CN201508484U - 一种桥梁智能监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型具体公开了一种桥梁智能监测系统，所述系统包括：安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统，安装在桥梁两侧的交通流监控子系统、用于数据通信的网络设备、以及包括桥梁监控专家系统的监测中心服务器；所述桥梁荷载及结构力学响应监测子系统用于获取桥梁荷载及结构力学响应信息等实测数据；所述监控中心服务器用于对接收到的所述实测数据进行分析处理、输出桥梁安全控制指标给所述交通流监控子系统；所述交通流监控子系统用于对交通流进行实时监测、并根据接收到的桥梁安全控制指标进行交通流控制。采用本实用新型所述系统，可对即将作用到桥梁上的车辆荷载进行有效监控，从而实现了对桥梁的智能监测。

Description

一种桥梁智能监测系统
技术领域
本实用新型属于土木工程桥梁监控技术领域，特别是涉及一种桥梁智能监测系统。
背景技术
目前，现有的桥梁监测系统一般是在桥梁上安装传感器及其相应采集设备，对桥梁结构状态(结构力学响应和环境状况等)进行监测，为桥梁的安全状态进行评估提供数据。这些系统通过对桥梁状况进行监测，能及时发现桥梁的结构损伤和安全隐患，为桥梁的维护管理提供依据，桥梁管理部门可以对桥梁进行及时维护、排除隐患，并可以根据桥梁状况对交通进行简单控制，如在大风等恶劣天气或桥梁出现安全问题时中断交通等。但这些系统监测的是荷载作用后的结构力学响应，不能对即将可能发生的荷载超限进行预警并控制，对于车辆载荷的超限和载荷集中造成对桥梁结构的损害无法预防控制；另外，由于不能对交通流进行监控，所以对交通也只能是进行简单的控制，控制方式也欠缺合理性，未能充分发挥桥梁在特殊环境下的关键性功用。因此，开发出一种能对交通流进行合理控制，防止车辆荷载超限造成桥梁损伤的桥梁智能监测系统是当前亟待解决的问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种桥梁智能监测系统，对即将作用在桥梁上的车辆荷载进行有效的监控，实现对桥梁的智能监测。
本实用新型提供了一种桥梁智能监测系统，所述系统包括：安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统，安装在桥梁两侧的交通流监控子系统、用于数据通信的网络设备、以及包括桥梁监控专家系统的监测中心服务器；
所述桥梁荷载及结构力学响应监测子系统用于获取桥梁荷载及结构力学响应信息等实测数据；
所述监测中心服务器用于对接收到的所述实测数据进行分析处理、输出桥梁安全控制指标给所述交通流监控子系统；所述交通流监控子系统用于对交通流进行实时监测、并根据接收到的桥梁安全控制指标进行交通流控制。
优选地，所述交通流监控子系统包括：交通流监测单元、交通流控制单元、以及交通流监控智能控制单元；
所述交通流监测单元用于对交通流信息进行监测；所述交通流控制单元用于执行交通流控制功能；
所述交通流监控智能控制单元用于数据通信和对所述交通流监测单元及所述交通流控制单元进行控制；其接收交通流监测单元的数据，对交通流进行分析，并结合来自监控中心服务器的桥梁结构安全控制指标信息生成交通流控制决策，对交通流控制单元发送控制信息，实现对交通流的控制。
优选地，所述交通流监测单元包括车辆荷载动态称重设备、车速测量设备和车流量测量设备，分别测量驶向桥梁的车辆的载荷重量、行驶速度、以及车辆流量。
优选地，所述交通流控制单元包括智能标志牌、交通信号灯和车速测量设备；所述智能标志牌用于显示车速控制信息、交通信号灯变化。
优选地，所述交通流监测单元或所述交通流控制单元为一个或多个，连接在一个或多个所述交通流监控智能控制单元上。
优选地，所述桥梁荷载及结构力学响应监测子系统包括桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元、数据采集单元和传感器；
所述传感器包括测量车速、车重、结构应力、结构应变、温度、湿度、加速度、倾角、风速参量的传感器；
所述数据采集单元为与传感器配套的数据采集设备；
所述桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元具备控制数据采集单元完成数据采集和进行数据通信功能。
优选地，所述系统进一步包括：数据库服务器；所述监测中心服务器将处理后的数据备份存储在所述数据库服务器中。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型所述桥梁智能检测系统，通过安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统以及安装在桥梁两侧的交通流监控子系统，对即将上桥的车辆荷载进行监测和交通流分析，提供桥梁结构力学响应预测分析所需的合理车辆荷载数据模型，通过综合分析，对桥梁结构安全状态进行预评估，根据评估结果对交通流进行主动控制，从而有效避免了由于桥梁荷载超限造成桥梁结构破坏或损伤，确保桥梁健康运营，降低桥梁的维护成本，延长了桥梁的使用寿命，并可在大风、地震等特殊情况下，在确保桥梁运营安全的容许范围内对交通流进行合理开放与控制，既保证桥梁在恶劣环境下的结构安全，又最大限度的发挥其功用。
附图说明
图1为本实用新型所述桥梁智能监测系统结构图；
图2为本实用新型所述桥梁监控专家系统逻辑结构图；
