CN114001993A - 一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，通过采用检测装置实时监控检测桥梁的安全状态，并将测量的数据传递至数据处理部中进行处理，之后得出桥梁的安全情况，再将桥梁的安全情况传递至自动限行装置内，由自动限行装置对通过桥梁的车辆进行限行，以及时应对桥梁出现的问题，避免因处理不及时导致桥梁存在的问题严重化甚至于出现垮塌的现象。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁安全检测领域，尤其涉及一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统。
背景技术
现代化大型桥梁是交通主干道的重要节点，对交通运输发展具有重大影响，是国家、地区经济发展与技术进步的象征。然而，由于缺乏大桥结构整体性的安全监测系统，对结构状态的任何异常不能及时发现，若发生安全事故，将会造成巨大的经济损失和不良社会影响。因此急需搭建桥梁实时在线监测软件平台，为养护和管理单位提供长期的实时监测数据具有重要意义。现有的桥梁检测评定系统在对桥梁情况进行监测时，不能及时自动采取措施应对，容易导致桥梁存在的问题加剧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，用以解决传统的监测评定系统无法及时自动做出相应措施应对桥梁出现的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，应用于桥梁的监测工作上，所述基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统包括：
检测装置，所述检测装置包括重力检测部、应变检测部、振动检测部；其中，所述重力检测部设置于桥梁的出入口位置，所述重力检测部以及所述应变检测部均设置于桥梁的中部；
数据处理部，所述数据处理部于所述检测装置信息传输连接，所述数据处理部用于对所述检测装置检测的数据进行计算分析；
自动限行装置，所述自动限行装置设置于桥梁出入口出，所述自动限行装置用于根据所述数据处理部计算分析后的结果对驶入桥梁上的车辆进行限制。
在一个实施例中，所述自动限行装置包括出入口计重装置、入口自动限行杆。
在一个实施例中，所述数据处理部包括峰值判断模块、峰值统计模块、峰值计算模块、峰值对比模块；
其中，所述峰值判断模块首先对所述检测装置测量的数据进行峰值判断选取，筛除干扰峰值，选出正确峰值；
所述峰值统计模块统计记录所述峰值判断模块筛选的正确峰值；
所述峰值计算模块用于对所述峰值统计模块统计记录的峰值进行处理；
所述峰值对比模块用于将所述峰值计算模块计算所得的结果与正常值进行对比，得出最终决定。
在一个实施例中，所述峰值判断模块的判断方法为通过计算峰值与峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率，将计算出的斜率与正常斜率进行对比，判断峰值情况。
在一个实施例中，所述基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统的工作过程包括以下步骤：
S1、测量装置测量桥梁各项数据；
S2、数据处理部对测量装置测量的数据进行处理；
S3、将数据处理部处理后的数据与正常值进行对比，得出桥梁安全健康情况；
S4、自动限行装置根据所述数据处理部得出的桥梁安全健康情况对通行的车辆进行限流，确保桥梁安全运行。
在一个实施例中，步骤S1中的桥梁各项数据包括通过车辆的重量M、桥梁形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F。
在一个实施例中，步骤S2包括：
S21、数据峰值判断，首先选取数据波形的第一峰值，计算第一峰值与第一峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率k，将斜率k与正常斜率k1之间进行对比，倘若k>k1，则说明所述第一峰值为异常干扰峰值，将第一峰值左右0.05秒范围内的波形认定为干扰区域，在干扰区域外选取第二峰值，重复上述步骤，直至得出的斜率k<k1，记录波形正确的波峰峰值，将波峰峰值除以通过车辆的重量M，得出波峰峰值系数；
S22、将波峰峰值左右0.04秒内的范围内求积分，同时将求得的积分除以0.08，得出平均峰值，将平均峰值除以通过车辆的重量M，得出平均峰值系数；
S23、重复上述步骤S21、S22，记录多组波峰峰值系数与平均峰值系数，将记录的多组波峰峰值系数进行求均值，得出波峰对比值；将记录的多组平均峰值系数进行求均值，得出平均对比值。
在一个实施例中，步骤S4中自动限行装置根据数据处理部得出的桥梁安全健康情况，将按照危险等级由低至高分别执行不限行、限行25％车流、限流50％车流、完全限制通行四个措施。
本发明实施例中上述的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，通过采用检测装置实时监控检测桥梁的安全状态，并将测量的数据传递至数据处理部中进行处理，之后得出桥梁的安全情况，再将桥梁的安全情况传递至自动限行装置内，由自动限行装置对通过桥梁的车辆进行限行，以及时应对桥梁出现的问题，避免因处理不及时导致桥梁存在的问题严重化甚至于出现垮塌的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例提供的基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统工作原理图；
