CN115018300B - 一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，包括区域划分模块、间隙信息获取模块、间隙安全影响系数分析模块、混凝土性能参数检测模块、混凝土安全影响系数分析模块、连接装置信息采集模块、连接装置安全影响系数分析模块、连接缝综合安全影响系数分析模块和数据库，通过实时分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数，有效的解决了现有技术的局限性和数据来源的单一性问题，实现了对目标桥梁路面对应各连接缝区域安全的快速精准判断，进而提高了桥梁健康监测分析结果的时效性和全面性，进一步延长了桥梁的使用寿命，大大的降低了安全事故发生的概率，保障了桥梁的安全使用。

Description

一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台

技术领域

本发明涉桥梁安全管理技术领域，涉及一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台。

背景技术

随着道路交通的蓬勃发展，我国桥梁道路数量在不断增加，桥梁道路的安全性日益凸显出来，而现有的桥梁多为装配式桥梁，因此桥梁连接缝的安全监测是重中之重，现有的桥梁连接缝安全监测模式还存在以下不足：

现有的桥梁连接缝安全监测模式通常由监测人员携带监测设备定期对桥梁连接缝区域的两段桥梁路面的间隙信息进行监测，缺乏对连接缝区域混凝土性能参数和连接装置信息的监测，从而导致判断的结果具有时效性和片面性，存在有安全隐患未被监测出的风险。

现有的桥梁连接缝安全监测模式，由于人工监测缺乏系统的、科学的方法，使得监测的两段桥梁路面间隙信息误差较大，导致监测数据的可靠性和准确性降低，从而大大降低了判断结果的准确性和可靠性，缩短了桥梁的使用寿命，进一步妨碍了桥梁的正常使用，甚至威胁了行人车辆的生命财产安全。

发明内容

为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台,能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，包括：

区域划分模块：用于对目标桥梁路面对应各连接缝区域进行统计，并按照等面积划分方式划分成目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域；

间隙信息获取模块：用于获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的间隙信息；

间隙安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距和高度差，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数；

混凝土性能参数检测模块：用于检测目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数；

混凝土安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全影响系数；

连接装置信息采集模块：用于采集目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，其中连接装置信息包括连接板基本信息和铆钉基本信息；

连接装置安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数；

连接缝综合安全影响系数分析模块：用于评估目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，根据对比结果进行相应处理；

数据库：用于存储目标桥梁路面对应连接缝区域标准的连接板数学模型。

在本申请较佳的技术方案中，所述间隙信息获取模块的具体实施方式如下：

通过激光测距仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距标记为D_ij，i＝1,2，......k，i表示为目标桥梁路面对应各连接缝区域的编号，j＝1,2,......p，j表示为各子区域的编号；

通过全站仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差标记为ΔH_ij。

在本申请较佳的技术方案中，所述间隙安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均水平间距D′_i，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的水平间距；

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均高度差ΔH′_i，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差ΔH′_i和水平间距D′_i代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i，其中D′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准水平距离，ΔH′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准高度差，λ₁表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的水平间距影响因子，λ₂表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的高度差影响因子。

在本申请较佳的技术方案中，所述混凝土性能参数检测模块的具体实施方法如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数进行实时检测，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，其中混凝土性能参数包括混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度分别标记为A_ij、B_ij和C_ij。

在本申请较佳的技术方案中，所述混凝土安全影响系数分析模块具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率A_ij、混凝土含水量B_ij和混凝土抗压强度C_ij代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全影响系数T_i，其中A表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土孔隙率，B表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土含水量，C表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土抗压强度，λ₁表示为预设的混凝土孔隙率隙影响因子，λ₂表示为预设的混凝土含水量影响因子，λ₃表示为预设的混凝土抗压强度影响因子，p表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中子区域的数量。

在本申请较佳的技术方案中，所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息采集的具体实施方式如下：

通过三维扫描仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板进行实时全方位扫描，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的全方位图像，并根据各连接缝区域中连接板的全方位图像，构建各连接缝区域中连接板的数学模型；

根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型，获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的体积和连接板的表面积，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积和连接板体积分别标记为S_i和V_i；

