CN110455474B - 一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法，包括：触发器、中心站、通信系统、供电设备和相机；触发器设置于桥梁支座上，包括竖直检测件和水平检测件，竖直检测件与支座的上钢板连接，水平检测件与支座的下钢板连接，用于检测支座的位移；相机固定于触发器附近，用于拍摄支座和触发器的状态；中心站与触发器和相机连接，用于传输触发器的触发信号和控制相机；通信系统与中心站通讯，用于将信号传输至监控中心；供电为中心站、通信系统和相机提供电源。本发明专利使用相机对支座及触发器的状态进行拍摄，管理人员可在监控中心直观地观察到触发器和支座的位置变化，通过触发器和支座的位置变化趋势，可以对支座提出变形预警，防患于未然。

Description

一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法

技术领域

本发明专利涉及桥梁检测或监测设备技术领域，尤其涉及一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法。

背景技术

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件，它能将桥梁上部结构的反力和变形(位移和转角)可靠的传递给桥梁下部结构。桥梁支座一般由橡胶材料制成，支座上下均设有钢板，即支座上钢板和支座下钢板。然而在使用过程中，由于设计、施工以及材料老化的原因，往往容易发生支座移位的情况。支座的移位容易造成支座脱空，便会增加局部承受的压力，再由于荷载的反复作用，导致梁板产生振动，最后使桥梁的使用性能受到破坏。因而，对桥梁支座移位过大的现象，必须予以及时的发现，进行复位处理。

现有技术中，支座位移的检测主要采用肉眼观察、影像技术、仪器测量等人工检测方法，如公开号为CN106383014A的中国发明专利申请于2017年02月08日公布了一种桥梁支座变形的全自动检测系统及方法，其通过在桥梁支座各部分设置多个MEMS倾角传感器，通过MEMS倾角传感器测量桥梁支座各部分的倾角变化，进而通过倾斜角度和传感器计算长度解算出桥梁支座对应位置的变形。该系统能够较为准确的获知支座变形量，然而其检测结果较为依赖数据分析，当系统工作异常时，无法保证检测数据的准确性，且无法达到及时报警的目的，且该系统的功耗较高，无法通过电池等设备长时间供电，在偏远无电的地方无法工作，且该设备造价较高，不便于大范围的推广应用，且该系统设备较多，且较为复杂，长期运行的稳定性较低，即更加容易出现故障，长期稳定性和可维护性较差。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种桥梁支座变形可视化预警系统与方法，实现支座位移超限可视化预警功能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案一方面为：一种桥梁支座变形可视化预警系统，包括：触发器、中心站、通信系统、供电设备和相机；

所述触发器设置于桥梁支座上，包括竖直检测件和水平检测件，所述竖直检测件与支座的上钢板连接，所述水平检测件与支座的下钢板连接，用于检测支座的位移；

所述相机用于拍摄支座和触发器的状态；

所述中心站与所述触发器和相机连接，用于传输所述触发器的触发信号和控制所述相机；

所述通信系统与所述中心站通讯，用于将信号传输至监控中心；所述供电设备与所述中心站、通信系统和相机连接，为所述中心站、通信系统和相机提供电源。

优选的，所述竖直检测件进一步包括：第一固定件、竖直探测杆和水平杆； 所述水平杆与所述竖直探测杆垂直设置，所述竖直探测杆与所述第一固定件连接，所述第一固定件固定于支座的上钢板上；所述水平检测件进一步包括：第二固定件、水平探测环，所述水平探测环与所述第二固定件连接，所述第二固定件固定于支座的下钢板上；所述竖直探测杆设置于所述水平探测环中，在支座上钢板或者下钢板水平移动时，所述竖直探测杆与所述水平探测环接触触发警报；所述水平杆设置在所述水平探测环的两侧，在支座上钢板或者下钢板竖直移动时，所述水平杆与所述水平探测环接触触发警报。

优选的，所述水平杆设置有两个，且在所述竖直探测杆上的位置可调节设置。

优选的，所述竖直探测杆上设置有刻度标记。

优选的，还包括连接件，所述连接件用于连接第一固定件与竖直探测杆，还用于连接第二固定件与水平探测环，所述连接件套设在所述第一固定件和第二固定件上，且所述连接件在所述第一固定件和第二固定件上的位置可调节设置。

