CN204515511U - 桥梁建养一体化监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了桥梁建养一体化监测系统，包括传感器单元、中继服务器、监控中心、超载导引系统以及客户端，传感器单元包括设置于桥体内的多个传感器，用于采集桥梁各部分结构的数据；所述中继服务器设置数据采集单元，数据存储单元、数据预处理单元，用于对采集到的数据进行暂存与预处理；监控中心与所述中继服务器组建局域网，用于接收中继服务器发送来的数据并进行处理、分析、预警；所述客户端通过网络与监控中心连接，客户端设置软件功能模块，用于进行人机交互，超载导引系统包括导引装置与情报显示装置，对超载荷车辆进行分离导引与信息指示。本系统能够对桥梁建设施工期与运营期全方位实时监测，便于及时把握桥身质量情况，及早发现桥梁病害，确定桥梁损伤部位并进行定性和定量分析，为桥梁施工与运营提供实时准确的监测数据。

Description

桥梁建养一体化监测系统

技术领域

本本发明涉及桥梁工程监测技术领域，特别是涉及一种桥梁建养一体化监测系统。

背景技术

桥梁在交通运输中占据着重要的地位，桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度、结构有了更加复杂的变化。一方面，在桥梁的建筑施工过程中，需要对桥梁建设进度、质量跟踪，对桥梁健康状况监测和评估，另一方面，对于老龄桥梁，由于环境、气候等自然因素的作用，还有日益增加的交通量及重车、超重车过桥数量等因素，不少桥梁已出现严重的功能退化，因此，必须对桥梁的使用状况实施一体化监测，如有必要，提出维修养护的预警信息。

桥梁一体化监测，是对桥梁全生命周期，整体性能的监测，是用工程测量原理、技术和方法以及特种精密工程测量技术，对桥梁的荷载环境、桥梁挠曲变形、关键断面应力（应变）和桥梁结构整体性能进行定期或实时监测，通过现代通信技术获取施工及运营期结构状态和环境信息的各种数据，对桥梁变形的显著性进行分析，并依靠智能分析软件评估桥梁结构的安全状态，总体评估桥梁的施工状态、承载能力、营运状态和耐久能力，并在特殊气候、交通条件下或桥梁运营情况严重异常时发出预警信号，为桥梁维修、养护与管理决策提供依据和指导。

然而，目前的一体化监测系统对于桥梁构件施工监控、运营期疲劳程度、桥梁所处环境以及交通状况对桥梁健康的影响等信息的综合处理能力较差，对桥梁建、养全流程监测维护提供实时、可追溯数据的能力较差，系统和移动通讯设备的对接、人机互动软件功能设计不完善。

因此建立功能完善的桥梁建养一体化监测系统，获得第实时一手数据，并通过数据的分析与处理进而对桥梁状况进行监测，已成为迫在眉睫的事情。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型一种桥梁建养一体化监测系统，对大型桥梁的工作环境、结构状态以及桥梁在车载等各类外部荷载因素作用下的响应进行远程监测，并对整个大桥的健康状况进行智能化评估，并设立超载导引系统，避免超载车辆对桥梁的损定。其具体的技术方案如下：

桥梁建养一体化监测系统，包括：传感器单元、中继服务器、监控中心、超载导引系统以及客户端，其中：

传感器单元包括设置于桥体内的多个传感器，用于采集桥梁各部分结构的数据；

所述传感器单元与中继服务器连接，所述中继服务器设置数据采集单元，数据存储单元、数据预处理单元，用于对采集到的数据进行暂存与预处理；

监控中心设置控制服务器、数据库服务器、数据分析服务器，监控中心与所述中继服务器组建局域网，用于接收中继服务器发送来的数据并进行处理、分析、预警；

所述客户端通过网络与监控中心连接，客户端设置软件功能模块，用于进行人机交互，以实现客户端对各桥梁建、养状况的一体化监测；所述软件功能模块包括施工进度对比模块、数据统计分析模块、报表生成模块、设备自诊断模块、历史数据查询模块、预警模块；