提取数据库中存储的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准数学模型，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型与标准的连接板数学模型进行对比分析，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型重合度，标记为N_i；

通过重量检测仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量进行实时监测，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量标记为M_i。

在本申请较佳的技术方案中，所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息采集的具体实施方式如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息进行实时采集，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息，其中基本信息包括水平承受拉力和垂直承受压力，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉水平承受拉力和各铆钉垂直承受压力分别标记为F′_ir和F″_ir，r＝1,2......q，r表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中各铆钉的编号。

在本申请较佳的技术方案中，所述连接装置安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积S_i、各连接缝区域中连接板体积V_i、各连接缝区域中连接板重量M_i和各连接缝区域中连接板的数学模型重合度N_i代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的基本信息符合影响系数E_i，其中V表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准体积，S表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准表面积，M表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准重量，N′表示为预设的允许连接板重合度，β₁表示为预设的连接板体积影响因子，β₂表示为预设的连接板表面积影响因子，β₃表示为预设的连接板重量影响因子，β₄表示为预设的连接板重合度影响因子；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉水平承受拉力F′_ir和铆钉垂直承受压力F″_ir代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息符合度影响系数Y_i，其中F′表示为预设的标准铆钉水平承受拉力，F″表示为预设的标准铆钉垂直承受压力，

表示为预设的铆钉水平受力影响因子，

表示为预设的铆钉垂直受力影响因子，q表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中铆钉的数量；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息符合影响系数E_i和铆钉基本信息符合度影响系数Y_i代入公式L_i＝Y_i*η₁+E_i*η₂，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数L_i，其中η₁表示为预设的铆钉符合因子，η₂表示为预设的连接板符合因子。

在本申请较佳的技术方案中，所述连接缝综合安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i、混凝土安全影响系数T_i和连接装置安全影响系数L_i代入公式Q_i＝X_i*ξ+T_i*ψ+L_i*τ，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数Q_i,ξ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域的间隙系影响因子，ψ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域混凝土影响因子，τ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域中连接装置影响因子；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，若目标桥梁路面对应的某连接缝区域的连接缝综合安全影响系数大于预设的标准连接缝综合安全影响系数，表明该连接缝区域存在危险，将存在危险连接缝区域记为连接缝危险区域，统计目标桥梁路面对应各连接缝危险区域的编号，并将其发送给桥梁管理中心。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明通过一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，通过在桥面连接缝区域安装的多类型监测仪器对连接缝信息进行实时监测，从而改善了现有的桥面连接缝信息获取的工作方式，极大的提高了工作效率，进而弥补了现有工作方式无法实时获取桥梁路面连接缝信息的不足，进一步降低桥梁路面信息监测数据的误差，提高桥梁健康监测分析结果的时效性和全面性。

同时相比于现有技术，本发明监测了连接缝的混凝土信息和连接装置信息，使得连接缝信息监测更加全面具体，通过综合分析连接缝综合安全影响系数，解决了现有技术由单一的连接缝间隙信息来判断桥梁连接缝状态的局限性，提高了对桥面连接缝安全判断的准确性和可靠性，保障了人民群众的正常出行，间接维护了车辆行人的生命财产安全。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明模块连接示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示，本发明提供一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，包括区域划分模块、间隙信息获取模块、间隙安全影响系数分析模块、混凝土性能参数检测模块、混凝土安全影响系数分析模块、连接装置信息采集模块、连接装置安全影响系数分析模块、连接缝综合安全影响系数分析模块和数据库。

所述区域划分模块分别与与间隙信息获取模块、混凝土性能参数检测模块和连接装置信息采集模块连接，间隙安全影响系数分析模块与间隙信息获取模块连接，混凝土安全影响系数分析模块与混凝土性能参数检测模块连接，连接装置安全影响系数分析模块与连接装置安全影响系数分析模块连接，连接装置信息采集模块与数据库和连接装置安全影响系数分析模块连接，连接缝综合安全影响系数分析模块分别与间隙安全影响系数分析模块、混凝土安全影响系数分析模块和连接装置安全影响系数分析模块连接。