优选的，所述第一固定件与所述第二固定件上设置有刻度标记。

优选的，所述触发器和所述相机设置有多组。

优选的，相机对支座的照片进行定期拍摄上传，以供管理人员查看。

优选的，所述供电设备为电池供电、风力发电或者光伏供电。

本发明另一方面，提供了一种桥梁支座变形可视化预警方法，具体包括以下步骤：

使用触发器对支座位移取样，检测支座位移是否超限；

当检测到支座位移超限时，触发器发送超限信号至中心站；

中心站控制设置在触发器处的相机对触发器进行拍照；

中心站将超限信号与相机拍摄的照片传输至监控中心，以便于管理人员或专业技术人员查看。

本发明的有益效果为：本发明采用简单的结构实现了支座位移超限报警功能，与现有人工检测相比较，大大减少了人工与设备的成本，而且使用相机对支座及触发器的状态进行拍摄，可直观的观察到触发器的位置变化，通过触发器位置变化趋势可以对支座变形提出变形预警，防患于未然。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中桥梁支座变形可视化预警系统的系统连接示意图；

图2为本发明实施例中触发器的结构示意图。

附图标记：10-触发器、11-竖直检测件、12-水平检测件、13-连接件、20-中心站、30-通信系统、40-供电设备、50-相机、111-第一固定件、112-竖直探测杆、113-水平杆、121-第二固定件、122-水平探测环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示的桥梁支座变形可视化预警系统，包括：触发器10、中心站20、通信系统30、供电设备40和相机50；

触发器10设置于桥梁支座上，包括竖直检测件11和水平检测件12，竖直检测件11与支座的上钢板连接，水平检测件12与支座的下钢板连接，用于检测支座的位移；

相机50固定于触发器10附近，用于拍摄支座和触发器10的状态；

中心站20与触发器10和相机50连接，用于传输触发器10的触发信号和控制相机50；

通信系统30与中心站20通讯，用于将信号传输至监控中心；供电设备40与中心站20、通信系统30和相机50连接，为中心站20、通信系统30和相机50提供电源。

在上述实施例中，触发器10的作用在于触发取样，获取支座位移超限的信号，并将超限信号传输给中心站20，中心站20控制相机50，相机用于拍摄支座位移超限的现场照片，再由中心站20将超限信号和照片通过通信系统30传输到监控中心，供电设备40则用于为整个系统提供电源。

具体的，如图2所示，竖直检测件11进一步包括：第一固定件111、竖直探测杆112和水平杆113； 水平杆113与竖直探测杆112垂直设置，竖直探测杆112与第一固定件111连接，第一固定件111固定于支座的上钢板上；水平检测件12进一步包括：第二固定件121、水平探测环122，水平探测环122与第二固定件121连接，第二固定件121固定于支座的下钢板上；竖直探测杆112设置于水平探测环122中，在支座上钢板或者下钢板水平移动时，竖直探测杆112与水平探测环122接触触发警报；水平杆113设置在水平探测环122的两侧，在支座上钢板或者下钢板竖直移动时，水平杆113与水平探测环122接触触发警报。通过水平探测环122的设置，使得竖直探测杆112与设置在竖直探测杆112上的水平杆113在自身发生移动时，或者水平探测环122与两者之间发生相对移动，一旦竖直探测杆112或者水平杆113与水平探测环122接触，即触发了报警信号。这里需要指出的是，水平探测环122的尺寸以及水平杆113与水平探测环122之间的距离根据不同桥梁支座的尺寸需求设计。

由于桥梁支座在不同季节、不同地理条件时，对于支座位移的要求不一，为了满足检测需求，水平杆113设置有两个，且在竖直探测杆112上的位置可调节设置。设置两条水平杆113可以调节两水平杆113之间的间距，还可以调节两根水平杆113分别距离水平探测环122的距离。这里的可调节设置可以为在竖直探测杆112上设置的孔位，通过穿过水平杆113的紧固件将水平杆113固定在竖直探测杆112上的不同高度的孔位以调节水平杆113，还可以设置水平杆113的端部穿过竖直探测杆112，通过开设在水平杆113端部的孔位使用紧固件穿过水平杆113端部将水平杆固定在竖直探测杆112上。

为了便于精确调节，请继续参照图2，竖直探测杆112上设置有刻度标记。

由于桥梁不同位置处的支座的形状会有可能会有不同的形状，为了在横向调整竖直探测杆112的位置，使之处于水平探测环122的指定位置处，如图2所示，本发明还包括连接件13，连接件13用于连接第一固定件111与竖直探测杆112，还用于连接第二固定件121与水平探测环122，连接件13套设在第一固定件111和第二固定件121上，且连接件13在第一固定件111和第二固定件121上的位置可调节设置。连接件13上设置有紧固件，通过紧固件的松紧使连接件13在第一固定件111或第二固定件121上移动。

同样的，为了精确调节，第一固定件111与第二固定件121上设置有刻度标记。

在实际应用过程中，触发器10和相机50设置有多组。如图1所示，本系统的中心站20可以对应多个触发器10和相机50，在对于重要程度较高的桥梁支座或者已经存在一定病害的桥梁支座，需同时设置设置相机50和触发器10，对于重要程度不高的支座，可以只安装触发器10，当发出警报时，可以派遣人员到报警的位置检查支座。通信系统30可以使用有线的方式或者无线的方式与中心站20连接，将中心站20收集的信息传输到监控中心，供管理人员或者专业技术人员查看。

