CN110926523A - 一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统 - Google Patents

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CN110926523A CN201910946961.4A CN201910946961A CN110926523A CN 110926523 A CN110926523 A CN 110926523A CN 201910946961 A CN201910946961 A CN 201910946961A CN 110926523 A CN110926523 A CN 110926523A
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Abstract

本发明公开了铁路桥梁技术领域的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，包括桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统和车载信息中心，桥梁安全监测数据采集系统包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪，桥梁附近设有监测站；本发明通过集成了桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统、车载信息中心等系统，实现了对桥梁结构的沉降、应力、振动、位移、温度分布等病害和参数的实时监测，根据病害的特点，采用基础差异性沉降和变位监测技术，实现梁体变形的实时监测，及时发现隐患，确保行车安全。

Description

一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统
技术领域
本发明涉及铁路桥梁技术领域，具体涉及一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统。
背景技术
运营高铁桥梁邻近有工程活动时，要求对可能影响到的桥梁基础做必要的水平向及竖向变形监测，这类监测通过建立精密测量控制网，利用全站仪、水准仪等设备进行测量监控；
对某些技术复杂的大型桥梁，为在结构危险萌芽阶段时提前预警，并为养护决策提供数据与信息支持，降低后期检修工作的难度及工作量，通过在桥梁建设初期加装传感器、摄像机等传感设备，建立集荷载源监测、结构监测、环境监测、报警与评估为一体的系统，监测内容涵盖了风速风向、环境温湿度、结构应变、结构温度、结构振动、挠度、转角、空间位移、梁缝位移、支座位移、视频等。其涵盖的技术包括：
结构传感技术：传感技术从最初的电阻应变片与拉线式位移计测量，发展到了现在的多类型智能传感，比如光纤传感、无线传感、基于生物的传感等。各类硬件发展完善，抗电磁干扰、稳定性与耐久性等指标逐渐达到实用要求。除对结构响应进行全方位实时监测(结构应变场、线形、位移、加速度等)，还可对结构环境(交通荷载、环境气象(温度、风速)等)进行有效监测。
检测、测试技术：电磁类、声发射类等各类型无损检测技术配合目视等常规检测手段，可实现结构的一般性能调查；荷载试验可针对特殊需求如结构的承载能力评估进行具体的结构性能测试和评价；基于环境振动的实时和长期监测数据为评判结构的时变特性如劣化过程等提供了必要数据；冲击振动与基于移动车辆快速测试的方法在工程实际中也有一定的应用。基于此，本发明设计了一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，包括桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统和车载信息中心，所述桥梁安全监测数据采集系统包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪，桥梁附近设有监测站，所述监测站中设有光纤传感分析仪，所述光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪的信号输出端均通过光纤与光纤传感分析仪的信号输入端电性连接，所述光纤传感分析仪的信号输出端与所述桥梁安全监测数据平台的信号输入端电性连接；
所述桥梁安全监测数据平台包括计算机以及不间断电源与以太网连接设备，所述计算机中装有分析处理桥梁数据的桥梁安全监测软件；
所述桥梁安全监测应用系统包括云平台服务器和桥梁安全数据分析软件，所述桥梁安全数据分析软件安装在云平台服务器上，所述桥梁安全监测应用系统包括安全感知预警、运维决策支持、全局安全评估和应急处理支持；
所述车载信息中心包括安装在列车上的通讯设备和列车原有的安全控制系。
优选的，具体步骤如下：
第一步，桥梁安全监测数据采集