所述区域划分模块用于对目标桥梁路面对应各连接缝区域进行统计，并按照等面积划分方式划分成目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域。

所述间隙信息获取模块用于获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的间隙信息。

进一步地，所述间隙信息获取模块的具体实施方式如下：

通过激光测距仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距标记为D_ij，i＝1,2，......k，i表示为目标桥梁路面对应各连接缝区域的编号，j＝1,2,......p，j表示为各子区域的编号；

通过全站仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差标记为ΔH_ij。

所述间隙安全影响系数分析模块用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的间隙信息，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数。

本发明通过一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，通过在桥面连接缝区域安装的多类型监测仪器对连接缝信息进行实时监测，从而改善了现有的桥面连接缝信息获取的工作方式，极大的提高了工作效率，进而弥补了现有工作方式无法实时获取桥梁路面连接缝信息的不足，进一步降低桥梁路面信息监测数据的误差，提高桥梁健康监测分析结果的时效性和全面性。

进一步地，所述间隙安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均水平间距D′_i，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的水平间距；

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均高度差ΔH′_i，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差ΔH′_i和水平间距D′_i代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i，其中D′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准水平距离，ΔH′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准高度差，λ₁表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的水平间距影响因子，λ₂表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的高度差影响因子。

所述混凝土性能参数检测模块用于检测目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数。

进一步地，所述混凝土性能参数检测模块的具体实施方法如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数进行实时检测，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，其中混凝土性能参数包括混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度分别标记为A_ij、B_ij和C_ij。

需要说明的是，上述中目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度的具体检测方式为：

通过混凝土CT仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土进行实时扫描，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土的三维立体模型；

根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土的三维立体模型获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土体积和混凝土孔隙总体积，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土体积和混凝土孔隙总体积分别标记为V′_ij和V″_ij；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土体积V′_ij和混凝土孔隙总体积V″_ij代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率A_ij，其中φ表示为混凝土孔隙影响因子；

通过混凝土湿度测试仪检测目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土含水量；

通过对数字回弹仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土进行实时监测，并统计数字回弹仪中各次弹击锤带动指针弹回的距离，并按照弹击锤带动指针弹回先后顺序依次编号1,2,...,z,...v，将各次弹击锤带动指针弹回的距离标记为Q_ij ^z,将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域中数字回弹仪内各次弹击锤带动指针弹回的距离Q_ij ^z入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土抗压强度C_ij,其中Q为弹击锤带动指针相邻两次回弹距离的标准值，Q_ij ^z+1表示为第z+1次目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域中数字回弹仪内弹击锤带动指针弹回的距离，ε表示为弹击锤带动指针回弹距离影响因子。

所述混凝土安全影响系数分析模块用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全影响系数。

进一步地，所述混凝土安全影响系数分析模块具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率A_ij、混凝土含水量B_ij和混凝土抗压强度C_ij代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全影响系数T_i，其中A表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土孔隙率，B表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土含水量，C表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土抗压强度，λ₁表示为预设的混凝土孔隙率隙影响因子，λ₂表示为预设的混凝土含水量影响因子，λ₃表示为预设的混凝土抗压强度影响因子，p表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中子区域的数量。

所述连接装置信息采集模块用于采集目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，其中连接装置信息包括连接板基本信息和铆钉基本信息。

进一步地，所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息采集的具体实施方式如下：

通过三维扫描仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板进行实时全方位扫描，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的全方位图像，并根据各连接缝区域中连接板的全方位图像，构建各连接缝区域中连接板的数学模型；

根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型，获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的体积和连接板的表面积，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积和连接板体积分别标记为S_i和V_i；

提取数据库中存储的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准数学模型，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型与连接板的标准数学模型进行对比分析，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型重合度，标记为N_i；

通过重量检测仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量进行实时监测，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量标记为M_i。

进一步地，所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息采集的具体实施方式如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息进行实时采集，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息，其中基本信息包括各铆钉水平承受拉力和各铆钉垂直承受压力，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中水平承受拉力和垂直承受压力分别标记为F′_ir和F″_ir，r＝1,2......q，r表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中各铆钉的编号。

