CN205373769U - 一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，包括若干个传感器、数据采集单元、智能控制单元、数据传输单元、数据处理单元和客户终端。数据采集单元与传感器连接；智能控制单元通过数据线与数据采集单元连接；数据处理单元包括FPGA系统、信号发射模块和信号接收模块， FPGA系统通过数据传输单元与智能控制单元之间进行数据交换，信号发射模块通过无线网络向客户终端发送信号，信号接收模块通过无线网络接收客户终端的信号。系统各功能单元采用模块化设计，结构简单。本实用新型由传感器收集伸缩装置工作状态的信息，经网络传输，然后通过数据处理方可获取伸缩装置的健康状况，为管理部门制定维护计划提供数据支持。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能监测系统，特别是一种用于监测桥梁用大位移伸缩装置的智能监测装置，属于路桥、轨道技术领域。
背景技术
目前，我国的公路交通长期处于重载、高密度交通的状况，桥梁用的大位移伸缩装置，由于其位移量大、结构复杂的特点，无论是进口的还是国产的，在使用过程中都出现过诸多问题。一旦发生损坏，若选择维修，则工作量巨大，维修费用高，若选择整体更换，又将对交通带来严重影响，造成巨大的经济损失。
要解决大位移伸缩装置易损坏的问题，必须充分掌握其破坏机理，找出其产生早期损坏的原因，有针对性地从结构、材料、性能等方面对其进行改进。同时，也很有必要掌握以动力学测试分析为基础的智能化监测技术，对大位移伸缩装置进行动态监测，确保其长期处于健康运行状态，尽量从一开始就避免出现早期破坏或尽早进行维护以减轻或减缓破坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，用于对桥梁用大位移伸缩装置进行监测。
本实用新型采用的技术方案是这样的：
一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，包括若干个传感器、数据采集单元、智能控制单元、数据传输单元、数据处理单元和客户终端，所述数据采集单元与传感器连接，所述智能控制单元采用MSC-51单片机系统作为核心器件并通过数据线与数据采集单元连接，所述数据处理单元包括FPGA系统、信号发射模块和信号接收模块，FPGA系统通过数据传输单元与智能控制单元之间进行数据交换，信号发射模块通过无线网络向客户终端发送FPGA系统的信号，信号接收模块通过无线网络接收客户终端向FPGA系统发送的信号。
作为优选，所述数据采集单元通过数据线从传感器采集模拟信号，然后利用A/D转换器将其转换为数值信号并储存。
作为优选，所述数据采集单元将其转换所得数值信号传送到智能控制单元之前，还要先经过预处理，若是采集的动态信号，则通过滤波模块对其进行滤波处理，若是采集的静态信号，则通过逻辑算法模块对其信号峰值进行统计分析和平均值处理。
作为优选，所述传感器包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器、应变传感器等传感器的任意一种或几种的组合。位移传感器采集位移信号，速度传感器采集速度信号，加速度传感器采集加速度信号，应变传感器采集应变信号。根据需要采用不同的传感器组合，分别采集信号并进行处理。
作为优选，所述智能控制单元控制数据采集单元向传感器采集模拟信号并将其转换成数值信号的过程并接收从数据采集单元传输过来的数值信号，所述智能控制单元还将接收到的数值信号通过数据传输单元传输到数据处理单元。
作为优选，所述数据处理单元对通过数据传输单元传过来的数值信号先后进行FFT变换、滤波护理、时域分析，然后根据需要进行统计分析、趋势分析和对比分析，最后将分析结果定期储存并根据客户终端的请求通过网络输出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.通过将传感器布设在桥梁的大位移伸缩装置的伸缩缝处，收集各传感器的信号，如伸缩装置的静态、动态、位移信息，以及中梁、横梁的振动位移、速度、加速度、应变等信息，然后通过数据处理可获取伸缩装置的健康状况，为管理部门制定维护计划提供数据支持。
2.整个检测系统结构简单，各功能单元均采用模块化设计，便于装置的运输和安装。
3、可以通过不同的传感器采集多方面信息并进行分析，能准确获取伸缩装置的工作状况。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型数据处理流程图。
图中标记：1为传感器，2为数据采集单元，3为智能控制单元，4为数据传输单元，5为数据处理单元，6为客户终端，7为中梁，8为横梁，9为弹性元件，10为桥梁梁体。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
实施例：
如图1所示，一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，包括传感器1若干个、数据采集单元2、智能控制单元3、数据传输单元4、数据处理单元5和客户终端6，所述数据采集单元2与传感器1连接，所述智能控制单元3采用MSC-51单片机系统作为核心器件并通过数据线与数据采集单元2连接，所述数据处理单元5包括FPGA系统、信号发射模块和信号接收模块，FPGA系统通过数据传输单元4与智能控制单元3之间进行数据交换，信号发射模块通过无线网络向客户终端6发送FPGA系统的信号，信号接收模块通过无线网络接收客户终端6向FPGA系统发送的信号。
