CN114563809B - 基于gnss的桥梁转体姿态实时监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法及系统，通过GNSS接收机获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标，并计算得到桥梁端部实时空间位置变化速度，当桥梁端部实时空间位置变化速度超过桥梁端部空间位置变化速度预警值时进行预警。本发明能够对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，实时掌握桥跨结构GNSS三维坐标变化情况，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。本发明基于GNSS对桥梁转体施工进行监测，具有全天候、自动化、监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动以及可视化的桥梁转体施工监测。

Description

基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法及系统

技术领域

本发明属于桥梁施工监控技术领域，具体涉及一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法及系统的设计。

背景技术

随着经济的快速发展，城市与城市之间的连接更为紧密，因此会有越来越多需要跨越既有铁路线、险峻的峡谷或深水区的桥梁，在这类环境下桥梁的建设多采用转体施工方法，使用转体施工可以不影响既有线路的正常运营，还能跨越使用传统方法难以跨越的峡谷和河流。采用转体施工技术既能保证工期的顺利进行，又能保证既有铁路线的正常运营，而且由于高铁的提速，对跨越高铁路线的桥梁转体施工提出了更高的技术要求，因此对桥梁转体施工工艺进行研究、优化是很有现实意义的。

桥梁转体是一个动态过程，转体过程中对桥梁的转速有严格要求，如果在转体过程中转速过快，将会导致桥梁在转体过程中处于不平衡状态，严重时导致事故。因此需要对其转体姿态进行实时监测，实时掌握其转体速度，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。

目前在桥梁转体施工监控中多采用的是传统的监测方法，例如采用经纬仪或全站仪，并在目标位置安装靶标棱镜，采用交会法或坐标法进行监测，这种手动、静态的监测方法，受气候环境和人为因素的影响较大，监控精度不足，并且无法满足对桥梁转体实时监测的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统桥梁转体监测方法精度较低且实时性不足的问题，提出了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法及系统，对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。

本发明的技术方案为：基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法，包括以下步骤：

S1、根据桥梁转体施工控制参数以及桥梁结构特征，确定桥梁端部空间位置变化速度预警值和桥梁最终位置。

S2、根据空间位置变化速度预警值选择满足精度要求的GNSS接收机，并安装在桥梁端部。

S3、通过GNSS接收机获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标。

S4、根据初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

S5、判断桥梁端部实时空间位置变化平均线速度是否超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值，若是则进行预警并将其调整至小于桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值后继续转体，否则进入步骤S6。

S6、当桥梁转体到桥梁最终位置时，停止转体。

本发明的有益效果是：(1)本发明提供了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法，能够对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，实时掌握桥跨结构GNSS三维坐标变化情况，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。

(2)本发明基于GNSS对桥梁转体施工进行监测，具有全天候、自动化、监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动以及可视化的桥梁转体施工监测。

进一步地，本发明的桥梁转体姿态实时监测方法还包括以下步骤：

实时监测桥梁转体过程中悬臂端高程变化情况；和/或

实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的振动特性；和/或

实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的应变情况。

上述进一步方案的有益效果为：本发明的桥梁转体姿态实时监测方法除了对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测外，还分别对桥梁转体过程中悬臂端高程变化情况、桥梁梁体的振动特性以及桥梁梁体的应变情况进行实时监测，当其任意一项参数出现异常时同样发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施，实现桥梁转体施工结构响应参数及时全面反馈，为转体施工过程顺利实施提供了技术保障。

进一步地，步骤S4包括以下分步骤：

S41、实时自动化采集初始测点坐标和实时测点坐标。

S42、通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端进行显示。

S43、在服务器端通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

上述进一步方案的有益效果为：本发明通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端，相较于无线传输的数据传输方式，传输速率更高，满足了对桥梁转体施工进行实时监测的要求。

进一步地，步骤S43中计算桥梁端部实时空间位置变化速度的方法具体为：

A1、计算所述初始测点坐标和实时测点坐标之间的直线距离。

A2、根据所述初始测点和实时测点之间的直线距离以及桥梁转体中心到桥梁端部的长度，计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度。

