CN207280601U - 基于云平台的高墩桥梁温度感知系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统包括数据采集仪、温度传感器、无线通信模块和云平台，温度传感器有多个且分别布置于桥墩、箱梁和无砟轨道结构内部，数据采集仪固定在桥墩顶部凹槽内，温度传感器与数据采集仪相连，数据采集仪与无线通信模块相连，无线通信模块通过无线网络与云平台相连。该系统可全面实时获得无砟轨道、箱梁和桥墩的温度场时变情况，通过云平台可远程实时访问温度监测数据。该感知系统的布局合理,测点位置可全面反映整个桥梁结构的温度场分布和变形情况,能够实现无砟轨道高墩桥梁温度的长期自动监测,节约大量人力物力。

Description

基于云平台的高墩桥梁温度感知系统

技术领域

本实用新型属于高速铁路高墩桥梁健康监测领域，尤其涉及一种基于云平台的高墩桥梁温度感知系统。

背景技术

我国幅员辽阔，各地区的地形条件各不相同，高速铁路也不可避免地途经山岭重丘地区。为了跨越山谷、河流，我国大量采用高墩桥梁作为高速线路的支撑结构。特别是在高度落差大的山谷地区，高速铁路桥梁常常采用高墩和高低墩相接的形式。由于混凝土材料的导热性能差，当外界环境温度变化时，便会在混凝土桥梁结构内形成温度梯度。在整体均匀升降温和温度梯度作用下，桥梁将产生温度变形。特别是高墩桥梁，由于墩高较大，温度变形将更加显著，加之相邻墩高差较大引起的温度变形不一致，将直接影响到高速列车运行的舒适性和安全性。

自20世纪50年代以来，国内外学者对混凝土桥梁结构的温度场和变形做了大量的研究工作以及一系列的现场试验观测和模型试验研究，取得了丰富的研究成果。但现有研究仅对单一的高速铁路桥梁结构的温度场及变形进行监测，特别是针对箱梁和无砟轨道的温度场监测较多，而且由于高桥墩传感器安装难度较大，其温度场监测相对较少。在桥梁温度场现场监测方面，由于需要在施工阶段将各传感器预埋到相应位置，在施工过程中若没有采取有效的保护措施，容易对线缆造成破坏；传统的监测手段需要人工现场采集，导致现场监测时间较短，也需要花费大量的人力和物力。随着物联网的发展，数据采集越来越可视化、智能化，通过将数据直接传输到云服务器，从而实现数据的实时观测和结构的长期监测。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，以解决传统方法存在桥梁现场温度感知的不足的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种云平台的高墩桥梁温度感知系统，包括数据采集仪、温度传感器、无线通信模块和云平台，温度传感器有多个且分别布置于桥梁的桥墩、箱梁和无砟轨道结构内部，数据采集仪固定在桥墩顶部凹槽内，温度传感器与数据采集仪相连，数据采集仪与无线通信模块相连，无线通信模块通过无线网络与云平台相连。

进一步地，感知系统还包括双轴倾角仪，双轴倾角仪有多个且分别布置于桥墩沿墩高方向间隔的多个测试截面上以及箱梁梁端部位，双轴倾角仪与数据采集仪相连。

进一步地，感知系统还包括位移计，位移计一端固定于桥墩顶部，另一端固定于箱梁梁端底部，且与数据采集仪连接。

进一步地，感知系统还包括太阳能供电系统，太阳能供电系统包括太阳能板、蓄电池和电源控制器，太阳能板共三块，分别固定在桥墩距墩顶15m处的地理位置西侧、南侧以及西南方向且与电源控制器连接，蓄电池连接电源控制器，电源控制器与数据采集仪相连。

本实用新型基于云平台的高墩桥梁温度感知系统可全面实时获得无砟轨道、箱梁和桥墩的温度场时变情况，通过云平台可远程实时访问温度监测数据。该感知系统的布局合理,测点位置可全面反映整个桥梁结构的温度场分布和变形情况,能够实现无砟轨道高墩桥梁温度变形的长期自动监测,节约大量人力物力。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统的结构示意图；

图中，1、数据采集仪；2、双轴倾角仪；3、温度传感器；4、位移计；5、无线通信模块；6、太阳能供电系统。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实用新型的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统包括数据采集仪1、温度传感器3、无线通信模块5和云平台，温度传感器3有多个且分别布置于桥墩、箱梁和无砟轨道结构内部，数据采集仪1固定在桥墩顶部凹槽内，温度传感器3与数据采集仪1相连，数据采集仪1与无线通信模块5相连，无线通信模块5通过无线网络与云平台相连。

在桥墩的钢筋笼放置完成后，且在完成上一节段墩身混凝土的浇筑后，在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，将测试线缆引入墩身处的PVC管通风口里，并将通风口两端封装后做好标记。浇筑该节段墩身混凝土，待桥墩施工完成后，从墩身内部将通风口解封，接线将测试线缆从墩身内壁引出到桥墩空心部位顶部，经过通风口，从墩身外壁引出到墩顶梁端处。