所述连接装置安全影响系数分析模块用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数。

进一步地，所述连接装置安全影响系数分析模块的具体实施方式如下；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积S_i、各连接缝区域中连接板体积V_i、各连接缝区域中连接板重量M_i和目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型重合度N_i代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的基本信息符合影响系数E_i，其中V表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准体积，S表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准表面积，M表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准重量，N′表示为预设的允许连接板重合度，β₁表示为预设的连接板体积影响因子，β₂表示为预设的连接板表面积影响因子，β₃表示为预设的连接板重量影响因子，β₄表示为预设的连接板重合度影响因子；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉水平承受拉力F′_ir和铆钉垂直承受压力F″_ir代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息符合度影响系数Y_i，其中F′表示为预设的标准铆钉水平承受拉力，F″表示为预设的标准铆钉垂直承受压力，

表示为预设的铆钉水平受力影响因子，

表示为预设的铆钉垂直受力影响因子，q表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中铆钉的数量；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息符合影响系数E_i和铆钉基本信息符合度影响系数Y_i代入公式L_i＝Y_i*η₁+E_i*η₂，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数L_i，其中η₁表示为预设的铆钉符合因子，η₂表示为预设的连接板符合因子。

所述连接缝综合安全影响系数分析模块用于评估目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，根据对比结果进行相应处理。

进一步地，所述连接缝综合安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i、混凝土安全影响系数T_i和连接装置安全影响系数L_i代入公式Q_i＝X_i*ξ+T_i*ψ+L_i*τ，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数Q_i,ξ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域的间隙系影响因子，ψ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域混凝土影响因子，τ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域中连接装置影响因子；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，若目标桥梁路面对应的某连接缝区域的连接缝综合安全影响系数大于预设的标准连接缝综合安全影响系数，表明该连接缝区域存在危险，将存在危险连接缝区域记为连接缝危险区域，统计目标桥梁路面对应各连接缝危险区域的编号，并将其发送给桥梁管理中心。

同时相比于现有技术，本发明监测了连接缝的混凝土信息和连接装置信息，使得连接缝信息监测更加全面具体，通过综合分析连接缝综合安全影响系数，解决了现有技术由单一的连接缝间隙信息来判断桥梁连接缝状态的局限性，提高了对桥面连接缝安全判断的准确性和可靠性，保障了人民群众的正常出行，间接维护了车辆行人的生命财产安全。

所述数据库用于存储目标桥梁路面对应连接缝区域的标准连接板数学模型。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于，包括：

区域划分模块：用于对目标桥梁路面对应各连接缝区域进行统计，并按照等面积划分方式划分成目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域；

间隙信息获取模块：用于获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的间隙信息；

间隙安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的间隙信息，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数；

所述间隙安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均水平间距D_i′，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的水平间距；

根据平均值计算公式得到目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的平均高度差ΔH_i′，将其记为目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域两段桥梁路面的高度差ΔH_i′和水平间距D_i′代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i，其中D′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准水平距离，ΔH′表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝两段桥梁路面的标准高度差，λ₁表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的水平间距影响因子，λ₂表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝间隙的高度差影响因子；

混凝土性能参数检测模块：用于检测目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数；

混凝土安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全影响系数；

所述混凝土安全影响系数分析模块具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率A_ij、混凝土含水量B_ij和混凝土抗压强度C_ij代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的混凝土安全T_i影响系数，其中A表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土孔隙率，B表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土含水量，C表示为预设的目标桥梁路面标准混凝土抗压强度，λ₁表示为预设的混凝土孔隙率隙影响因子，λ₂表示为预设的混凝土含水量影响因子，λ₃表示为预设的混凝土抗压强度影响因子，p表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中子区域的数量；

连接装置信息采集模块：用于采集目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，其中连接装置信息包括连接板基本信息和铆钉基本信息；

连接装置安全影响系数分析模块：用于根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接装置信息，分析目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数；

