CN111307191A - 一种声屏障螺栓松动快速检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：1）在声屏障的钢立柱（2）表面安装加速度传感标签（7）；2）利用RFID读写器（8）采集钢立柱（2）的加速度响应时程；3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱（2）的振动基频；4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动。本发明基于振动理论和无线射频识别技术，为螺栓松动检测提供了新的思路，既解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测，又可实现对大规模声屏障螺栓松动的快速检测，自动化水平高、操作方便、成本低、不会影响交通、有效保障检测人员的生命安全，具有重要的社会和经济效益。

Description

一种声屏障螺栓松动快速检测方法
技术领域
本发明属于工程结构养护/监测技术领域，具体涉及的是一种声屏障螺栓松动快速检测方法。
背景技术
公路、铁路等车辆行驶过程中会产生很大的噪声，对周边环境影响较大，因此，在途径建筑密集区一般会采用安装声屏障以减小噪声的影响。声屏障一般通过地脚螺栓与地面或桥梁连接，在长期振动荷载作用下，螺帽容易出现松动从而导致锚固力不足，可能产生声屏障设施倒塌造成事故。
目前，对于螺栓松动的检测方法一方面主要是人工检查，但这种方法速度慢、无法满足长距离检测需求，甚至影响交通和检测人员的生命安全；另一方面，主要通过在螺帽与被连接构件之间安装压电感应元件，监测螺栓在使用过程中螺杆的张力大小变化来判断螺栓是否松动，这种方法不仅要求垫片具有极大的抗压强度，而且安装垫片后反而会导致螺栓结构的强度发生改变，存在一定的安全隐患。
中国发明专利CN201910229125.4公开了一种基于RFID及位移传感器的高铁螺栓松动检测系统及方法，通过位移传动装置将螺栓的松动位移转换为直线位移，利用位移传感器获取直线位移数据，微处理器将接收到的直线位移数据与预设阈值比较，当超过预设阈值，则开启RFID读写器读取RFID标签，若存在与位移传感器对应的RFID标签，则通过通信模块向服务器发送包括直线位移数据及对应的RFID标签信息的第一告警信息，提示螺栓松动；若不存在，则微处理器向服务器发送RFID标签脱落的第二告警信息。
该专利公开的技术方案，需要在每一个螺栓上设置RFID标签和位移传动装置，在高铁车底设置RFID读写器、位移传感器、微处理器、通信模块及服务器，要满足RFID读写器、位移传感器及通信模块分别与微处理器连接，微处理器通过通信模块与服务器通信连接等各项连接。该方案虽然能够精确地检测各个螺栓的松动情况，但存在结构复杂、操作不方便、成本过高等缺陷，并不适用于对精度要求一般且长距离的声屏障螺栓松动检测过程。
发明内容
为克服现有技术存在的螺栓松动检测速度慢、无法满足长距离检测需求、结构复杂、成本过高等问题，本发明基于振动理论和无线射频识别技术（RFID），提出了一种螺栓松动的快速检测方法。RFID是自动识别技术的一种，通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术，通过无线通信结合数据访问技术，然后连接数据库系统，加以实现非接触式的双向通信，从而达到了识别的目的，用于数据交换，串联起一个极其复杂的系统。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：
1）在声屏障的钢立柱表面安装加速度传感标签；
2）利用RFID读写器采集钢立柱的加速度响应时程；
3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱的振动基频；
4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱的螺栓是否松动。
进一步的，步骤1）中所述的加速度传感标签是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给。
进一步的，步骤1）中所述的加速度传感标签通过焊接的方式安装在钢立柱的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围。
进一步的，步骤2）中所述的RFID读写器，工作频率大于900MHz，识别距离不小于10m。
进一步的，步骤2）中所述的RFID读写器安装在检测汽车或火车的车顶上。
进一步的，步骤4）中所述根据基频的变化判断钢立柱的螺栓是否松动，是当声屏障的地脚螺栓松动以后，钢立柱的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，钢立柱的振动基频会发生显著变化。
进一步的，步骤1）中所述的声屏障由屏障板、钢立柱、混凝土基础、螺杆、螺帽和锚固钢板组成，屏障板卡在两根钢立柱之间，钢立柱的下部通过螺杆、螺帽和锚固钢板与混凝土基础锚固，其中螺杆下部预埋在混凝土基础内，并穿过钢立柱和锚固钢板上的螺孔，通过螺帽拧紧实现锚固。
本发明所述检测方法的基本原理是，当声屏障的地脚螺栓松动以后，钢立柱的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，即钢立柱的振动基频会发生显著变化，通过测量钢立柱的加速度并解析振动基频，就能判断螺栓松动情况。
