CN201819697U

CN201819697U - 一种桥梁安全监控警示装置

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Publication number: CN201819697U
Application number: CN2010201349197U
Authority: CN
Inventors: 张威
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2020-03-18

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁安全监控警示装置。该桥梁连接激光发射器，桥梁中间底部连接激光传感器，激光发射器发射的激光信号被激光传感器接收，激光传感器接收的光信号通过主控制器中的信号控制器转换为电信号，信号控制器将电信号输入给控制器，控制器将电信号分三路分别输入给显示板、液晶触摸屏、U盘，太阳能板吸收的光能转换为电能输给太阳能电池组，所述太阳能电池组为激光发射器、主控制器和显示板供电。当信号值超过设定值时控制器打开显示屏，警示过往车辆和公路养护人员。结构简单，使用方便，可全天候监测及警示桥梁的运行，判定桥粱“健康”状态等级，并无需专人看管，广泛用于对各种桥梁安全监控警示。

Description

一种桥梁安全监控警示装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁安全监控，具体涉及一种桥梁安全监控警示装置。

背景技术

现阶段桥梁无损检测方法主要是应变片电测技术，但常规电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响较大。较为先进的桥梁检测仪有：雷达与红外热像仪检测技术、光纤传感器检测技术等。“雷达”是通过发射短促的电磁脉冲性形成的电磁波回波交替变化之波形和混凝土发生病害及出现层裂后状况有密切的对应关系达到检测的目的。“红外热像仪”是利用红外摄像机拍摄桥面温度图像，揭示在阳光照射下混凝土裂层上的各个桥面“热点”来实现桥面检测的。光纤传感器检测是运用了光纤自身的特性对桥梁实施一维连续空间多点测量。这些检测都是针对桥梁破损个性进行检测，不能全面的反应桥梁工作状态下的安全状况而且检测费用较高，时间较长。

我国目前常用的桥梁检测方法较为复杂、耗时长、技术要求高、工作量大、费用高，一些检测项目还须中断交通，给道路通行造成不便。

随着我国公路桥梁事业的发展，新建高速公路及各等级公路的桥梁越来越多，桥梁的跨径及高度也在逐渐增大，同时既有的许多桥梁亦逐渐进入了养护维修阶段，有关专家认为桥梁使用超过25年以上则进入老化期，据统计，我国桥梁总数的40％已经属于此范畴，均属“老龄”桥梁。而且这些公路桥梁基本都处于无监控工作状态，对桥梁的日常养护也只处于初级阶段，难于对桥梁工作现状有一个充分的了解。桥梁处于初期危险工作阶段时公路养护工人难于及时发现。目前，了解桥梁运行状况只是请专业的桥梁检测机构定期对部分桥梁进行详细检测，由于桥梁检测成本相对较高，难于及时、多次和大范围的对桥梁进行监测工作并发现桥梁工作的隐患。5.12汶川大地震后桥梁细微的损伤对于桥梁正常工作情况的影响也难于了解，且日益增大的桥梁规模及对桥梁美观的要求，新材料，新工艺和新结构形式的采用越来越多，对桥梁运行的安全性和桥梁检测提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，使用方便，全天候监测及警示桥梁的运行状况的一种桥梁安全监控警示装置。

为了克服现有技术的不足，本实用新型的技术方案是这样解决的：一种桥梁安全监控警示装置，包括桥梁和桥墩，本实用新型的特殊之处在于该桥梁一端连接有激光发射器，桥梁中间底部连接有激光传感器，所述激光发射器发射的激光信号被激光传感器接收，所述激光传感器接收的光信号通过主控制器中的信号控制器转换为电信号，信号控制器将电信号输入给PLC控制器，PLC控制器将电信号分三路分别输入给LED显示板、液晶触摸屏、U盘，太阳能板吸收的光能转换为电能输给太阳能电池组，所述太阳能电池组为激光发射器、主控制器和LED显示板供电。