A3、根据桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度以及设定监测时间间隔，计算得到桥梁实时转动平均角速度。

A4、根据桥梁实时转动平均角速度和桥梁转体原点到桥梁端部的长度，计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

上述进一步方案的有益效果为：本发明将GNSS接收机获取的初始测点坐标和实时测点坐标通过几何变换即可计算得到桥梁端部实时空间位置变化速度，计算方法简单高效。

本发明还提供了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统，包括依次通信连接的GNSS接收机、数据采集设备、数据传输设备、服务器端以及客户终端；GNSS接收机用于获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标；数据采集设备用于实时自动化采集初始测点坐标和实时测点坐标；数据传输设备用于将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端；服务器端用于显示初始测点坐标和实时测点坐标，以及设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端；客户终端用于显示初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

本发明的有益效果是：(1)本发明提供了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统，能够对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，实时掌握桥跨结构GNSS三维坐标变化情况，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。

(2)本发明基于GNSS对桥梁转体施工进行监测，具有全天候、自动化、监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动以及可视化的桥梁转体施工监测。

进一步地，本发明的桥梁转体姿态实时监测系统还包括传感设备，传感设备包括静力水准仪、应变传感器、振动传感器、温湿度传感器和风速风向传感器，传感设备与数据采集设备通信连接。

上述进一步方案的有益效果为：(1)本发明的桥梁转体姿态实时监测系统除了对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测外，还分别通过静力水准仪、应变传感器和振动传感器对桥梁转体过程中悬臂端挠度变化情况、桥梁梁体的振动加速以及桥梁杆件的应变情况进行实时监测，当其任意一项参数出现异常时同样发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施，实现桥梁转体施工结构响应参数及时全面反馈，为转体施工过程顺利实施提供了技术保障。

(2)本发明的传感设备还可以监测桥梁施工环境的温度、湿度、风速、风向等环境数据，当遭遇极端天气或环境不适宜施工时及时反馈给工作人员。

进一步地，GNSS接收机包括GPS接收机、GLONASS接收机、GALILEO接收机和北斗接收机。

上述进一步方案的有益效果为：本发明的GNSS接收机可以接收包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统在内的全球各类卫星导航系统的定位数据，应用范围广泛。

进一步地，数据采集设备包括供电模块、主控模块和通道模块，供电模块用于为主控模块和通道模块提供适配电源，通道模块有多个，每个通道模块独立工作，并受控于主控模块。

上述进一步方案的有益效果为：(1)本发明的数据采集设备内置供电模块，可独立为数据采集设备的其他模块提供适配电源，无需外接电源，节约了系统能耗。

(2)本发明的数据采集设备中，多个通道模块独立工作，并行采集数据，并受控于同一主控模块，在保证采集效率的情况下，保证了各个通道工作的同步性。

进一步地，数据传输设备包括RS-485总线和CAN总线光纤。

上述进一步方案的有益效果为：本发明的数据传输设备通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端，相较于无线传输的数据传输方式，传输速率更高，满足了对桥梁转体施工进行实时监测的要求。

进一步地，服务器端包括智能服务平台和监测预警平台，智能服务平台用于显示初始测点坐标和实时测点坐标，监测预警平台用于设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端。

上述进一步方案的有益效果为：(1)本发明的智能服务平台可将初始测点坐标和实时测点坐标数据处理成曲线图、报表、图表或三维模型的形式进行可视化显示，使非专业人员也能对桥梁转体姿态的监测数据有直观的认识，具有较高的实用性。

(2)本发明的监测预警平台可实现对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测及预警，一旦桥梁转速超出预警值立即发出预警信号，待转速得到调整后继续后续转动，确保桥梁转体施工过程的结构稳定与安全。

附图说明

图1所示为本发明实施例1提供的基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法流程图。

图2所示为本发明实施例3提供的步骤S4的分步骤流程图。

图3所示为本发明实施例4提供的计算桥梁端部实时空间位置变化速度的方法流程图。

图4所示为本发明实施例4提供的桥梁转体角度计算示意图。

图5所示为本发明实施例5～实施例10提供的基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统结构框图。