在触发器10没有触发的情况下，相机50对支座的照片进行定期拍摄上传，以供管理人员查看。拍摄周期可以根据实际需要设定为每天、每周或者每月等，以便于长期观测支座变化，同时能够检测系统的工作状况。

作为上述实施例的优选，供电设备为电池供电、风力发电或者光伏供电。

本发明的另一方面，提供一种提供了一种桥梁支座变形可视化预警方法，具体包括以下步骤：

使用触发器10对支座位移取样，检测支座位移是否超限；

当检测到支座位移超限时，触发器10发送超限信号至中心站20；

中心站20控制设置在触发器处的相机50对触发器10进行拍照；这里需要指出的是，触发器10与相机50均与中心站20连接，由中心站20判断触发器10的工作状态，并控制相机50是否拍照。

中心站20将超限信号与相机50拍摄的照片传输至监控中心，以便于管理人员或专业技术人员查看。管理人员或者专业技术人员可以通过照片观察确认支座是否超限以及超限的程度，从而选择不同的对应策略。此外，这里需要指出的是，本系统中，中心站20可以对应多个触发器10和相机50，也可以对应一个触发器10和相机50，可以根据支座的重要程度安装触发器和相机，对于重要程度不高的支座，可以只安装触发器10，当发出报警时，再派遣人员到报警的位置检查支座。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，包括：触发器（10）、中心站（20）、通信系统（30）、供电设备（40）和相机（50）；

所述触发器（10）设置于桥梁支座上，包括竖直检测件（11）和水平检测件（12），所述竖直检测件（11）与支座的上钢板连接，所述水平检测件（12）与支座的下钢板连接，用于检测支座的位移；

所述相机（50）用于拍摄支座和触发器（10）的状态；

所述中心站（20）与所述触发器（10）和相机（50）连接，用于传输所述触发器（10）的触发信号和控制所述相机（50）；

所述通信系统（30）与所述中心站（20）通讯，用于将信号传输至监控中心；所述供电设备（40）与所述中心站（20）、通信系统（30）和相机（50）连接，为所述中心站（20）、通信系统（30）和相机（50）提供电源；

所述竖直检测件（11）进一步包括：第一固定件（111）、竖直探测杆（112）和水平杆（113）； 所述水平杆（113）与所述竖直探测杆（112）垂直设置，所述竖直探测杆（112）与所述第一固定件（111）连接，所述第一固定件（111）固定于支座的上钢板上；所述水平检测件（12）进一步包括：第二固定件（121）、水平探测环（122），所述水平探测环（122）与所述第二固定件（121）连接，所述第二固定件（121）固定于支座的下钢板上；所述竖直探测杆（112）设置于所述水平探测环（122）中，在支座上钢板或者下钢板水平移动时，所述竖直探测杆（112）与所述水平探测环（122）接触触发警报；所述水平杆（113）设置在所述水平探测环（122）的两侧，在支座上钢板或者下钢板竖直移动时，所述水平杆（113）与所述水平探测环（122）接触触发警报。

2.根据权利要求1所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，所述水平杆（113）设置有两个，且在所述竖直探测杆（112）上的位置可调节设置。

3.根据权利要求2所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，所述竖直探测杆（112）上设置有刻度标记。

4.根据权利要求1所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，还包括连接件（13），所述连接件（13）用于连接第一固定件（111）与竖直探测杆（112），还用于连接第二固定件（121）与水平探测环（122），所述连接件（13）套设在所述第一固定件（111）和第二固定件（121）上，且所述连接件（13）在所述第一固定件（111）和第二固定件（121）上的位置可调节设置。

5.根据权利要求4所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，所述第一固定件（111）与所述第二固定件（121）上设置有刻度标记。

6.根据权利要求1所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，所述触发器（10）和所述相机（50）设置有多组。

7.根据权利要求6所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，相机（50）对支座的照片进行定期拍摄上传，以供管理人员查看。

8.根据权利要求1所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，所述供电设备为市电供电、电池供电、风力发电或者光伏供电。

9.一种桥梁支座变形可视化预警方法，应用如权利要求1至8任一项所述的桥梁支座变形可视化预警系统，其特征在于，包括以下步骤：

使用触发器对支座位移取样，检测支座位移是否超限；

当检测到支座位移超限时，触发器发送超限信号至中心站；

中心站控制设置在触发器处的相机对触发器进行拍照；

中心站将超限信号与相机拍摄的照片传输至监控中心，以便于管理人员或专业技术人员查看。

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