有的数据分析进行分析及评估，并结合数据存储系统中的历史信息，对各传感器的阈值及临界值进行调整。
通过采用上述技术方案，设置的系统数据分析组能够对传来的所有的数据进行分析和评估，并结合存储于存储系统中的历史信息，可构建出本桥梁适用的数据模型，从而对个传感器的阈值及临界值进行适应性的调整。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过设置预警控制系统，对数据处理系统中处理后的数据信息进行分析和评估，剔除不合理的数据并将异常值进行反馈；
2、设置GSM通信模块并将与其连接的终端进行分类，对预警控制系统中传来的数据信息分类后分别进行传输，确保GSM通信模块传递信息的准确性。
具体实施方式
实施例：
一种桥梁状态监测系统，包括数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统、预警控制系统、GSM通信模块，数据采集系统包括在桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的设置的多个传感器，其能够对该处的状况通过数字信号的形式进行呈现；数据处理系统与数据采集系统相连，对数据采集系统定时的发出工作指令，并将数据采集系统测得的电子数据进行处理；之后，预警控制系统对经过数据处理系统转化处理后的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将超出正常范围的数据及其对应的可能的情况进行匹配，最后，将预警控制系统与GSM通信模块相连，将经过预警控制系统评估后的数据信息及该数据对应的可能情况发送至对应的终端上，完成对桥梁状态的测定及相应的情况的反馈。
数据采集系统包括均匀的安装于桥梁上桥面的两侧的静力水准仪，其能够对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个测斜仪，其能够对索塔的斜率的变化进行测定，在索塔受两侧的铁索不均匀的拉力拉扯发生偏位后能够及时的获取索塔偏位的信息；应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，其能够对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；安装于桥梁中部位置的两侧的风速仪，其能够对经过桥梁的空气的流速进行测定。
为便于对数据采集系统中各个传感器收集的数据向数据处理系统传递，避免在桥梁上铺设过多的线材，在桥梁的长度方向上均匀的布设有数据箱，散乱布置于桥梁上多处的传感器通过传输线与数据箱相连，在数据箱中还设有无线通信模块，每个数据箱通过安装于数据箱中的无线通信模块与数据处理系统相连。
在预警控制系统中针对不同的传感器预设有相应的阈值及临界值，当数据处理系统中传来的数据超出临界值，可认定对应的传感器出现故障，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端；当数据处理系统中传来的数据超出阈值而不超出临界值，可认定该传感器对应位置处的桥梁结构出现异常，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端。
在预警控制系统对数据处理系统传来的数据信息分析后，将分析评估后的数据信息分为至少以下几种类型：整体描述信息，桥梁整体的健康状况的描述；紧急预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定会对桥梁结构造成较大影响或短时间内需要紧急处理的状况及其对应的数据信息；初级预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定程度较轻的情况及其对应的数据信息；数据处理系统运行故障信息，经数据预警系统分析评估后，认定数据信息异常或不传送数据信息，可认定对应的传感器故障，对应的传感器的位置及相应的故障信息；故障未处理信息，预警系统判定故障后一段时间内未进行处理，可再次发出故障未处理信息。
为保证预警控制系统反馈信息的准确，将预警控制系统分析评估后的几种不同的数据通过GSM通信模块向不同的通讯终端进行传输，其中，多个终端分为：管理组，对应桥梁的管理层的终端，对应该组终端，GSM通信模块向其发送桥梁整体描述信息、紧急预警信息及故障未处理信息；运营维修组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息；系统数据分析组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送整体描述信息、紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息。
系统数据分析组将所有的数据进行分析和评估，并搭建适用于本桥梁的数据分析模型，因此，根据实时的数据及存储系统中的历史数据信息，可对本桥梁异常情况下的各传感器的阈值及临界值有适应性的调整，使其更符合本桥梁的实际工况。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种桥梁状态监测系统，其特征在于：包括数据采集系统、数据处理系统、数据存储系统、预警控制系统、GSM通信模块；
数据采集系统，包括设置于桥梁的桥面、桥底、桥面两侧、索塔等位置处的多个传感器，用于测定桥梁工作状态中的各个参数；
数据处理系统，与所述数据采集系统相连，对数据采集系统定时的发出工作指令，并将数据采集系统测得的电子数据进行处理；
数据存储系统，与数据处理系统相连，对数据处理系统实时测得的桥梁的状态参数进行存储；
预警控制系统，与数据处理系统相连，对经过数据处理系统转化处理后的数据信号进行分析评估，将非正常工况测得的数据进行剔除，并将超出正常范围的数据及其对应的可能的情况进行匹配；
GSM通信模块，与所述预警控制系统相连，将经过预警控制系统评估后的数据信息及该数据对应的可能情况发送至对应的终端上。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：所述数据采集系统包括：
静力水准仪，均匀的安装于桥梁上桥面的两侧，对桥梁两侧多点的相对高程的变化进行测定，进而得出桥梁多处的相对沉降；
测斜仪，沿着索塔由上至下均匀的安装有若干个，从而对索塔的斜率的变化进行测定；
应变计，包括埋入混凝土中的埋入式应变计及安装于桥梁上混凝土及钢结构表面的表面式应变计，从而对混凝土内部及桥梁的外表面上的多处进行应力的检测；
风速仪，一般安装于桥梁中部位置的两侧，对经过桥梁的空气的流速进行测定。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：还包括若干个沿桥梁的长度方向均匀布设的数据箱，散乱布置于桥梁上多处的传感器通过传输线与数据箱相连，所述数据箱中还设有无线通信模块，每个所述数据箱通过安装于数据箱中的无线通信模块与数据处理系统相连。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：所述预警控制系统中针对不同的传感器预设有相应的阈值及临界值，当数据处理系统中传来的数据超出临界值，可认定对应的传感器出现故障，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端；当数据处理系统中传来的数据超出阈值而不超出临界值，可认定该传感器对应位置处的桥梁结构出现异常，并将相应的传感器的位置编号及数据信息通过GSM通信模块发送至对应的终端。
5.根据权利要求4所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：所述预警控制系统对数据处理系统传来的数据信息分析后，将分析评估后的数据信息分为至少以下几种类型：
整体描述信息，桥梁整体的健康状况的描述；
紧急预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定会对桥梁结构造成较大影响或短时间内需要紧急处理的状况及其对应的数据信息；
初级预警信息，经数据预警系统分析评估后，认定程度较轻的情况及其对应的数据信息；
数据处理系统运行故障信息，经数据预警系统分析评估后，认定数据信息异常或不传送数据信息，可认定对应的传感器故障，对应的传感器的位置及相应的故障信息；
故障未处理信息，预警系统判定故障后一段时间内未进行处理，可再次发出故障未处理信息。
6.根据权利要求5所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：所述GSM通信模块根据权限的不同对与GSM通信模块相连的终端进行分类，多个终端分为：
管理组，对应桥梁的管理层的终端，对应该组终端，GSM通信模块向其发送桥梁整体描述信息、紧急预警信息及故障未处理信息；
运营维修组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息；
系统数据分析组，对应该组终端，GSM通信模块向其发送整体描述信息、紧急预警信息、初级预警信息、数据处理系统运行故障信息及故障未处理信息。
7.根据权利要求6所述的一种桥梁状态监测系统，其特征在于：所述系统数据分析组将所有的数据分析进行分析及评估，并结合数据存储系统中的历史信息，对各传感器的阈值及临界值进行调整。
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