所述信号控制器对信号进行处理并传送至PLC控制器。

所述PLC控制器通过液晶触摸屏对主控制器进行安全数据设定，当信号值超过设定值时，PLC控制器打开LED显示屏。

本实用新型与现有技术相比，结构简单，使用方便，成本较低并可持续性监控桥梁工作状态，并具有以下特点：

1、桥梁安全监控警示装置，可对桥梁实无损实时监控，并详细记录桥梁危险状态所发生的时间，判定桥梁的“健康”状态等级，为随后的桥梁检测提供一定的数据支持。

2、桥梁安全监控警示装置，为全自动控制，安装调试完成后即可正常运行，无需专人看管和进行复杂的操作

3、桥梁安全监控警示装置，使用太阳能系统供电，无需外接电源，因此，它的安装不受地域限制。

4、桥梁安全监控警示装置，能通过计算机及时分析采集数据信息并判定桥梁运行状况。

5、广泛用于对各种桥梁的安全监控警示。

附图说明

图1为本实用新型在桥梁安装的结构示意图；

图2为图1的详细流程结构示意图；

图3为图2主控制器部分的电路结构示意框图；

图4为图3的主控制器部分电路结构原理示意图。

具体实施方式

附图为本实用新型的实施例。

下面结合附图对发明内容作进一步说明：

参照图1、图2、图3所示，一种桥梁安全监控警示装置，包括桥梁和桥墩，该桥梁一端连接有激光发射器1，桥梁中间底部连接有激光传感器2，所述激光发射器1发射的激光信号被激光传感器2接收，所述激光传感器2接收的光信号通过主控制器3中的信号控制器7转换为电信号，信号控制器7将电信号输入给PLC控制器8，PLC控制器8将电信号分三路分别输入给LED显示板4、液晶触摸屏9、U盘10，太阳能板6吸收的光能转换为电能输给太阳能电池组5，所述太阳能电池组5为激光发射器1、主控制器3、LED显示板4供电。

所述信号控制器对信号进行处理并传送至PLC控制器。

所述PLC控制器通过液晶触摸屏对主控制器进行安全数据设定，当信号值超过设定值时，PLC控制器打开LED显示板。

激光传感器2采集激光信号并传送给接收装置，接收装置将信号传送给信号控制器7，信号控制器7对信号进行处理并传送至PLC控制器8，PLC控制器8通过液晶触摸屏9对主控制器3进行安全数据设定，当信号值超过设定值时PLC控制器8打开LED显示屏4，警示过往车辆和公路养护人员。并通过个人存储设备U盘10导出数据并进行后期处理。

各部分功能：

1)激光发射器：

安装在桥墩或者其他固定基座上，发射出一束红外激光，作为参考基准。

2)激光传感器：

安装在桥梁中央变形量最大处，与桥梁一起，随着在车辆载荷的影响，作垂直方向运动，同时将固定激光束照射位置转换成电信号，传向主控制器。

3)主控制器：

a)接收激光传感器送来的误差位置信号，经过数字滤波，去除干扰信号，连续记录桥梁的变形量；

b)设定允许的最大变形量，作为判断超差的依据；

c)对每次检测的数据，与误差限定进行比较，记录超差时的变形量，当时时间等参数；

d)在变形量超差时，发出报警信号，点亮LED显示板；

e)在控制器中存储变形数据，向USB存储器导出记录数据。

4)LED显示板：

桥梁变形出现超限值时，LED显示板接收主控制器的信号，显示预置的报警信息。

5)太阳能电池组：

将太阳能转换为电能并贮存，向整个系统供电。

图4所示为图3的电路结构原理示意图，+24V总电源接+24V液晶触摸屏9一端正极，另一端接地，液晶触摸屏9与USB接口连接，USB接口与U盘10连接，液晶触摸屏9与CPU224芯片连接，CPU224芯片一端的10·0、10·1脚依次通过0103、0104按键分别与LED显示板、LED模拟显示连接于+24V总电源，CPU224芯片一端的10·2、10·3、10·4、10·5、10·6、10·7、11·0、11·1依次分别与接收模块的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4、OUT5、OUT6、OUT7、OUT8脚连接，接收模块与+24V总电源，另一端接地，+24V总电源与LED显示板连接，另一端接地，+12V电源正极分别与指示灯和激光发射器的正极连接，负极接地。