通过实地考察勘测桥梁易发生病害的位置与需要监测的数据，载分项点在桥梁各个位置安装固定光纤传感器，所述桥梁安全监测数据采集系统是实际安装在桥梁上的设备集合，包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪以及相应的不间断电源与以太网连接设备，不同桥梁上安装的设备有所不同，以实际现场勘测情况为准；
所述光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪实时测量桥梁的各项数据，通过光纤连接到桥梁附近的监测站，再由监测站中的所述光纤传感分析仪对采集到的光信号数据进行解析并发送到桥梁安全监测数据平台；
第二步，桥梁安全监测数据处理
所述桥梁安全监测数据平台包括数据接入、数据解析、数据处理、数据存储、数据缓存和数据计算，对由所述桥梁安全监测数据采集系统发送来的数据接收并解析成通用的数据格式，再通过所述桥梁安全监测数据采集系统进行二次处理，以达到可以实时监测的效果，在桥梁安全监测数据平台数据变得直观可视，工作人员可以通过桥梁安全监测数据平台在桥梁现场观测桥梁各项数据，同时桥梁安全监测数据平台将得到的数据计算并缓存，最后通过以太网发送并储存到桥梁安全监测云平台，为桥梁安全监测应用系统实现桥梁安全感知与预警提供了支持；
第三步，桥梁安全监测应用
通过实时读取所述桥梁安全监测云平台的数据，将数据代入研究得到的安全感知预警模型、运维决策支持模型、全局安全评估模型、应急处置支持模型，结合历史数据，对比分析有无发生异常情况，已达到最短时间内发现问题，分析原因，解决问题的目的，在发现异常后将以最快速度将异常信息通知车载信息中心；
第四步，车载信息中心预警
所述车载信息中心包括TCMS、EOAS、PCU、TCU、BCU、BIDS和HADS，当桥梁发生异常情况时，由所述桥梁安全监测数据采集系统实时得到数据，经由监测站内的所述桥梁安全监测数据平台解析成通用可读的数据，通过云平台上的桥梁安全监测应用系统带入桥梁安全模型发现异常，将会及时通知车载信息中心安装通讯设备，把异常信息报告给列车，列车将根据异常原因对应对列车调控，达到桥梁安全感知与预警的最终目的。
优选的，所述项点包括桥梁温度监测、桥梁振动监测、桥梁应力监测、桥梁位移监测和桥梁沉降监测，所述桥梁温度监测的监测方法及测点布置为温度监测测点布置1个截面，测点布置在主跨跨中截面，主跨跨中截面通过所述温度计布置6个温度测点，所述温度计采用表面安装的方式，结构温度采用光纤温度传感器，所述光纤温度传感器通过内部敏感元件光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值。
优选的，所述桥梁振动监测的监测方法及测点布置为振动监测测点布置3个振动监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个监测截面通过加速度计布置1个横向和2个竖向振动测点，共计9个振动测点，所述加速度计采用表面安装的方式。
优选的，所述桥梁应力监测的监测方法及测点布置为应力监测测点布置3个监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个应力监测截面分别通过应变计布置6个应变计，所述应变计采用表面方式安装。
优选的，所述桥梁位移监测的监测方法及测点布置为支座监测测点布置4个位移监测截面，测点布置在桥梁梁端和桥墩支点，每个截面分别布置2个竖向振动测点，共计8个振动测点。
优选的，所述桥梁沉降监测的监测方法及测点布置为桥梁线性监测共布置6个挠度监测截面，全桥共10个测点、2个基点，测点布置在边跨跨中、主跨4分点和主跨跨中，每个截面分别布置2个测点，基点布置在主墩支点处，截面布置2个基点。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过集成了桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统、车载信息中心等系统，实现了对桥梁结构的沉降、应力、振动、位移、温度分布等病害和参数的实时监测，根据病害的特点，采用基础差异性沉降和变位监测技术，建立铁路基础-桥梁结构-轨道结构-列车的数值模型，结合静态采集的数据，实现梁体变形的实时监测，及时发现隐患，确保行车安全。
同时采用了光纤光栅传感器与光纤传感分析仪，光纤既是传感介质，又是传感信号传输通道，传输速率快，可以实现分布式、长距离的在线监测，性价比高，并且轻细柔韧安装方便、耐久性好、抗干扰，价格低廉，是未来信息化铁路必然的趋势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明结构示意图。
图2为本发明实施例结构示意图。