具体实施方式

现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。

实施例1：

本发明实施例提供了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法，如图1所示，包括以下步骤S1～S6：

S1、根据桥梁转体施工控制参数以及桥梁结构特征，确定桥梁端部空间位置变化速度预警值和桥梁最终位置。

S2、根据空间位置变化速度预警值选择满足精度要求的GNSS接收机，并安装在桥梁端部。

本发明实施例中，满足精度要求的GNSS接收机需要满足接收到的测点位置坐标换算成角度之后，每秒钟变动0.01°可以精确地测出，即整体方法转体角度监测控制精度可达0.01°/s，约为人工刻度尺读数的10倍，体现了优越性，提高了工作效率。

S3、通过GNSS接收机获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标。

本发明实施例中，桥梁端部的初始测点坐标为桥梁端部转动前的测点坐标，实时测点坐标为桥梁端部转动后对应监测时刻的测点坐标。

本发明实施例中，在通过GNSS接收机获取测点坐标之前，需要首先在桥梁之外选择一个不动点作为测量基准点，便于之后将初始测点坐标和实时测点坐标进行有效表示。

S4、根据初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

S5、判断桥梁端部实时空间位置变化平均线速度是否超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值，若是则进行预警并将其调整至小于桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值后继续转体，否则进入步骤S6。

本发明实施例中，进行预警的具体方法为在服务器端生成预警信号并发送至客户终端进行显示。

S6、当桥梁转体到桥梁最终位置时，停止转体，完成桥梁的转体施工。

本发明实施例中，当桥梁转体到接近桥梁最终位置时，即关闭设备对转体的控制，并开始手动控制桥梁转体，直到达到桥梁最终位置，能够有效防止超转。

本发明实施例提供的一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法能够对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，实时掌握桥跨结构GNSS三维坐标变化情况，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。同时，本发明实施例基于GNSS对桥梁转体施工进行监测，具有全天候、自动化、监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动以及可视化的桥梁转体施工监测。

实施例2：

针对实施例1中的桥梁转体姿态实时监测方法，除步骤S1～S6之外，还应当包括以下R1～R3中的一个或多个步骤：

R1、实时监测桥梁转体过程中悬臂端高程变化情况。

桥梁转体是一个动态过程，在理想的状态下，转体各节点处高程不变。但在转体的过程中，由于球铰的不平整度和部分桥梁采用转体辅助滑道的不平整度的影响，会导致桥梁的悬臂端出现高程上下波动的情况，且当桥面宽度较大时，转体过程中，横向高程的变化也可能出现不一致性。因此，本发明实施例中通过静力水准仪实时监测桥梁转体过程中悬臂端挠度变化情况，当其出现异常时发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施。

R2、实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的振动特性。

桥梁转体过程中，转速过快同样会导致桥梁梁体的振动加速度超过临界值，从而造成桥梁的损坏。因此，本发明实施例中通过振动传感器实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的振动特性，当其出现异常时发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施。

R3、实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的应变情况。

在桥梁转体过程中，理论上各梁体的应力不变，但是由于各种因素的影响，如球铰的施工时的安装误差等，可能会导致梁体的应力有所变化，当应力变化达到一定程度后，可能会对桥梁关键杆件产生损坏。因此，本发明实施例中通过应变传感器实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的应变情况，当其出现异常时发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施。

综合上述步骤R1～R3，本发明实施例实现了桥梁转体施工结构响应参数及时全面反馈，为转体施工过程顺利实施提供了技术保障。

实施例3：

针对实施例1中的步骤S4，如图2所示，包括以下分步骤S41～S43：

S41、实时自动化采集初始测点坐标和实时测点坐标。

S42、通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端进行显示。

本发明实施例通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端，相较于无线传输的数据传输方式，传输速率更高，满足了对桥梁转体施工进行实时监测的要求。

