CN112729892A - 一种桥梁结构健康监测系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种桥梁结构健康监测系统及其控制方法，系统包括数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、通信单元以及监测终端；其中，所述数据采集单元包括设置于桥梁上的加速度传感器、风速仪和压力传感器；所述数据处理单元包括ARM微处理器，其输入端与数据采集单元相连，输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连；所述数据存储单元的输入端与数据处理单元相连，输出端通过通信单元与监测终端相连；本发明通过所述监测系统实现了自动化实时定期检测，能够代替传统人力巡检，节省人力成本，减轻了人工劳动强降低了巡检人员工作的危险性，极大的提高了检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种桥梁结构健康监测系统及其控制方法。
背景技术
近年来，随着现代交通的高速发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也取得飞速发展。作为重要的城市基础设施，随之而来的是桥梁的病害检测问题，桥梁的稳定性与安全性事关人民群众的生命财产安全，日益增长的交通量及大型重货车，超重车过桥数量对桥梁的损害也在不断增加。当桥梁出现各种损坏，如果不及时进行修复和维修，会给道路交通带来极大的隐患。定期对桥面状况进行调查检测，并做出相应的维护措施，可以对早期出现的桥面病害及时发现及时处理，避免酿成重大交通事故。
传统的人工桥梁检测手段耗时耗力，效率低，检测方法单一。虽然目前国内外已经出现一些桥梁的自动化检测系统，但存在一定的不足，没有对桥梁的结构数据实时监测，对于车辆动态信息的识别能力尚不能达到较高精度，未结合车辆与桥梁变形信息进行建模分析，不能体现车桥联动的检测状态。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种桥梁结构健康监测系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种桥梁结构健康监测系统，包括数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、通信单元以及监测终端；其中，
所述数据采集单元包括设置于桥梁上的加速度传感器、风速仪和压力传感器；
所述数据处理单元包括ARM微处理器，其输入端与数据采集单元相连，输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连；
所述数据存储单元的输入端与数据处理单元的输出端相连，所述数据存储单元的输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连。
进一步的，所述数据处理单元通过采集电路分别与加速度传感器、风速仪以及压力传感器连接。
进一步的，所述采集电路包括依次连接的一、二级放大电路；
所述一级放大电路包括第一、第二、第三电阻、第一放大器、第一电容以及第一电源，所述第一放大器的负极端口通过第一电阻与数据采集单元的输出端口连接，所述第一放大器的正极端口通过第三电阻接地，所述第一放大器的输出端口通过第二电阻与第一放大器的负极端口相连，所述第一电容与第二电阻并联；
所述二级放大电路包括第四、第五、第六电阻以及第二放大器，所述第二放大器的负极端口通过第四电阻与第一放大器的输出端口相连，所述第二放大器的正极端口通过第五电阻接地，所述第二放大器的输出端口经第六电阻与第二放大器的负极端口连接。
进一步的，所述ARM微处理器为ARM Cortex-M3单片机。
进一步的，所述加速度传感器为ADXL357型加速度传感器，所述加速度传感器均匀并间隔的安装在桥梁的表面，用以采集桥梁振动时的速度参数。
进一步的，所述风速仪为DP-HFY-1A风向风速仪，安装在桥梁的中部位置，用以测定空气经过桥梁时的流速。
进一步的，所述压力传感器为MPX4250型压力传感器，安装在桥梁上桥面的两侧，用以测量静态下桥梁两侧受到的压力。
进一步的，所述通信单元包括终端计算机和5G模块。
一种桥梁结构健康监测系统的控制方法，包括以下步骤：
在桥梁的上表面均匀并间隔地安装加速度传感器，并于桥梁两侧安装压力传感器，桥梁中部安装风速仪；
对桥梁两侧在车辆通过时承受的压力进行数据采集，并在间隔时间内采集桥梁在振动时的加速度数据以及空气经过桥梁的流速数据；
将加速度传感器、压力传感器以及风速仪采集的桥梁状态数据发送给数据处理单元进行分析处理并与预留的预警阈值进行对比，当所述桥梁状态数据超过预警阈值时，所述数据处理单元通过通信单元发送预警信息至监控终端，由所述监控终端发出对应的维修指令，同时通过数据存储单元将桥梁的状态数据进行存储。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明中的一种桥梁结构健康监测系统及其控制方法可以实时监测桥梁数据，进行无缝、精确、可靠的融合。解决了目前传统监测过程中手段比较落后，还停留在单一要素的检测，无法将各个数据之间进行相互关联的问题。实现了自动化实时定期检测，能够代替传统人力巡检，节省人力成本，减轻了人工劳动强降低了巡检人员工作的危险性，极大的提高了检测效率。
附图说明
图1是实施例的系统结构示意图；
图2是实施例中采集电路电气连接示意图；
图3是实施例中数据采集单元的安装装置示意图；
图4是实施例中数据采集单元的安装装置横截面示意图。
图中：1、加速度传感器；2、风速仪；3、压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例来进一步说明本发明的具体内容。
一方面，本发明实施例提供了一种桥梁结构健康监测系统，如图1所示，包括数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、通信单元以及监测终端；所述数据采集单元包括设置于桥梁上的加速度传感器1、风速仪2和压力传感器3，用以采集桥梁的状态数据；
所述数据处理单元包括ARM微处理器，其输入端与数据采集单元相连，输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连，用以接收并处理桥梁与数据采集单元的状态数据；
所述数据存储单元的输入端与数据处理单元相连，输出端通过通信单元与监测终端相连，用以存储经数据处理单元处理后的状态数据；
所述监测终端用于接收所述数据处理单元发出的状态数据并发出对应的维修指令。
所述通信单元包括终端计算机和5G模块。
所述数据处理单元通过采集电路分别与加速度传感器1、风速仪2以及压力传感器3连接。