图3为本发明光纤传感测量系统接线图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，包括桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统和车载信息中心，桥梁安全监测数据采集系统包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪，桥梁附近设有监测站，监测站中设有光纤传感分析仪，光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪的信号输出端均通过光纤与光纤传感分析仪的信号输入端电性连接，光纤传感分析仪的信号输出端与桥梁安全监测数据平台的信号输入端电性连接；
桥梁安全监测数据平台包括计算机以及不间断电源与以太网连接设备，计算机中装有分析处理桥梁数据的桥梁安全监测软件；
桥梁安全监测应用系统包括云平台服务器和桥梁安全数据分析软件，桥梁安全数据分析软件安装在云平台服务器上，桥梁安全监测应用系统包括安全感知预警、运维决策支持、全局安全评估和应急处理支持；
车载信息中心包括安装在列车上的通讯设备和列车原有的安全控制系。
其中，项点包括桥梁温度监测、桥梁振动监测、桥梁应力监测、桥梁位移监测和桥梁沉降监测，桥梁温度监测的监测方法及测点布置为温度监测测点布置1个截面，测点布置在主跨跨中截面，主跨跨中截面通过温度计布置6个温度测点，温度计采用表面安装的方式，结构温度采用光纤温度传感器，光纤温度传感器通过内部敏感元件光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值。
桥梁振动监测的监测方法及测点布置为振动监测测点布置3个振动监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个监测截面通过加速度计布置1个横向和2个竖向振动测点，共计9个振动测点，加速度计采用表面安装的方式。
桥梁应力监测的监测方法及测点布置为应力监测测点布置3个监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个应力监测截面分别通过应变计布置6个应变计，应变计采用表面方式安装。
桥梁位移监测的监测方法及测点布置为支座监测测点布置4个位移监测截面，测点布置在桥梁梁端和桥墩支点，每个截面分别布置2个竖向振动测点，共计8个振动测点。
桥梁沉降监测的监测方法及测点布置为桥梁线性监测共布置6个挠度监测截面，全桥共10个测点、2个基点，测点布置在边跨跨中、主跨4分点和主跨跨中，每个截面分别布置2个测点，基点布置在主墩支点处，截面布置2个基点。
本实施例的一个具体应用为：还包括用户界面工作站、电子化人工巡检养护管理工作站、数据处理与控制服务器、实时数据库服务器、以太网交换机、磁盘录像机、振弦采集仪、索力采集仪、综合采集仪和振动采集仪，其特征在于：用户界面工作站和电子化人工巡检养护管理工作站的信号输出端均通过局域网与数据处理与控制服务器、实时数据库服务器以及以太网交换机的信号输出端电性连接，以太网交换机的信号输出端分别与磁盘录像机、振弦采集仪、索力采集仪、综合采集仪和振动采集仪的信号输入端电性连接，磁盘录像机的信号输出端电性连接有摄像头，振弦采集仪的信号输出端分别电性连接有应变计和温度计，索力采集仪的信号输出端电性连接有索力传感器，综合采集仪的信号输出端分别电性连接有直线位移传感器、风速风向检测仪、倾角仪和静力传感器，振动采集仪的信号输出端电性连接有加速度计。
由桥梁安全监测数据采集系统实时采集到桥梁的温度、位移、振动、应力、沉降等数据；再传输到桥梁安全监测数据平台进行数据接入、数据解析、数据处理、数据储存、数据缓存、数据计算；然后将处理后的数据在传送到桥梁安全监测应用系统分析和应用，带入相应模型进行评估，实现安全感知预警、运维决策支持、全局安全评估、应急处置支持的功能；最后将安全评估的结果反馈到车载信息中心，给列车运行提供支持，达到桥梁安全感知与预警的目的。
以最常见的32m简支梁桥为例，通过安装在桥梁上的光纤温度传感器测量温度、光纤位移传感器测量位移、光纤加速度传感器测量振动、光纤应变传感器测量应力、光纤静力水准仪测量沉降等设备实时测量桥梁的各项数据，通过光纤连接到桥梁附近的监测站，再由监测站中的光纤传感分析仪对采集到的光信号数据进行解析并发送到桥梁安全监测数据平台。
对由桥梁安全监测数据采集系统发送来的数据接收并解析成通用的数据格式，再通过系统进行二次处理，以达到可以实时监测的效果，在此平台数据变得直观可视，工作人员可以通过此平台在桥梁现场观测桥梁各项数据。同时此平台将得到的数据计算并缓存，最后通过以太网发送并储存到桥梁安全监测云平台，为桥梁安全监测应用系统实现桥梁安全感知与预警提供了支持。
通过实时读取桥梁安全监测云平台的数据，将数据代入研究得到的安全感知预警模型、运维决策支持模型、全局安全评估模型、应急处置支持模型，结合历史数据，对比分析有无发生异常情况，已达到最短时间内发现问题，分析原因，解决问题的目的。在发现异常后将以最快速度将异常信息通知车载信息中心。