所述连接装置安全影响系数分析模块的具体实施方式如下；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积S_i、各连接缝区域中连接板体积V_i、各连接缝区域中连接板重量M_i和各连接缝区域中连接板的数学模型重合度N_i代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的基本信息符合影响系数E_i，其中V表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准体积，S表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准表面积，M表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准重量，N′表示为预设的允许连接板重合度，β₁表示为预设的连接板体积影响因子，β₂表示为预设的连接板表面积影响因子，β₃表示为预设的连接板重量影响因子，β₄表示为预设的连接板重合度影响因子；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉水平承受拉力F_ir′和铆钉垂直承受压力F_ir″代入公式

得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息符合度影响系数Y_i，其中F′表示为预设的标准铆钉水平承受拉力，F″表示为预设的标准铆钉垂直承受压力，

表示为预设的铆钉水平受力影响因子，

表示为预设的铆钉垂直受力影响因子，q表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中铆钉的数量；

将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息符合影响系数E_i和铆钉基本信息符合度影响系数Y_i代入公式L_i＝Y_i*η₁+E_i*η₂，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接装置安全影响系数L_i，其中η₁表示为预设的铆钉符合因子，η₂表示为预设的连接板符合因子；

连接缝综合安全影响系数分析模块：用于评估目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，根据对比结果进行相应处理；

所述连接缝综合安全影响系数分析模块的具体实施方式如下：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的间隙安全影响系数X_i、混凝土安全影响系数T_i和连接装置安全影响系数L_i代入公式Q_i＝X_i*ξ+T_i*ψ+L_i*τ，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数Q_i,ξ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域的间隙系影响因子，ψ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域混凝土影响因子，τ表示为预设的目标桥梁路面对应连接缝区域中连接装置影响因子；

数据库：用于存储目标桥梁路面对应连接缝区域的标准连接板数学模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于：所述间隙信息获取模块的具体实施方式如下：

通过激光测距仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的水平间距标记为D_ij，i＝1,2，......k，i表示为目标桥梁路面对应各连接缝区域的编号，j＝1,2,......p，j表示为各子区域的编号；

通过全站仪实时测量目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域两段桥梁路面的高度差标记为ΔH_ij。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于：所述混凝土性能参数检测模块的具体实施方法如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数进行实时检测，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土性能参数，其中混凝土性能参数包括混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各子区域的混凝土孔隙率、混凝土含水量和混凝土抗压强度分别标记为A_ij、B_ij和C_ij。

4.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于：所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板基本信息采集的具体实施方式如下：

通过三维扫描仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板进行实时全方位扫描，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的全方位图像，并根据各连接缝区域中连接板的全方位图像，构建各连接缝区域中连接板的数学模型；

根据目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型，获取目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的体积和连接板的表面积，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板表面积和连接板体积分别标记为S_i和V_i；

提取数据库中存储的目标桥梁路面对应连接缝区域连接板的标准数学模型，将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型与连接板的标准数学模型进行对比分析，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的数学模型重合度，标记为N_i；

通过重量检测仪对目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量进行实时监测，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中连接板的重量标记为M_i。

5.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于：所述连接装置信息采集模块中目标桥梁路面对应各连接缝区域中铆钉基本信息采集的具体实施方式如下：

通过对目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息进行实时采集，得到目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉基本信息，其中基本信息包括水平承受拉力和垂直承受压力，并将目标桥梁路面对应各连接缝区域中各铆钉水平承受拉力和各铆钉垂直承受压力分别标记为F_ir′和F_ir″，r＝1,2......q，r表示为目标桥梁路面对应连接缝区域中各铆钉的编号。

6.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术的桥梁健康在线监测安全分析一体化平台，其特征在于：

将目标桥梁路面对应各连接缝区域的连接缝综合安全影响系数与预设的标准连接缝综合安全影响系数进行对比分析，若目标桥梁路面对应的某连接缝区域的连接缝综合安全影响系数大于预设的标准连接缝综合安全影响系数，表明该连接缝区域存在危险，将存在危险连接缝区域记为连接缝危险区域，统计目标桥梁路面对应各连接缝危险区域的编号，并将其发送给桥梁管理中心。

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