主要电路组成单元与说明：

1)CPU222主控制单元包括

●接收激光传感器信号；

●数字控制器，接收并解算误差值；

●设定并判断超限情况；

●存储数据采集频率、滤波算法等参数、程序；

●接受操作指令；

●向LED显示极发送当前变形量数据，向LED显示板发送超差信号；

●导出已记录的数据。

2)LCD显示屏(触摸屏)

●显示变形量数据；

●浏览记录的数据；

●删除已经保存的数据；

●导出数据操作；

●输入内部参数。

3)激光传感器

●感应激光束当前位置；

●对当前位置信号进行放大、硬件滤波；

●对当前位置信号进行编码；

●将误差信号送向主CPU单元。

4)激光发射器：

●根据主控制器指令，发出“一字”型激光束；

●建立稳定的基准面。

5)LED显示板：

●内置报警内容；

●根据主控制器的指令显示相应的报警内容，向通过车辆发出报警信号。

综上所述，当桥梁正常时激光传感器2时时记录下桥梁运行的数据并传送主控制器3，当桥梁达到预先设定的警示位置时主控制器3打开LED显示板4。同时主控制器3继续记录桥梁每次工作的状况，LED显示板4打开后会持续点亮，用以警告过往的驾驶者和养路工人，养路工人经过发现激光警示灯点亮后，可采取必要措施引导车辆通过桥梁，并通知相关部门对桥梁进行进一步的检测。

本实用新型解决的关键问题：

现阶段桥梁在实际工作中的工作状态无从得知，只能得到桥梁在设计过程中的一些基础数据。但是施工结束后桥梁的工作状态是否与设计标准一致，现在只能通过对每一个施工细节的质量控制，不能对桥梁做到宏观的监测，且全面检测桥梁的成本较高耗时较长。随着社会的发展，道路上通行的各种吨位大且时速高的车辆越来越多，这类车辆通行将对桥梁的正常工作产生什么样的影响，以及对桥梁正常工作寿命的影响，现阶段难以及时准确的得出有效的可供参考的具体数据。

本实用新型是在现有“桥梁超载计数警示器”的基础上对部分部件进行升级改造，以期达到可采集的数据可以用来分析桥梁的工作状态，以及重载交通量的分析。对于各个桥梁的数据可分时期整理存档，对比各时期的数据可以分析得出桥梁在某段时期内的工作状态，并可统计出此时期的重载交通量情况。

桥梁警示仪动态过程：

桥梁安全警示仪在桥梁的桥墩顶端处安装有激光发射器1，在桥梁中间的底面处安装激光传感器2，激光发射器1发射激光束照射在激光传感器2的感应片上，当有车辆通过时激光传感器2随桥梁颤动，激光传感器2颤动时激光束照射在激光传感器2上不同感应片位置，激光传感器2将不同位置信号传输到主控制器3中，主控制器3将会根据相应时间激光束照射在不同的位置数据保存，主控制器1中可根据不同的桥梁形式设定最大的扰度变形，对应着激光束可照射到激光传感器2的相应位置，当传感器随桥梁扰度变形到达这些位置时，主控制器1接收到此位置传来的信号，将会打开警示装置用以警示过往车辆及公路养护人员。

桥梁的运行数据定期存储并整理存档，对比各时期的数据可以通过分析得出桥梁某时段状态，并可统计出此时期的重载交通量情况。

本装置广泛用于各种公路及铁路桥梁的监测和警示。

Claims

1.一种桥梁安全监控警示装置，包括桥梁和桥墩，其特征在于该桥梁一端连接有激光发射器(1)，桥梁中间底部连接有激光传感器(2)，所述激光发射器(1)发射的激光信号被激光传感器(2)接收，所述激光传感器(2)接收的光信号通过主控制器(3)中的信号控制器(7)转换为电信号，信号控制器(7)将电信号输入给PLC控制器(8)，PLC控制器(8)将电信号分三路分别输入给LED显示板(4)、液晶触摸屏(9)、U盘(10)，太阳能板(6)吸收的光能转换为电能输给太阳能电池组(5)，所述太阳能电池组(5)为激光发射器(1)、主控制器(3)、LED显示板(4)供电。