当桥梁发生异常情况时，由桥梁安全监测数据采集系统实时得到数据，经由监测站内的桥梁安全监测数据平台解析成通用可读的数据，通过云平台上的桥梁安全监测应用系统带入桥梁安全模型发现异常，将会及时通知车载信息中心安装在通讯设备，把异常信息报告给列车，列车将根据异常原因对应对列车调控，达到桥梁安全感知与预警的最终目的。
桥梁安全监测数据采集系统主要由安装在桥梁上的光纤传感器与放置在监测站的光纤传感分析仪以及连接他们的若干光纤组成。
通过实地考察勘测桥梁易发生病害的位置与需要监测的数据，载分项点在桥梁各个位置安装固定光纤光栅传感器，并用光纤连接到桥梁监测站，实现实时采集数据的功能。
项点包括桥梁温度监测、桥梁振动监测、桥梁应力监测、桥梁位移监测和桥梁沉降监测，桥梁温度监测的监测方法及测点布置为温度监测测点布置1个截面，测点布置在主跨跨中截面，主跨跨中截面通过温度计布置6个温度测点，温度计采用表面安装的方式，结构温度采用光纤温度传感器，光纤温度传感器通过内部敏感元件光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值。
桥梁振动监测的监测方法及测点布置为振动监测测点布置3个振动监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个监测截面通过加速度计布置1个横向和2个竖向振动测点，共计9个振动测点，加速度计采用表面安装的方式。
桥梁应力监测的监测方法及测点布置为应力监测测点布置3个监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个应力监测截面分别通过应变计布置6个应变计，应变计采用表面方式安装。
桥梁位移监测的监测方法及测点布置为支座监测测点布置4个位移监测截面，测点布置在桥梁梁端和桥墩支点，每个截面分别布置2个竖向振动测点，共计8个振动测点。
桥梁沉降监测的监测方法及测点布置为桥梁线性监测共布置6个挠度监测截面，全桥共10个测点、2个基点，测点布置在边跨跨中、主跨4分点和主跨跨中，每个截面分别布置2个测点，基点布置在主墩支点处，截面布置2个基点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，包括桥梁安全监测数据采集系统、桥梁安全监测数据平台、桥梁安全监测应用系统和车载信息中心，其特征在于：所述桥梁安全监测数据采集系统包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪，桥梁附近设有监测站，所述监测站中设有光纤传感分析仪，所述光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪的信号输出端均通过光纤与光纤传感分析仪的信号输入端电性连接，所述光纤传感分析仪的信号输出端与所述桥梁安全监测数据平台的信号输入端电性连接；
所述桥梁安全监测数据平台包括计算机以及不间断电源与以太网连接设备，所述计算机中装有分析处理桥梁数据的桥梁安全监测软件；
所述桥梁安全监测应用系统包括云平台服务器和桥梁安全数据分析软件，所述桥梁安全数据分析软件安装在云平台服务器上，所述桥梁安全监测应用系统包括安全感知预警、运维决策支持、全局安全评估和应急处理支持；
所述车载信息中心包括安装在列车上的通讯设备和列车原有的安全控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于，具体步骤如下：
第一步，桥梁安全监测数据采集
通过实地考察勘测桥梁易发生病害的位置与需要监测的数据，载分项点在桥梁各个位置安装固定光纤传感器，所述桥梁安全监测数据采集系统是实际安装在桥梁上的设备集合，包括光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪以及相应的不间断电源与以太网连接设备，不同桥梁上安装的设备有所不同，以实际现场勘测情况为准；
所述光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器和光纤静力水准仪实时测量桥梁的各项数据，通过光纤连接到桥梁附近的监测站，再由监测站中的所述光纤传感分析仪对采集到的光信号数据进行解析并发送到桥梁安全监测数据平台；
第二步，桥梁安全监测数据处理
所述桥梁安全监测数据平台包括数据接入、数据解析、数据处理、数据存储、数据缓存和数据计算，对由所述桥梁安全监测数据采集系统发送来的数据接收并解析成通用的数据格式，再通过所述桥梁安全监测数据采集系统进行二次处理，以达到可以实时监测的效果，在桥梁安全监测数据平台数据变得直观可视，工作人员可以通过桥梁安全监测数据平台在桥梁现场观测桥梁各项数据，同时桥梁安全监测数据平台将得到的数据计算并缓存，最后通过以太网发送并储存到桥梁安全监测云平台，为桥梁安全监测应用系统实现桥梁安全感知与预警提供了支持；