图3为本实用新型所述桥梁智能监测系统交通流监控实施方式结构示意图；
图中：1、桥梁荷载及结构力学响应监测子系统，101、传感器，102、数据采集单元，103桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元、2、交通流监控子系统，201、交通流监测单元，2010、交通流监测单元a，2011、交通流监测单元b，2012、交通流监测单元c，202、交通流控制单元，2021、交通流控制单元a，2022、交通流控制单元b，203、交通流监控智能控制单元，3、网络设备，4、监测中心服务器，401、数据交换单元，402、数据处理单元，403、桥梁结构分析单元，404、数据比较分析单元，405、桥梁结构分析所需参数修正单元，406、桥梁安全状态评估单元，5、数据库服务器，6、监测终端，7、桥梁，8、公路，9、汽车。
具体实施方式
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种桥梁智能监测系统，对即将作用在桥梁上的车辆荷载进行有效的监控，实现对桥梁的智能监控。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参见图1，为本实用新型所述桥梁智能监测系统结构图。
本实用新型所述桥梁智能监测系统包括：安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统1、安装在桥梁两侧的交通流监控子系统2、用于数据通信的网络设备3、包括桥梁监测专家系统的监测中心服务器4、数据库服务器5以及登陆到所述监测中心服务器4的监测终端6。
所述的梁荷载及结构力学响应监测子系统1包括桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元103、数据采集单元102和传感器101。
所述传感器101包括测量车速、车重、结构应力、结构应变、温度、湿度、加速度、倾角、风速等参量的传感器。
所述数据采集单元102为与传感器101配套的数据采集设备。
所述桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元103具备控制数据采集单元102完成数据采集和进行数据通信等功能。
所述交通流监控子系统2包括交通流监测单元201、交通流控制单元202和交通流监控智能控制单元203。
所述交通流监测单元201具备车重测量和车速测量功能。
所述交通流控制单元202具备车速控制、车距控制和交通管制等功能。
所述交通流监控智能控制单元203具备交通流预计、交通控制信息生成和数据通信等功能。
所述交通流控制是个反馈控制过程。
所述网络设备3可以是光纤网络设备、接入通信公网的通信设备、路由器、交换机和防火墙等。
所述交通流监测单元包括车辆荷载动态称重设备、车速测量设备和车流量测量设备，分别测量驶向桥梁的车辆的载荷重量、行驶速度、以及车辆流量。
所述交通流控制单元包括智能标志牌和车速测量设备；通过智能标志牌显示车速控制信息和采用测速监督等方式进行车辆控制。
所述交通流监测单元及所述交通流控制单元为一个或多个，连接在一个或多个所述交通流监控智能控制单元上。
所述桥梁智能监测系统的工作流程是：桥梁荷载及结构力学响应监测子系统1和交通流监控子系统2将监测数据通过通信设备3发送到监测中心服务器4；监测中心服务器4通过对数据处理分析给交通流监控子系统2发送桥梁安全控制信息，交通流监控智能控制单元203通过对交通流监测单元201的监测数据进行分析，对交通流进行预计，并结合监测中心服务器4提供的桥梁安全控制信息生产交通流控制信息发送给交通流控制单元202对交通流进行控制，实现对桥梁的智能监测。
进一步的，所述监测中心服务器4将监测数据及处理后数据信息保存到数据库服务器5进行备份；监测终端6可以通过网络获取与监测中心服务器4建立连接，对监测系统进行操作，如获取监测数据、控制交通流、采集桥梁荷载及结构力学响应信息等。
参见图2，为本实用新型所述桥梁监控专家系统逻辑结构图。
本实用新型所述桥梁智能监测系统软件--监测专家系统包括：数据交换单元401、数据处理单元402、桥梁结构分析单元403、数据比较分析单元404、桥梁结构分析所需参数修正单元405及桥梁安全状态评估单元406。
所述监测专家系统的工作流程为：所述数据交换单元401对接收到的数据进行验证、解析，然后将数据发送到数据处理单元402，数据处理单元402对数据存储、分类；数据处理单元402将交通流监测数据进行分析，并对其对桥梁的荷载作用进行预测、建立预测荷载数据模型，并结合实测非荷载数据传送到桥梁结构分析单元403进行结构分析，分析结果发送到桥梁安全状态评估单元406进行桥梁安全状态预评估，预评估内容包括桥梁实时承载力评估和桥梁结构安全控制指标(荷载最优控制和极限控制等参数)生成等，并将桥梁安全控制指标发送给交通流监控子单元；数据处理单元402将桥梁车辆荷载实测数据和非车辆荷载数据传输到桥梁结构分析单元403进行结构分析，分析结果发送到数据比较分析单元404与数据处理单元402提供的桥梁结构力学响应实测数据进行比较分析，数据比较分析单元404将比较分析结果发送给桥梁结构分析所需参数修正单元405，桥梁结构分析所需参数修正单元405对桥梁结构分析所需参数进行修正，并将修正后的参数发送给桥梁结构分析单元403，使结构分析所需参数与实际相吻合；数据比较分析单元404将比较分析结果发送给桥梁安全状态评估单元406，桥梁安全状态评估单元406根据比较分析结果对桥梁安全状态进行综合评估，综合评估的内容包括梁承载力评估和维护建议等。