本发明具有以下积极的效果：
1）本发明利用振动理论和无线射频识别技术，为公路、铁路等声屏障设施的螺栓松动检测提供了一种新的方法。在识别系统中，通过电磁波实现电子标签的读写与通信，且基于RFID技术开发的加速度传感标签，无需电源供给，解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测。
2）本发明采用的RFID读写器识别距离远、且安装在检测汽车或火车的车顶上，可实现对大规模声屏障螺栓松动的快速检测，为保障基础设施安全提供技术支撑。
3）本发明的方法自动化水平高，操作方便，成本低，不会影响交通，有效保障检测人员的生命安全，具有重要的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明的声屏障螺栓松动快速检测示意图。
图中标号说明：1、屏障板，2、钢立柱，3、混凝土基础，4、螺杆，5、螺帽，6、锚固钢板，7、加速度传感标签，8、RFID读写器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一般声屏障由屏障板1、钢立柱2、混凝土基础3、螺杆4、螺帽5和锚固钢板6组成，屏障板1卡在两根钢立柱2之间，钢立柱2的下部通过螺杆4、螺帽5和锚固钢板6与混凝土基础3锚固，其中螺杆4下部预埋在混凝土基础3内，并穿过钢立柱2和锚固钢板6上的螺孔，通过螺帽5拧紧实现锚固。在振动荷载的反复作用下，螺帽5会出现松动从而导致锚固失效。此时钢立柱2的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，即钢立柱2的振动基频会发生显著变化，通过测量钢立柱2的加速度并解析振动基频，就能判断螺栓松动情况。
实施一种声屏障螺栓松动快速检测方法，包括如下步骤：
1）在声屏障的钢立柱2表面安装加速度传感标签7；
2）利用RFID读写器8采集钢立柱2的加速度响应时程；
3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱2的振动基频；
4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱2的螺栓是否松动，即从所测数据中筛选出基频明显偏低的加速度传感标签7对应的钢立柱2，再判断其螺栓是否松动。
上述方法中，步骤1）中所述的加速度传感标签7是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给，解决了传统无线传感的电源待机时长不足的难题，便于长期监测。
所述的加速度传感标签7可以通过焊接的方式安装在钢立柱2的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围，优选为1m-2m。钢立柱2的振动幅度一般会自上而下减小，此高度一方面可以准确测量钢立柱2振动时的加速度值；另一方面不仅方便安装，而且与检测汽车或火车车顶的高度相当，可以减小加速度传感标签7与安装在车顶上的RFID读写器8的直线距离，缩短信号传输距离和采集时间，加快检测速度。
上述方法中，步骤2）中所述的RFID读写器8，工作频率大于900MHz，识别距离不小于10m，确保检测车辆在不靠路边车道行驶的时候，也能采集到加速度响应时程，对于较窄的公路，甚至可以同时检测路两侧的声屏障螺栓。
所述的RFID读写器8安装在检测汽车或火车的车顶上，可实现对长距离声屏障螺栓松动的快速检测，不会影响交通，自动化程度高。
该方法中，螺栓松动时，钢立柱2的振动基频会影响相邻钢立柱的机械振动，因此可以每间隔1-2根钢立柱2安装加速度传感标签7，当从所测数据中筛选出基频明显偏低的钢立柱2时，可以对其相邻的两根钢立柱2也进行判断，看螺栓是否松动，在不影响检测效率的同时，进一步降低了成本。
本发明利用振动理论和无线射频识别技术，为公路、铁路等声屏障设施的螺栓松动检测提供了一种新的方法，并且可实现对大规模声屏障螺栓松动的快速检测，自动化水平高、操作方便、成本低，具有重要的社会和经济效益。
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 (7)

1.一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）在声屏障的钢立柱（2）表面安装加速度传感标签（7）；
2）利用RFID读写器（8）采集钢立柱（2）的加速度响应时程；
3）对采集的加速度响应时程实施时频分析，获得钢立柱（2）的振动基频；
4）对振动基频实施差异分析，根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动。
2.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤1）中所述的加速度传感标签（7）是一种基于无线射频识别技术的电子标签，工作时不需要电源供给。
3.根据权利要求2所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤1）中所述的加速度传感标签（7）通过焊接的方式安装在钢立柱（2）的表面，且安装位置为高于路面1m以上的范围。
4.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤2）中所述的RFID读写器（8），工作频率大于900MHz，识别距离不小于10m。