S43、在服务器端通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

实施例4：

针对实施例3中的步骤S43，如图3所示，其中计算桥梁端部实时空间位置变化速度的方法具体为：

A1、计算所述初始测点坐标和实时测点坐标之间的直线距离。

本发明实施例中，如图4所示，假设初始测点坐标为(x1,y1)，实时测点坐标为(x2,y2)，则初始测点和实时测点之间的直线距离即为玄长

A2、A2、根据所述初始测点和实时测点之间的直线距离以及桥梁转体中心到桥梁端部的长度，计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度。

本发明实施例中，如图4所示，桥梁在转体时，是以桥梁转体中心为圆心，以桥梁转体中心到桥梁端部的长度L为半径，根据几何理论有：

∠A＝2*∠B

则∠A即为桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度。

A3、根据桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度∠A以及设定监测时间间隔T，计算得到桥梁实时转动平均角速度

本发明实施例中，设定监测时间间隔T通常设置为一分钟，因此桥梁实时转动平均角速度为每分钟的平均角速度。

A4、根据桥梁实时转动平均角速度ω和桥梁转体原点到桥梁端部的长度L，计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度v＝ωL。

本发明实施例将GNSS接收机获取的初始测点坐标和实时测点坐标通过几何变换即可计算得到桥梁端部实时空间位置变化速度，计算方法简单高效。

实施例5：

本发明实施例提供了一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统，如图5所示，包括依次通信连接的GNSS接收机、数据采集设备、数据传输设备、服务器端以及客户终端。

其中，GNSS接收机用于获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标；数据采集设备用于实时自动化采集初始测点坐标和实时测点坐标；数据传输设备用于将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端；服务器端用于显示初始测点坐标和实时测点坐标，以及设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端；客户终端用于显示初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

本发明实施例提供的一种基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统能够对桥梁转体施工过程中的姿态和转速进行实时监测，实时掌握桥跨结构GNSS三维坐标变化情况，方可在其出现异常时及时采取相应措施，以确保施工的质量和结构安全。同时，本发明实施例基于GNSS对桥梁转体施工进行监测，具有全天候、自动化、监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动以及可视化的桥梁转体施工监测。

实施例6：

针对实施例5中的桥梁转体姿态实时监测系统，如图5所示，还包括与数据采集设备通信连接的传感设备。传感设备包括静力水准仪、应变传感器、振动传感器、温湿度传感器和风速风向传感器。

桥梁转体是一个动态过程，在理想的状态下，转体各节点处高程不变。但在转体的过程中，由于球铰的不平整度和部分桥梁采用转体辅助滑道的不平整度的影响，会导致桥梁的悬臂端出现高程上下跳动的情况，且当桥面宽度较大时，转体过程中，横向高程的变化也可能出现不一致性。同时，桥梁转体过程中，转速过快同样会导致桥梁梁体的振动加速度超过临界值，从而造成桥梁的损坏。此外，在桥梁转体过程中，理论上各杆件的应力不变，但是由于各种因素的影响，如球铰的施工时的安装误差等，可能会导致杆件的应力有所变化，当应力变化达到一定程度后，可能会对桥梁关键杆件产生损坏。

基于此，本发明的桥梁转体姿态实时监测系统分别通过静力水准仪、应变传感器和振动传感器对桥梁转体过程中悬臂端挠度变化情况、桥梁梁体的振动加速以及桥梁杆件的应变情况进行实时监测，当其任意一项参数出现异常时同样发出预警信号，通知工作人员及时采取相应措施，实现桥梁转体施工结构响应参数及时全面反馈，为转体施工过程顺利实施提供了技术保障。

温湿度传感器和风速风向传感器可以监测桥梁施工环境的温度、湿度、风速、风向等环境数据，当遭遇极端天气或环境不适宜施工时及时反馈给工作人员。

本发明实施例中，传感设备中的各类传感器采用内置唯一编码的智能记忆芯片，可以记忆和存储传感器的参数，传感器连接线在施工过程中经常会出现被挖断、剪断或者压断的情况，如果连接线断了以后重新连接还能识别传感器和重新读取传感器的参数信息，可以避免因为连接线断后无法识别传感器而造成的浪费。