所述传感器1包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器、应变传感器等传感器，根据需要可以单独使用，也可以组合使用。使用时，将各传感器1布设在桥梁的中梁7、横梁8以及弹性单元9处。
所述数据采集单元2通过数据线从传感器1采集模拟信号，然后利用A/D转换器将其转换为数值信号并储存。
所述数据采集单元2将其转换所得数值信号传送到智能控制单元3之前，还要先经过预处理，若是采集的动态信号，则通过滤波模块对其进行滤波处理，若是采集的静态信号，则通过逻辑算法模块对其信号峰值进行统计分析和平均值处理。
所述智能控制单元3控制数据采集单元2向传感器1采集模拟信号并将其转换成数值信号的过程并接收从数据采集单元2传输过来的数值信号，所述智能控制单元3还将接收到的数值信号通过数据传输单元4传输到数据处理单元5。
所述数据处理单元5对通过数据传输单元4传过来的数值信号先后进行FFT变换、滤波护理、时域分析，然后根据需要进行统计分析、趋势分析和对比分析，最后将分析结果定期储存并根据客户终端6的请求通过网络（有线网络或无线网络均可）输出。还可在数据处理单元5中预设阈值以预警，若检测出伸缩装置出现故障，则确定故障地点并及时向客户终端6报警。还可对FPGA系统编程，使其定期生成伸缩装置主要指标的历史变化趋势报表以及统计出车流量、车速、车轴重、桥梁梁体自振频率等信息。
上述各模块的数据处理流程如图2所示。
在数据处理单元5中，对来自桥梁用大位移伸缩装置各处的数据进行频谱分析、传递函数分析，将分析数据与桥梁梁体10的数据进行对比，获取伸缩装置的缝宽变化情况以及中梁7、横梁8的振动频率数据。若发现某一项数值超过安全阈值，主动采用有线网络或无线3G/4G网络远程传输至客户终端6进行提前预警。
Claims (6)
1.一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：包括若干个传感器（1）、数据采集单元（2）、智能控制单元（3）、数据传输单元（4）、数据处理单元（5）和客户终端（6），所述数据采集单元（2）与传感器（1）连接，所述智能控制单元（3）采用MSC-51单片机系统作为核心器件并通过数据线与数据采集单元（2）连接，所述数据处理单元（5）包括FPGA系统、信号发射模块和信号接收模块，FPGA系统通过数据传输单元（4）与智能控制单元（3）之间进行数据交换，信号发射模块通过无线网络向客户终端（6）发送FPGA系统的信号，信号接收模块通过无线网络接收客户终端（6）向FPGA系统发送的信号。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：所述数据采集单元（2）通过数据线从传感器（1）采集模拟信号，然后利用A/D转换器将其转换为数值信号。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：所述数据采集单元（2）将其转换所得数值信号传送到智能控制单元（3）之前，还要先经过预处理，若是采集的动态信号，则通过滤波模块对其进行滤波处理，若是采集的静态信号，则通过逻辑算法模块对其信号峰值进行统计分析和平均值处理。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：所述传感器（1）包括位移传感器、速度传感器、加速度传感器、应变传感器的任意一种或几种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：所述智能控制单元（3）控制数据采集单元（2）向传感器（1）采集模拟信号并将其转换成数值信号的过程并接收从数据采集单元（2）传输过来的数值信号，所述智能控制单元（3）还将接收到的数值信号通过数据传输单元（4）传输到数据处理单元（5）。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置，其特征在于：所述数据处理单元（5）对通过数据传输单元（4）传过来的数值信号先后进行FFT变换、滤波护理、时域分析，然后根据需要进行统计分析、趋势分析和对比分析，最后将分析结果定期储存并根据客户终端（6）的请求通过网络输出。
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|---|---|---|---|---|
| CN105526974A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-04-27 | 成都市新筑路桥机械股份有限公司 | 一种桥梁用大位移伸缩装置的监测装置 |
| CN110794032A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-02-14 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种桥梁伸缩缝监测装置 |
| TWI754895B (zh) * | 2020-02-15 | 2022-02-11 | 國立中興大學 | 無線動態應變之預力混凝土橋梁結構監測系統及監測方法 |
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