所述桥梁安全状态评估分为状态预评估和状态综合评估，状态预评估根据预计荷载分析结果得出，评估内容包括桥梁实时承载力评估和桥梁结构安全控制指标(荷载最优控制和极限控制等参数)生成等；状态综合评估根据数据比较单元的分析结果得出，评估内容包括梁承载力评估和维护建议等。
本实用新型所述桥梁智能检测系统，通过安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统以及安装在桥梁两侧的交通流监控子系统，对即将上桥的车辆荷载进行监测和交通流分析，提供桥梁结构力学响应预测分析所需的合理车辆荷载数据模型，通过综合分析，对桥梁结构安全状态进行预评估，根据评估结果对交通流进行主动控制，从而有效避免了由于桥梁荷载超限造成桥梁结构破坏或损伤，确保桥梁健康运营，降低桥梁的维护成本，延长了桥梁的使用寿命，并可在大风、地震等特殊情况下，在确保桥梁运营安全的容许范围内对交通流进行合理开放与控制，既保证桥梁在恶劣环境下的结构安全，又最大限度的发挥其功用。
参见图3，为本实用新型所述桥梁智能监测系统交通流监控实施方式结构示意图。
本实用新型所述桥梁智能监测系统，其交通流监控的实施方案为，在桥上安装交通流监测单元a 2010，用于监测桥上交通流实际状况，确定桥上车辆荷载，在桥梁两侧安装交通流监测单元b 2011、交通流监测单元c 2012、交通流控制单元a 2021和交通流控制单元b 2022，用于对交通流的预测和控制。
所述的交通流监测单元a 2010安装在桥上，交通流监测单元b 2011和交通流监测单元c 2012安装在桥两侧，具体位置可根据桥梁监控需要(道路状况及车速设计情况等)确定。
所述桥梁两侧的交通流监测单元可以是一组或多组，即可以根据桥梁监测工作的需要对其进行增减(去除交通流监测单元c 2012或增加交通流监测单元)。
所述交通流控制单元安装在桥梁两侧，具体位置根据桥梁监测工作需要(道路状况及车速设计情况等)确定。
所述交通流控制单元可以为一组或多组，及即可以根据桥梁监测工作的需要对其进行增减(去除交通流控制单元b 2022或增加交通流控制单元)；
所述交通流控制单元的功能为车辆行驶安全指标(车速、车距等)控制、交通管制和安全信息提示等；
以上对本实用新型所提供的一种桥梁智能监测系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种桥梁智能监测系统，其特征在于，所述系统包括：安装在桥梁上的桥梁荷载及结构力学响应监测子系统，安装在桥梁两侧的交通流监控子系统、用于数据通信的网络设备、以及包括桥梁监控专家系统的监测中心服务器；
所述桥梁荷载及结构力学响应监测子系统用于获取桥梁荷载及结构力学响应信息等实测数据；
所述监测中心服务器用于对接收到的所述实测数据进行分析处理、输出桥梁安全控制指标给所述交通流监控子系统；
所述交通流监控子系统用于对交通流进行实时监测、并根据接收到的桥梁安全控制指标进行交通流控制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交通流监控子系统包括：交通流监测单元、交通流控制单元、以及交通流监控智能控制单元；
所述交通流监测单元用于对交通流信息进行监测；所述交通流控制单元用于执行交通流控制功能；
所述交通流监控智能控制单元用于数据通信和对所述交通流监测单元及所述交通流控制单元进行控制；其接收交通流监测单元的数据，对交通流进行分析，并结合来自监控中心服务器的桥梁结构安全控制指标信息生成交通流控制决策，对交通流控制单元发送控制信息，实现对交通流的控制。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述交通流监测单元包括车辆荷载动态称重设备、车速测量设备和车流量测量设备，分别测量驶向桥梁的车辆的载荷重量、行驶速度、以及车辆流量。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述交通流控制单元包括智能标志牌、交通信号灯和车速测量设备；所述智能标志牌用于显示车速控制信息、交通信号灯变化。
5.根据权利要求2至4任一项所述的系统，其特征在于，所述交通流监测单元或所述交通流控制单元为一个或多个，连接在一个或多个所述交通流监控智能控制单元上。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述桥梁荷载及结构力学响应监测子系统包括桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元、数据采集单元和传感器；
所述传感器包括测量车速、车重、结构应力、结构应变、温度、湿度、加速度、倾角、风速参量的传感器；
所述数据采集单元为与传感器配套的数据采集设备；
所述桥梁荷载及结构力学响应监测智能控制单元具备控制数据采集单元完成数据采集和进行数据通信功能。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：数据库服务器；所述监测中心服务器将处理后的数据备份存储在所述数据库服务器中。
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