第三步，桥梁安全监测应用
通过实时读取所述桥梁安全监测云平台的数据，将数据代入研究得到的安全感知预警模型、运维决策支持模型、全局安全评估模型、应急处置支持模型，结合历史数据，对比分析有无发生异常情况，已达到最短时间内发现问题，分析原因，解决问题的目的，在发现异常后将以最快速度将异常信息通知车载信息中心；
第四步，车载信息中心预警
所述车载信息中心包括TCMS、EOAS、PCU、TCU、BCU、BIDS和HADS，当桥梁发生异常情况时，由所述桥梁安全监测数据采集系统实时得到数据，经由监测站内的所述桥梁安全监测数据平台解析成通用可读的数据，通过云平台上的桥梁安全监测应用系统带入桥梁安全模型发现异常，将会及时通知车载信息中心安装通讯设备，把异常信息报告给列车，列车将根据异常原因对应对列车调控，达到桥梁安全感知与预警的最终目的。
3.根据权利要求2所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于：所述项点包括桥梁温度监测、桥梁振动监测、桥梁应力监测、桥梁位移监测和桥梁沉降监测，所述桥梁温度监测的监测方法及测点布置为温度监测测点布置1个截面，测点布置在主跨跨中截面，主跨跨中截面通过所述温度计布置6个温度测点，所述温度计采用表面安装的方式，结构温度采用光纤温度传感器，所述光纤温度传感器通过内部敏感元件光纤光栅所反射的光信号中心波长移动量来检测温度值。
4.根据权利要求3所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于：所述桥梁振动监测的监测方法及测点布置为振动监测测点布置3个振动监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个监测截面通过加速度计布置1个横向和2个竖向振动测点，共计9个振动测点，所述加速度计采用表面安装的方式。
5.根据权利要求2所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于：所述桥梁应力监测的监测方法及测点布置为应力监测测点布置3个监测截面，测点布置在主墩支点截面和主跨跨中截面，每个应力监测截面分别通过应变计布置6个应变计，所述应变计采用表面方式安装。
6.根据权利要求2所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于：所述桥梁位移监测的监测方法及测点布置为支座监测测点布置4个位移监测截面，测点布置在桥梁梁端和桥墩支点，每个截面分别布置2个竖向振动测点，共计8个振动测点。
7.根据权利要求2所述的一种复杂恶劣条件下高速铁路桥梁安全感知与预警系统，其特征在于：所述桥梁沉降监测的监测方法及测点布置为桥梁线性监测共布置6个挠度监测截面，全桥共10个测点、2个基点，测点布置在边跨跨中、主跨4分点和主跨跨中，每个截面分别布置2个测点，基点布置在主墩支点处，截面布置2个基点。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111457889A (zh) * 2020-06-02 2020-07-28 中际物联科技（深圳）有限公司 一种光纤静力水准监测地铁隧道沉降的方法
CN112233408A (zh) * 2020-09-28 2021-01-15 青海绿能数据有限公司 一种新能源大数据远程传输总线系统
CN112611442A (zh) * 2020-11-26 2021-04-06 中国科学院合肥物质科学研究院 基于轨道伴行光缆的铁路桥梁健康监测方法和系统
CN112815912A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中冶建筑研究总院有限公司 一种用于检测桥梁的竖向位移的装置和方法
CN113008154A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种桥梁安全监测的光纤传感系统
CN113804258A (zh) * 2021-09-27 2021-12-17 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质
CN114216512A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 哈尔滨工业大学 一种严寒地区箱梁蒸养制造全过程质量监控智能系统
CN114235201A (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 哈尔滨工业大学 一种植入智能基因的箱梁蒸养制造热力场监控系统和方法