5.根据权利要求4所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤2）中所述的RFID读写器（8）安装在检测汽车或火车的车顶上。
6.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤4）中所述根据基频的变化判断钢立柱（2）的螺栓是否松动，是当声屏障的地脚螺栓松动以后，钢立柱（2）的地脚约束发生明显变化，会引起振动模态的改变，钢立柱（2）的振动基频会发生显著变化。
7.根据权利要求1所述的一种声屏障螺栓松动快速检测方法，其特征在于：步骤1）中所述的声屏障由屏障板（1）、钢立柱（2）、混凝土基础（3）、螺杆（4）、螺帽（5）和锚固钢板（6）组成，屏障板（1）卡在两根钢立柱（2）之间，钢立柱（2）的下部通过螺杆（4）、螺帽（5）和锚固钢板（6）与混凝土基础（3）锚固，其中螺杆（4）下部预埋在混凝土基础（3）内，并穿过钢立柱（2）和锚固钢板（6）上的螺孔，通过螺帽（5）拧紧实现锚固。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111947003A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 宁波思密德机电科技有限公司 一种全自动用于轴承加油脂及防尘盖的机械
CN112832551A (zh) * 2021-02-20 2021-05-25 北京广泰玉建筑工程有限公司 一种塑料大棚钢架稳定性检测加固设备
CN117173635A (zh) * 2023-09-20 2023-12-05 北京城建集团有限责任公司 一种机电模组运输跟踪方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101294891A (zh) * 2008-05-15 2008-10-29 中国建筑材料科学研究总院 一种检测玻璃幕墙松动和预测坠落风险的方法
CN105258836A (zh) * 2015-10-27 2016-01-20 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 监测螺栓状态的系统和方法
CN106031049A (zh) * 2013-12-30 2016-10-12 美卓流体控制有限公司 被动无线传感器
CN108195535A (zh) * 2017-12-22 2018-06-22 清华大学 基于非线性激振特征的螺栓结合部松动检测方法及系统
CN110006381A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 四川国软科技发展有限责任公司 基于rfid及位移传感器的高铁螺栓松动检测系统及方法
CN110866568A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 张菲菲 一种基于rfid的电力设备识别系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101294891A (zh) * 2008-05-15 2008-10-29 中国建筑材料科学研究总院 一种检测玻璃幕墙松动和预测坠落风险的方法
CN106031049A (zh) * 2013-12-30 2016-10-12 美卓流体控制有限公司 被动无线传感器
CN105258836A (zh) * 2015-10-27 2016-01-20 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 监测螺栓状态的系统和方法
CN108195535A (zh) * 2017-12-22 2018-06-22 清华大学 基于非线性激振特征的螺栓结合部松动检测方法及系统
CN110006381A (zh) * 2019-03-25 2019-07-12 四川国软科技发展有限责任公司 基于rfid及位移传感器的高铁螺栓松动检测系统及方法
CN110866568A (zh) * 2019-10-18 2020-03-06 张菲菲 一种基于rfid的电力设备识别系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
萧甬铁路有限责任公司: "《宁波站改建工程总结》", 30 November 2017, 中国铁道出版社 *
邹超英 邵永松: "《第四届全国高校土木工程专业大学生论坛成果与论文集》", 31 January 2018 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111947003A (zh) * 2020-08-25 2020-11-17 宁波思密德机电科技有限公司 一种全自动用于轴承加油脂及防尘盖的机械
CN112832551A (zh) * 2021-02-20 2021-05-25 北京广泰玉建筑工程有限公司 一种塑料大棚钢架稳定性检测加固设备
CN117173635A (zh) * 2023-09-20 2023-12-05 北京城建集团有限责任公司 一种机电模组运输跟踪方法及系统

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