实施例7：

针对实施例5中的GNSS接收机，如图5所示，其包括GPS接收机、GLONASS接收机、GALILEO接收机和北斗接收机。

本发明实施例中的GNSS接收机可以接收包括美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略(GALILEO)卫星导航系统和中国的北斗卫星导航系统在内的全球各类卫星导航系统的定位数据，应用范围广泛。

但作为本发明实施例的一种优选方式，GNSS接收机更多地还是采用北斗接收机。北斗卫星导航系统的监测数据是利用载波相位信息和载波相位差分技术，将基准站与各个监测点数据进行差分处理，可以有效消除或者减弱卫星测距的各种误差，使得定位精度得以大大提高。北斗卫星导航定位监测具有全天候，自动化，监测点间无需通视等特点，可实现连续、高精度、全自动的数据监测。GPS系统、GLONASS系统和伽利略(GALILEO)卫星导航系统的技术控制权不属于我国，在我国使用时一直存在人为干扰问题，对于我国长期广泛的应用存在一定安全问题。本发明实施例采用北斗卫星导航系统对桥梁转体姿态进行实时监测，北斗卫星导航系统为我国自主研发，安全性更高，稳定性更好。

实施例8：

针对实施例5中的数据采集设备，如图5所示，其包括供电模块、主控模块和通道模块。

其中，供电模块用于为主控模块和通道模块提供适配电源，本发明实施例中供电模块采用交流UPS太阳能供电模块，通过太阳能独立为数据采集设备中的主控模块和通道模块提供适配电源，无需外接电源，节约了系统能耗。

通道模块设置有多个，多个通道模块相互独立工作，并行采集数据，并受控于同一主控模块，在保证采集效率的情况下，保证了各个通道工作的同步性，可实现最小间隔2s的实时对所有通道模块进行数据采集并传输。

本发明实施例中，数据采集设备可测量振弦式信号、标准电压/电流/电阻信号和各类通讯协议的传感器等仪器信号。数据采集设备自身可以混搭接入各种不同类别通道的传感器以及GNSS接收机，每个通道模块像拔插电脑内存条的方式接入一类传感器或GNSS接收机，通过安装多个通道模块，最多可实现单个数据采集设备接入30个通道的测量。

实施例9：

针对实施例5中的数据传输设备，本发明实施例中包括RS-485总线和CAN总线光纤等有线传输设备和GPRS模块、3G/4G模块和WIFI模块等无线传输模块。而为了保证本发明系统的实时性监测，如图5所示，本发明实施例中的数据传输设备优选采用RS-485总线和CAN总线光纤等有线传输设备，通过有线传输的方式将初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端，相较于无线传输的数据传输方式，传输速率更高，满足了对桥梁转体施工进行实时监测的要求。

实施例10：

针对实施例5中的服务器端，如图5所示，其包括智能服务平台和监测预警平台。

本发明实施例中，智能服务平台采用BI商务智能服务平台，用于显示初始测点坐标和实时测点坐标。BI商务智能服务平台包括SSIS数据集成服务、SSRS报表服务和SSAS分析服务三个独立的云服务平台。

SSIS数据集成服务运行DW数据仓库，将数据采集设备采集的原始数据进行分类、数据预处理、数据二次处理、数据融合和数据存储备份。其中，数据预处理和数据二次处理包括信号调理、信号放大、信号滤波，模数转换等。

SSRS报表服务提供报表门户站点并进行各种曲线图、报表、图表或三维模型的推送、输出和下载打印。

SSAS分析服务可实现数据分析功能和处理功能，针对定制用户进行二次开发。

智能服务平台可将初始测点坐标和实时测点坐标处理成曲线图、报表、图表或三维模型的形式进行可视化显示，使非专业人员也能对桥梁的转体监测数据有直观的认识，具有较高的实用性。

监测预警平台用于设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端。

本发明实施例中，监测预警平台可提供GIS地图导航、数据采集控制、数据分析处理、在线预警、用户界面等功能，其中，数据采集控制功能与数据采集设备共同实现，数据分析处理和在线预警功能与BI商务智能服务平台共同实现，用户界面功能在阿里云提供的数据分析与浏览服务器上实现，用户界面负责提供人机对话功能，软件采用B/S架构编写，用户在任意时间地点均可以通过上网的终端设备进行查询浏览。