CN114413832A (zh) * 2021-12-02 2022-04-29 中国通信建设第三工程局有限公司 一种基于光纤传感的道路监测系统及方法
CN114577102A (zh) * 2022-02-25 2022-06-03 四川交大工程检测咨询有限公司 桥梁多点同步移动实时监测方法、系统及可读存储介质
CN114615250A (zh) * 2022-03-17 2022-06-10 重庆益尔感知数据研究院有限公司 一种油气储藏场站安全监测系统及监测方法
CN114623799A (zh) * 2022-02-10 2022-06-14 广州大铁锐威科技有限公司 结构健康监测数据异常预警方法、系统、装置及存储介质
CN114812660A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 新疆北新路桥集团股份有限公司 一种桥梁安全监测装置
CN116296000A (zh) * 2023-02-24 2023-06-23 温州金丽温高速公路东延线有限公司 一种挂篮悬浇自动化监测系统与方法
CN117871835A (zh) * 2024-03-11 2024-04-12 武汉理工大学 智能混凝土、智能混凝土的自感知方法、设备及存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101770213A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 北京铁科海联数码技术有限公司 一种桥梁无线监测与安全评估及报警方法
CN101916507A (zh) * 2010-08-10 2010-12-15 广东省建筑科学研究院 桥梁健康监测系统
CN102162773A (zh) * 2010-12-24 2011-08-24 广州工程总承包集团有限公司 基于无线通信技术的集群式桥梁健康实时监测系统及方法
CN102980782A (zh) * 2012-06-13 2013-03-20 南京大学 桥梁和重大基础设施结构安全监测及预警的异构传感器网络与方法
CN105719034A (zh) * 2014-12-03 2016-06-29 中国铁路总公司 高速铁路桥梁评估预警系统
CN205664875U (zh) * 2016-06-07 2016-10-26 山西省交通科学研究院 一种基于scada的桥梁健康监测系统
CN206563898U (zh) * 2017-03-20 2017-10-17 中铁西南科学研究院有限公司 一种可自动采集数据并进行综合管理的桥梁监测系统
CN107817743A (zh) * 2017-10-20 2018-03-20 成都上甲光电科技有限公司 一种桥梁安全在线监控系统
CN207832236U (zh) * 2018-01-03 2018-09-07 清华大学合肥公共安全研究院 一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统
CN109905416A (zh) * 2017-12-07 2019-06-18 杭州真气环保科技有限公司 一种城市空气质量智能调度系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101770213A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 北京铁科海联数码技术有限公司 一种桥梁无线监测与安全评估及报警方法
CN101916507A (zh) * 2010-08-10 2010-12-15 广东省建筑科学研究院 桥梁健康监测系统
CN102162773A (zh) * 2010-12-24 2011-08-24 广州工程总承包集团有限公司 基于无线通信技术的集群式桥梁健康实时监测系统及方法
CN102980782A (zh) * 2012-06-13 2013-03-20 南京大学 桥梁和重大基础设施结构安全监测及预警的异构传感器网络与方法
CN105719034A (zh) * 2014-12-03 2016-06-29 中国铁路总公司 高速铁路桥梁评估预警系统
CN205664875U (zh) * 2016-06-07 2016-10-26 山西省交通科学研究院 一种基于scada的桥梁健康监测系统
CN206563898U (zh) * 2017-03-20 2017-10-17 中铁西南科学研究院有限公司 一种可自动采集数据并进行综合管理的桥梁监测系统
CN107817743A (zh) * 2017-10-20 2018-03-20 成都上甲光电科技有限公司 一种桥梁安全在线监控系统
CN109905416A (zh) * 2017-12-07 2019-06-18 杭州真气环保科技有限公司 一种城市空气质量智能调度系统