超载导引系统包括导引装置与情报显示装置，超载导引系统通过无线数据传输单元与监控中心连接，对超载荷车辆进行分离导引，并通过情报显示装置进行信息指示。

进一步地，所述传感器包括温度传感器，用于对桥梁结构温度进行连续监测；

风速风向传感器，用于对桥梁环境风速、风向进行连续监测；

应力应变传感器，用于对反映桥梁健康状况的拱肋的应力应变情况进行连续监测；

无线加速度传感器，用于监测主桥的频率变化，风、交通、地震等荷载作用下大桥的加速度，以及拱肋的加速度间隔监测；

称重传感器，用于监测桥梁载荷；

图像采集传感器，用于采集桥梁各部分结构与环境图像数据。

优选地，所述客户端为手机、计算机、平板电脑、触摸屏中的一种或多种。

进一步地，所述的无线数据传输单元为GPRS 系统或3G 无线传输系统。

进一步地，所述客户端采用菜单的操作方式，处理从控制服务器发送来的实时命令，用户通过选择菜单进入到相应的功能模块，进行人机交互操作。

本实用新型所提供的桥梁建养一体化监测系统，具有以下优点：

1、采用多类型传感器对建设施工期与使用期全方位实时监测，验证桥梁结构的设计模型和计算假定，便于及时把握桥身质量，及早发现桥梁病害，确定桥梁损伤部位并进行定性和定量分析；

2、开发功能强大的客户端功能模块，并与移动终端结合，方便地实时监测桥梁工作环境和荷载、关键代表性构件、控制截面的应力（内力）及变形状况、异常荷载事故，实现异常状态下的预警，在桥梁异常时触发预警信号，有效预防安全事故，保障人员及生命财产安全；

3、设置超载导引系统，对超载车辆提前进行信息提示，并导引至另外车道，为桥梁的安全运营提供进一步的保障。

附图说明

图1为本实用新型桥梁建养一体化监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本实用新型的实施例对本实用新型的桥梁建养一体化监测系统作进一步详细的说明。

从图1中可以看出，桥梁建养一体化监测系统，包括：传感器单元、中继服务器、监控中心、超载导引系统以及客户端，传感器单元包括设置于桥体内的多个传感器，用于采集桥梁各部分结构的数据；主要包括温度传感器，用于对桥梁结构温度进行连续监测；风速风向传感器，用于对桥梁环境风速、风向进行连续监测；应力应变传感器，用于对反映桥梁健康状况的拱肋的应力应变情况进行连续监测；无线加速度传感器，用于监测主桥的频率变化，风、交通、地震等荷载作用下大桥的加速度，以及拱肋的加速度间隔监测；称重传感器，用于监测桥梁载荷；图像采集传感器，用于采集桥梁各部分结构与环境图像数据，包括桥梁施工期与运营期的各部分结构数据、通行情况数据、车辆信息等。

主要监测对象包括：风荷载，风是桥梁结构的重要荷载源，是必须监测的内容。气压等因素对桥梁结构的影响较小，本系统不作监测，但这类数据可从交通工程系统得到。本系统采用风速风向仪对大桥进行连续的监测。温度荷载：温度也是桥梁重要的荷载源，系统将对结构温度进行连续监测。应力应变：应力应变反应了主桥的内力分布情况，是必须监测内容。系统将对拱肋进行应力应变的连续监测。加速度：加速度反应了主桥的频率变化，风、交通、地震等荷载作用下大桥的加速度，是分析大桥动态特性的基础，是本系统的重要监测内容。系统将对拱肋的加速度进行间隔监测。

传感器单元与中继服务器连接，所述中继服务器设置数据采集单元，数据存储单元、数据预处理单元，用于对采集到的数据进行暂存与预处理；本系统的客户端采用菜单的操作方式，处理从控制服务器发送来的实时命令，用户通过选择菜单进入到相应的功能模块，进行人机交互操作。所述客户端为手机、计算机、平板电脑、触摸屏中的一种或多种。所述客户端通过网络与监控中心连接，客户端设置软件功能模块，用于进行人机交互，以实现客户端对各桥梁建、养状况的一体化监测；所述软件功能模块包括施工进度对比模块、数据统计分析模块、报表生成模块、设备自诊断模块、历史数据查询模块、预警模块。