针对实施例5中的客户终端，本发明实施例中采用安装有监测APP的手机，其用于实现与监测预警平台的数据共享并展示，方便用户实时查看数据和预警信息，具有项目列表、布点列表、数据曲线图查询、预警提示等功能。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据桥梁转体施工控制参数以及桥梁结构特征，确定桥梁端部空间位置变化速度预警值和桥梁最终位置；

S2、根据空间位置变化速度预警值选择满足精度要求的GNSS接收机，并安装在桥梁端部；

S3、通过GNSS接收机获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标；

S4、根据所述初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度；

S5、判断桥梁端部实时空间位置变化平均线速度是否超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值，若是则进行预警并将其调整至小于桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值后继续转体，否则进入步骤S6；

S6、当桥梁转体到桥梁最终位置时，停止转体。

2.根据权利要求1所述的桥梁转体姿态实时监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

实时监测桥梁转体过程中悬臂端高程变化情况；和/或

实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的振动特性；和/或

实时监测桥梁转体过程中桥梁梁体的应变情况。

3.根据权利要求1所述的桥梁转体姿态实时监测方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、实时自动化采集所述初始测点坐标和实时测点坐标；

S42、通过有线传输的方式将所述初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端进行显示；

S43、在服务器端通过所述初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

4.根据权利要求3所述的桥梁转体姿态实时监测方法，其特征在于，所述步骤S43中计算桥梁端部实时空间位置变化速度的方法具体为：

A1、计算所述初始测点坐标和实时测点坐标之间的直线距离；

A2、根据所述初始测点和实时测点之间的直线距离以及桥梁转体中心到桥梁端部的长度，计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度；

A3、根据桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度以及设定监测时间间隔，计算得到桥梁实时转动平均角速度；

A4、根据桥梁实时转动平均角速度和桥梁转体原点到桥梁端部的长度，计算得到桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

5.基于GNSS的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，包括依次通信连接的GNSS接收机、数据采集设备、数据传输设备、服务器端以及客户终端；

所述GNSS接收机用于获取桥梁端部的初始测点坐标和设定监测时间间隔内桥梁端部的实时测点坐标；

所述数据采集设备用于实时自动化采集所述初始测点坐标和实时测点坐标；

所述数据传输设备用于将所述初始测点坐标和实时测点坐标传输至服务器端；

所述服务器端用于显示所述初始测点坐标和实时测点坐标，以及设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过所述初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将所述初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端；

所述客户终端用于显示所述初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度。

6.根据权利要求5所述的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，还包括传感设备，所述传感设备包括静力水准仪、应变传感器、振动传感器、温湿度传感器和风速风向传感器，所述传感设备与数据采集设备通信连接。

7.根据权利要求5所述的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，所述GNSS接收机包括GPS接收机、GLONASS接收机、GALILEO接收机和北斗接收机。

8.根据权利要求5所述的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，所述数据采集设备包括供电模块、主控模块和通道模块，所述供电模块用于为主控模块和通道模块提供适配电源，所述通道模块有多个，每个所述通道模块独立工作，并受控于所述主控模块。

9.根据权利要求5所述的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，所述数据传输设备包括RS-485总线和CAN总线光纤。

10.根据权利要求5所述的桥梁转体姿态实时监测系统，其特征在于，所述服务器端包括智能服务平台和监测预警平台，所述智能服务平台用于显示所述初始测点坐标和实时测点坐标，所述监测预警平台用于设置桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值、桥梁最终位置和设定监测时间间隔，以及通过所述初始测点坐标、实时测点坐标和设定监测时间间隔计算得到桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度，以及当桥梁端部实时空间位置变化平均线速度超过桥梁端部空间位置变化平均线速度预警值时生成预警信号，以及将所述初始测点坐标、实时测点坐标、预警信号、桥梁在设定监测时间间隔内的转体角度、桥梁实时转动平均角速度和桥梁端部实时空间位置变化平均线速度发送至客户终端。

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