CN207832236U (zh) * 2018-01-03 2018-09-07 清华大学合肥公共安全研究院 一种基于连续箱梁桥的新型桥梁健康监测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王忠英等: "高速列车运行环境监测预警系统线性WSN初步研究", 《第十二届中国智能交通年会大会论文集》 *

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111457889A (zh) * 2020-06-02 2020-07-28 中际物联科技（深圳）有限公司 一种光纤静力水准监测地铁隧道沉降的方法
CN111457889B (zh) * 2020-06-02 2022-07-12 中际物联科技（深圳）有限公司 一种光纤静力水准监测地铁隧道沉降的方法
CN112233408A (zh) * 2020-09-28 2021-01-15 青海绿能数据有限公司 一种新能源大数据远程传输总线系统
CN112611442A (zh) * 2020-11-26 2021-04-06 中国科学院合肥物质科学研究院 基于轨道伴行光缆的铁路桥梁健康监测方法和系统
CN112815912B (zh) * 2020-12-31 2022-04-29 中冶建筑研究总院有限公司 一种用于检测桥梁的竖向位移的装置和方法
CN112815912A (zh) * 2020-12-31 2021-05-18 中冶建筑研究总院有限公司 一种用于检测桥梁的竖向位移的装置和方法
CN114812660A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 新疆北新路桥集团股份有限公司 一种桥梁安全监测装置
CN113008154A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种桥梁安全监测的光纤传感系统
CN113008154B (zh) * 2021-02-26 2022-10-14 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种桥梁安全监测的光纤传感系统
CN113804258A (zh) * 2021-09-27 2021-12-17 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质
CN113804258B (zh) * 2021-09-27 2023-08-04 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种车轨桥的智能监测系统、方法、设备和存储介质
CN114413832A (zh) * 2021-12-02 2022-04-29 中国通信建设第三工程局有限公司 一种基于光纤传感的道路监测系统及方法
CN114413832B (zh) * 2021-12-02 2023-12-15 中国通信建设第三工程局有限公司 一种基于光纤传感的道路监测系统及方法
CN114235201A (zh) * 2021-12-16 2022-03-25 哈尔滨工业大学 一种植入智能基因的箱梁蒸养制造热力场监控系统和方法
CN114216512A (zh) * 2021-12-16 2022-03-22 哈尔滨工业大学 一种严寒地区箱梁蒸养制造全过程质量监控智能系统
CN114623799A (zh) * 2022-02-10 2022-06-14 广州大铁锐威科技有限公司 结构健康监测数据异常预警方法、系统、装置及存储介质
CN114623799B (zh) * 2022-02-10 2024-03-08 广州大铁锐威科技有限公司 结构健康监测数据异常预警方法、系统、装置及存储介质
CN114577102A (zh) * 2022-02-25 2022-06-03 四川交大工程检测咨询有限公司 桥梁多点同步移动实时监测方法、系统及可读存储介质
CN114615250A (zh) * 2022-03-17 2022-06-10 重庆益尔感知数据研究院有限公司 一种油气储藏场站安全监测系统及监测方法
CN114615250B (zh) * 2022-03-17 2023-09-01 重庆益尔感知数据研究院有限公司 一种油气储藏场站安全监测系统及监测方法
CN116296000A (zh) * 2023-02-24 2023-06-23 温州金丽温高速公路东延线有限公司 一种挂篮悬浇自动化监测系统与方法
CN117871835A (zh) * 2024-03-11 2024-04-12 武汉理工大学 智能混凝土、智能混凝土的自感知方法、设备及存储介质

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