监控中心设置控制服务器、数据库服务器、数据分析服务器，监控中心与所述中继服务器组建局域网，用于接收中继服务器发送来的数据并进行处理、分析、预警；本系统监测数据的处理和功能模块的开发、利用具有可延续性；易于修改和升级，中继服务器、监控中心的操作系统和系统软件能够给用户提供的应用程序的界面，是带有易识别的图形化的界面，且软件系统高度模块化，不同的模块代表不同的功能。本系统能够提供良好的人机交互界面，便于使用者操作，能够对测试数据进行预处理。主要功能有数据的过滤、数据压缩、数据分类等功能，为后续的自动分析和人工分析提供良好的信息源；且可以显示实时监控的数据，也可将历史数据调出进行显示，或对几种参数同时进行显示分析；主要对数据进行各类分析处理，如：数据的统计分析（极值、平均值、有效值、均方值、方差、标准差等）、风玫瑰图、频谱计算、趋势显示等功能。具有自动报表功能。可根据系统自动或者人工分析的结果，自动生成各类型报表；可进行设备的自诊断。对故障设备元件以报表形式提出，提示进行检查或维修；可进行结构安全状况的预报警。当判断出结构存在安全隐患时、超过设定的阀值时，系统进行预报警，报警可通过实时界面提示、声音、报表等形式进行；为保障大桥健康与安全监测系统的安全运行，本系统对不同管理者提供不同的权限，对用户身份进行验证，所提供的功能有查看、检索、修改、增加和删除等不同操作。

为了控制超限超载车辆上桥，减少超限车辆对公路、桥梁的损害及对社会的危害，保障桥梁养护工作顺利开展，本系统设置超载导引系统，包括导引装置与情报显示装置，超载导引系统通过无线数据传输单元与监控中心连接，所述的无线数据传输单元为GPRS 系统或3G 无线传输系统。对超载荷车辆进行分离导引，并通过情报显示装置进行信息指示。在在主线上不影响车辆正常行驶的情况下，能够快速检测并预先分离可疑的超限车辆，并通过可变信息情报板诱导信息和道路交通标志标线引导超限车辆驶离相应桥梁，有效降低超限车辆对桥梁的损坏。

Claims (5)

1.桥梁建养一体化监测系统，其特征在于包括：传感器单元、中继服务器、监控中心、超载导引系统以及客户端，其中：

传感器单元包括设置于桥体内的多个传感器，用于采集桥梁各部分结构的数据；

所述传感器单元与中继服务器连接，所述中继服务器设置数据采集单元，数据存储单元、数据预处理单元，用于对采集到的数据进行暂存与预处理；

监控中心设置控制服务器、数据库服务器、数据分析服务器，监控中心与所述中继服务器组建局域网，用于接收中继服务器发送来的数据并进行处理、分析、预警；

所述客户端通过网络与监控中心连接，客户端设置软件功能模块，用于进行人机交互，以实现客户端对各桥梁建、养状况的一体化监测；所述软件功能模块包括施工进度对比模块、数据统计分析模块、报表生成模块、设备自诊断模块、历史数据查询模块、预警模块；

超载导引系统包括导引装置与情报显示装置，超载导引系统通过无线数据传输单元与监控中心连接，对超载荷车辆进行分离导引，并通过情报显示装置进行信息指示。

2.根据权利要求1所述的桥梁建养一体化监测系统，其特征在于：

所述传感器包括温度传感器，用于对桥梁结构温度进行连续监测；

风速风向传感器，用于对桥梁环境风速、风向进行连续监测；

应力应变传感器，用于对反映桥梁健康状况的拱肋的应力应变情况进行连续监测；

无线加速度传感器，用于监测主桥的频率变化，风、交通、地震荷载作用下大桥的加速度，以及拱肋的加速度间隔监测；

称重传感器，用于监测桥梁载荷；

图像采集传感器，用于采集桥梁各部分结构与环境图像数据。

3.根据权利要求1所述的桥梁建养一体化监测系统，其特征在于：所述客户端为手机、计算机、平板电脑、触摸屏中的一种或多种。

4.根据权利要求1 所述的桥梁建养一体化监测系统，其特征在于：所述的无线数据传输单元为GPRS 系统或3G 无线传输系统。

5.根据权利要求1 所述的桥梁建养一体化监测系统，其特征在于：所述客户端采用菜单的操作方式，处理从控制服务器发送来的实时命令，用户通过选择菜单进入到相应的功能模块，进行人机交互操作。