图2为桥梁形变量L形成随着时间t变化而变化的曲线示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施例提供了一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，包括检测装置、数据处理部、自动限行装置。检测装置包括重力检测部、应变检测部、振动检测部；其中，重力检测部设置于桥梁的出入口位置，重力检测部以及应变检测部均设置于桥梁的中部。数据处理部于检测装置信息传输连接，数据处理部用于对检测装置检测的数据进行计算分析。自动限行装置设置于桥梁出入口出，自动限行装置用于根据数据处理部计算分析后的结果对驶入桥梁上的车辆进行限制。
本发明提供的基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，通过采用检测装置实时监控检测桥梁的安全状态，并将测量的数据传递至数据处理部中进行处理，之后得出桥梁的安全情况，再将桥梁的安全情况传递至自动限行装置内，由自动限行装置对通过桥梁的车辆进行限行，以及时应对桥梁出现的问题，避免因处理不及时导致桥梁存在的问题严重化甚至于出现垮塌的现象。
在一个实施例中，自动限行装置包括出入口计重装置、入口自动限行杆。出入口计重装置以及入口自动限行杆相互配合，控制进入到桥梁上的车辆的总重量，保证桥梁在存在问题时，及时限流，减轻桥梁的负担，避免桥梁的存在的问题加剧。
在一个实施例中，数据处理部包括峰值判断模块、峰值统计模块、峰值计算模块、峰值对比模块；
其中，峰值判断模块首先对检测装置测量的数据进行峰值判断选取，筛除干扰峰值，选出正确峰值；
峰值统计模块统计记录峰值判断模块筛选的正确峰值；
峰值计算模块用于对峰值统计模块统计记录的峰值进行处理；
峰值对比模块用于将峰值计算模块计算所得的结果与正常值进行对比，得出最终决定。
在一个实施例中，峰值判断模块的判断方法为通过计算峰值与峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率，将计算出的斜率与正常斜率进行对比，判断峰值情况。
在一个实施例中，基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统的工作过程包括以下步骤：
S1、测量装置测量桥梁各项数据；
S2、数据处理部对测量装置测量的数据进行处理；
S3、将数据处理部处理后的数据与正常值进行对比，得出桥梁安全健康情况；
S4、自动限行装置根据数据处理部得出的桥梁安全健康情况对通行的车辆进行限流，确保桥梁安全运行。
在一个实施例中，步骤S1中的桥梁各项数据包括通过车辆的重量M、桥梁形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F。
在一个实施例中，步骤S2包括：
S21、数据峰值判断，首先选取数据波形的第一峰值，计算第一峰值与第一峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率k，将斜率k与正常斜率k1之间进行对比，倘若k>k1，则说明第一峰值为异常干扰峰值，将第一峰值左右0.05秒范围内的波形认定为干扰区域，在干扰区域外选取第二峰值，重复上述步骤，直至得出的斜率k<k1，记录波形正确的波峰峰值，将波峰峰值除以通过车辆的重量M，得出波峰峰值系数；
S22、将波峰峰值左右0.04秒内的范围内求积分，同时将求得的积分除以0.08，得出平均峰值，将平均峰值除以通过车辆的重量M，得出平均峰值系数；
S23、重复上述步骤S21、S22，记录多组波峰峰值系数与平均峰值系数，将记录的多组波峰峰值系数进行求均值，得出波峰对比值；将记录的多组平均峰值系数进行求均值，得出平均对比值。
在一个实施例中，步骤S4中自动限行装置根据数据处理部得出的桥梁安全健康情况，将按照危险等级由低至高分别执行不限行、限行25％车流、限流50％车流、完全限制通行四个措施。
具体工作过程如下：
首先，检测装置检测车辆通过桥梁时的数据，此处数据包括通过车辆的重量M、桥梁形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F等。其中桥梁形变量L与桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F均可作为评判桥梁健康情况的依据，此处仅以桥梁形变量L作为例子，其余(桥梁形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F等)判断依据均可采用此法；
将检测装置检测出的通过车辆的重量M以及桥梁形变量L输入到数据处理部内，桥梁形变量L(单位mm)形成随着时间t变化而变化的曲线，其图像如图2所示；
之后进行数据峰值判断，首先选取数据波形的第一峰值，计算第一峰值与第一峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率k，将斜率k与正常斜率k1之间进行对比，倘若k>k1，则说明第一峰值为异常干扰峰值，将第一峰值左右0.05秒范围内的波形认定为干扰区域，在干扰区域外选取第二峰值，重复上述步骤，直至得出的斜率k<k1，记录波形正确的波峰峰值，将波峰峰值除以通过车辆的重量M，得出波峰峰值系数τ1；
将波峰峰值左右0.04秒内的范围内求积分，同时将求得的积分除以0.08，得出平均峰值，将平均峰值除以通过车辆的重量M(单位为kg)，得出平均峰值系数，具体采用如下公式：
其中，τ2为平均峰值系数，t1为波峰峰值系数τ1所对应的时间点，L(t)为桥梁形变量L随着时间t变化的函数；
测量多组数据，得出多组τ1与τ2，并求出多组τ1的平均值τ1′(波峰对比值)，以及多组τ2的平均值τ2′(平均对比值)；
将算出的τ1′与τ2′分别除以τ(正常对比值，正常对比值为桥梁正常情况下单位重量物体经过桥梁时，桥梁产生的最大形变量)，得出Va1(波峰峰值对比值)以及Va2(平均峰值对比值)；