如图2所示所述采集电路包括依次连接的一、二级放大电路；
所述一级放大电路包括第一、第二、第三电阻、第一放大器、第一电容以及第一电源，所述第一放大器的负极端口通过第一电阻与数据采集单元的输出端口连接，所述第一放大器的正极端口通过第三电阻接地，所述第一放大器的输出端口通过第二电阻与第一放大器的负极端口相连，所述第一电容与第二电阻并联；
所述二级放大电路包括第四、第五、第六电阻以及第二放大器，所述第二放大器的负极端口通过第四电阻与第一放大器的输出端口相连，所述第二放大器的正极端口通过第五电阻接地，所述第二放大器的输出端口经第六电阻与第二放大器的负极端口连接。
所述ARM微处理器为ARM Cortex-M3单片机。
如图3、4所示，所述加速度传感器1为ADXL357型加速度传感器1，所述加速度传感器1均匀并间隔的安装在桥梁的表面，用以采集桥梁振动时的速度参数。所述风速仪2为DP-HFY-1A风向风速仪2，安装在桥梁的中部位置，用以测定空气经过桥梁时的流速。所述压力传感器3为MPX4250型压力传感器3，安装在桥梁上桥面的两侧，用以测量静态下桥梁两侧受到的压力。
另一方面，本发明的实施例提供了一种桥梁结构健康监测系统的控制方法，包括以下步骤：
在桥梁的上表面均匀并间隔地安装加速度传感器，并于桥梁两侧安装压力传感器，桥梁中部安装风速仪；
对桥梁两侧在车辆通过时承受的压力进行数据采集，并在间隔时间内采集桥梁在振动时的加速度数据以及空气经过桥梁的流速数据；
将加速度传感器、压力传感器以及风速仪采集的桥梁状态数据发送给数据处理单元进行分析处理并与预留的预警阈值进行对比，当所述桥梁状态数据超过预警阈值时，所述数据处理单元通过通信单元发送预警信息至监控终端，由所述监控终端发出对应的维修指令，同时通过数据存储单元将桥梁的状态数据进行存储。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种桥梁结构健康监测系统，其特征在于：包括数据采集单元、数据处理单元、数据存储单元、通信单元以及监测终端；其中，
所述数据采集单元包括设置于桥梁上的加速度传感器、风速仪和压力传感器；
所述数据处理单元包括ARM微处理器，其输入端与数据采集单元相连，输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连；
所述数据存储单元的输入端与数据处理单元的输出端相连，所述数据存储单元的输出端通过通信单元与监测终端的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述数据处理单元通过采集电路分别与数据采集单元中的加速度传感器、风速仪以及压力传感器连接。
3.根据权利要求2所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述采集电路包括依次连接的一、二级放大电路；
所述一级放大电路包括第一、第二、第三电阻、第一放大器、第一电容以及第一电源，所述第一放大器的负极端口通过第一电阻与数据采集单元的输出端口连接，所述第一放大器的正极端口通过第三电阻接地，所述第一放大器的输出端口通过第二电阻与第一放大器的负极端口相连，所述第一电容与第二电阻并联；
所述二级放大电路包括第四、第五、第六电阻以及第二放大器，所述第二放大器的负极端口通过第四电阻与第一放大器的输出端口相连，所述第二放大器的正极端口通过第五电阻接地，所述第二放大器的输出端口经第六电阻与第二放大器的负极端口连接。
4.根据权利要求3所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述第一放大器和第二放大器均采用LM358放大器芯片。
5. 根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述ARM微处理器为ARM Cortex-M3单片机。
6.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述加速度传感器为ADXL357型加速度传感器，所述加速度传感器均匀并间隔的安装在桥梁的表面。
7.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述风速仪为DP-HFY-1A风向风速仪，安装在桥梁的中部位置。
8.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述压力传感器为MPX4250型压力传感器，安装在桥梁上桥面的两侧。
9.根据权利要求1所述的桥梁结构健康监测系统，其特征在于：所述通信单元包括终端计算机和5G模块。
10.一种桥梁结构健康监测系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
在桥梁的上表面均匀并间隔地安装加速度传感器，并于桥梁两侧安装压力传感器，桥梁中部安装风速仪；
对桥梁两侧在车辆通过时承受的压力进行数据采集，并在间隔时间内采集桥梁在振动时的加速度数据以及空气经过桥梁的流速数据；
将加速度传感器、压力传感器以及风速仪采集的桥梁状态数据发送给数据处理单元进行分析处理并与预留的预警阈值进行对比，当所述桥梁状态数据超过预警阈值时，所述数据处理单元通过通信单元发送预警信息至监控终端，由所述监控终端发出对应的维修指令，同时通过数据存储单元将桥梁的状态数据进行存储。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113532772A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-22 | 积善云科技(武汉)有限公司 | 一种轨道交通桥梁状态实时在线监测预警方法、设备及存储介质 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN205862561U (zh) * | 2016-05-21 | 2017-01-04 | 山西省交通科学研究院 | 一种基于物联网的桥梁健康分布式监控系统 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113532772A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-22 | 积善云科技(武汉)有限公司 | 一种轨道交通桥梁状态实时在线监测预警方法、设备及存储介质 |
| CN113532772B (zh) * | 2021-07-15 | 2022-06-03 | 武汉锐进铁路发展有限公司 | 轨道交通桥梁状态实时在线监测预警方法、设备及介质 |
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