根据Va1波峰峰值对比值)以及Va2(平均峰值对比值)的大小套用到下表中即可得出桥梁的安全健康情况。
| 实测V<sub>a</sub>值大小 | 结论 | 安全等级 |
| V<sub>a</sub>≤1 | 桥梁正常安全 | A |
| 1.3≥V<sub>a</sub>＞1 | 桥梁形变量较小 | B |
| 1.6≥V<sub>a</sub>＞1.3 | 桥梁出现中等形变 | C |
| V<sub>a</sub>＞1.6 | 桥梁出现严重形变 | D |
将Va1(波峰峰值对比值)以及Va2(平均峰值对比值)套入到上述表格中，得出相应的结论，并综合二者得出最终的桥梁安全等级。
倘若桥梁安全等级为A级时，自动限行装置执行不限行，例行由自动监测装置进行监测；
若桥梁安全等级为B级时，自动限行装置执行限行25％车流，并加强对桥梁的监测；
若桥梁安全等级为C级时，自动限行装置执行限行50％车流，并启动人工对桥梁进行监测评定工序；
若桥梁安全等级为D级时，自动限行装置执行完全限流，限制车辆驶入桥梁，同时需要对桥梁做全面检查，找出桥梁存在的问题，并对桥梁进行修复。
综上，本发明实施例可在检测评定桥梁健康状况的过程中，自动排除外界干扰波峰，提高评定准确度，避免外界杂波干扰。同时采用平均峰值与波峰峰值两种计算方法对桥梁进行评定，进一步提高评定准确度。并同时对桥梁的形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F一起检测，排除单一数据的不准确性。并根据检测评定的结果及时通过自动限行装置对车流进行相应的限行，避免桥梁情况进一步恶化。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于，所述基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统包括：
检测装置，所述检测装置包括重力检测部、应变检测部、振动检测部；其中，所述重力检测部设置于桥梁的出入口位置，所述重力检测部以及所述应变检测部均设置于桥梁的中部；
数据处理部，所述数据处理部于所述检测装置信息传输连接，所述数据处理部用于对所述检测装置检测的数据进行计算分析；
自动限行装置，所述自动限行装置设置于桥梁出入口出，所述自动限行装置用于根据所述数据处理部计算分析后的结果对驶入桥梁上的车辆进行限制。
2.根据权利要求1所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
所述自动限行装置包括出入口计重装置、入口自动限行杆。
3.根据权利要求1所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
所述数据处理部包括峰值判断模块、峰值统计模块、峰值计算模块、峰值对比模块；
其中，所述峰值判断模块首先对所述检测装置测量的数据进行峰值判断选取，筛除干扰峰值，选出正确峰值；
所述峰值统计模块统计记录所述峰值判断模块筛选的正确峰值；
所述峰值计算模块用于对所述峰值统计模块统计记录的峰值进行处理；
所述峰值对比模块用于将所述峰值计算模块计算所得的结果与正常值进行对比，得出最终决定。
4.根据权利要求3所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
所述峰值判断模块的判断方法为通过计算峰值与峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率，将计算出的斜率与正常斜率进行对比，判断峰值情况。
5.根据权利要求1所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
所述基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统的工作过程包括以下步骤：
S1、测量装置测量桥梁各项数据；
S2、数据处理部对测量装置测量的数据进行处理；
S3、将数据处理部处理后的数据与正常值进行对比，得出桥梁安全健康情况；
S4、自动限行装置根据所述数据处理部得出的桥梁安全健康情况对通行的车辆进行限流，确保桥梁安全运行。
6.根据权利要求5所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
步骤S1中的桥梁各项数据包括通过车辆的重量M、桥梁形变量L、桥梁的振动幅度A、桥梁的振动频率F。
7.根据权利要求5所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于,步骤S2包括：
S21、数据峰值判断，首先选取数据波形的第一峰值，计算第一峰值与第一峰值前0.05～0.08秒的值之间连线的斜率k，将斜率k与正常斜率k1之间进行对比，倘若k>k1，则说明所述第一峰值为异常干扰峰值，将第一峰值左右0.05秒范围内的波形认定为干扰区域，在干扰区域外选取第二峰值，重复上述步骤，直至得出的斜率k<k1，记录波形正确的波峰峰值，将波峰峰值除以通过车辆的重量M，得出波峰峰值系数；
S22、将波峰峰值左右0.04秒内的范围内求积分，同时将求得的积分除以0.08，得出平均峰值，将平均峰值除以通过车辆的重量M，得出平均峰值系数；
S23、重复上述步骤S21、S22，记录多组波峰峰值系数与平均峰值系数，将记录的多组波峰峰值系数进行求均值，得出波峰对比值；将记录的多组平均峰值系数进行求均值，得出平均对比值。
8.根据权利要求5所述的一种基于科技智能的桥梁安全健康评定、监测系统，其特征在于：
步骤S4中自动限行装置根据数据处理部得出的桥梁安全健康情况，将按照危险等级由低至高分别执行不限行、限行25％车流、限流50％车流、完全限制通行四个措施。
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