在箱梁底板钢筋笼捆扎完毕时，在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，并将测试线缆沿钢筋笼布设固定；在箱梁腹板钢筋笼捆扎过程中，在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，并将测试线缆沿钢筋笼布设固定，并将箱梁底板中温度传感器3的测试线缆引出；在箱梁顶板钢筋笼捆扎过程中，在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，并将测试线缆沿钢筋笼布设固定。将箱梁顶板、箱梁腹板和箱梁底板中温度传感器3的测试线缆引出至防护墙底部，浇筑箱梁混凝土，再将测试线缆整理好后从防护墙底部伸出，浇筑防护墙混凝土。

在底座板钢筋笼绑扎完成后，在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，测试线缆从靠近泄水孔的底座板底部引出，浇筑底座板混凝土；在轨道板钢筋笼绑扎完成后；在相应位置的纵向钢筋上安装温度传感器3，钢筋与温度传感器3之间添加一层绝热材料，测试线缆从靠近泄水孔的轨道板底部引出，浇筑轨道板混凝土。

将所有位置的测试线连接至数据采集仪1并通过无线通信模块5将采集的温度数据传输至云平台。通过云平台自动监测桥梁温度数据，能够节约大量人力及物力资源。

桥墩共布置两处测试截面，测试截面分别布置在桥墩1/2墩高处和空心部位顶部，各截面设有8条温度传感器3测线，温度传感器3测线分别设置在地理位置东、东南、南、西南、西、西北、北、东北八个方向。东西两端温度传感器3测线包括5个温度传感器3，其中两个温度传感器3位于距墩身外表面和内表面5cm处，其余三个温度传感器3沿安装条以距上一个测点10cm、10cm、20cm距离分别布置。其余6条温度传感器3测线上各有三个温度传感器3，两个位于距墩身外表面和内表面5cm处，一个位于墩身厚度中心处。无砟轨道温度传感器3包括八个沿轨道板横向布置的温度传感器3，采取4排2列的方式布置；竖直方向上各层温度传感器3距离无砟轨道上表面距离分别为5cm、15cm、30cm和45cm，横向上分别位于距无砟轨道侧表面5cm处及无砟轨道中心轴线处。箱梁温度传感器3包括六个沿箱梁顶板横向布置的温度传感器3，采取3排2列的方式布置；竖直方向上各层温度传感器3距离箱梁顶板上表面距离分别为5cm、15cm和25cm，横向上分别位于箱梁顶板竖向中心处及无砟轨道的竖向中心轴线处。

通过全方位布置温度传感器3，全面获得无砟轨道、箱梁和桥墩的温度场时变情况，可以宏观的监控整个桥梁的温度差情况，对预警具有很好的指导作用。

进一步地，感知系统还包括双轴倾角仪2，双轴倾角仪2有多个且分别布置于桥墩沿墩高方向间隔的多个测试截面上以及箱梁梁端部位，双轴倾角仪2与数据采集仪1相连。所有双轴倾角仪2采用膨胀螺丝锚固。测试截面上的双轴倾角仪2用来测试桥墩横、顺桥向转角；箱梁梁端的双轴倾角仪2用来测试箱梁变形。结合温度的变化分析桥梁形变的趋势，对桥梁安全具有指导性的作用。

进一步地，感知系统还包括位移计4，位移计4一端固定于桥墩顶部，另一端固定于箱梁梁端底部，且与数据采集仪1连接。通过位移计4能够获取桥墩与箱梁之间的相对位移，结合温度场的变化情况分析相对位移趋势，对桥梁安全具有指导性的作用。

进一步地，感知系统还包括太阳能供电系统6，太阳能供电系统6包括太阳能板、蓄电池和电源控制器，太阳能板共三块，分别固定在桥墩距墩顶15m处的地理位置西侧，南侧以及西南方向且与电源控制器连接，蓄电池连接电源控制器，电源控制器与数据采集仪1相连。通过设置太阳能电池为数据采集仪1供电，使得桥梁现场实现无人化管理，节约了大量人力资源。

进一步地，太阳能板通过焊接支架与桥墩锚固，且与桥墩呈45度角倾斜设置。太阳能板与桥墩保持45度可以提高阳光照射率并且防止雨雪堆积，以便充分发挥太阳能板的供电性能。

本实用新型基于云平台的高墩桥梁温度感知系统可全面实时获得无砟轨道、箱梁和桥墩的温度场时变情况，通过云平台可远程实时访问温度监测数据。该感知系统的布局合理,测点位置可全面反映整个桥梁结构的温度场分布和变形情况,能够实现无砟轨道高墩桥梁温度变形的长期自动监测,节约大量人力物力。

综上可知，本实用新型通过设置多个通过无线通信模块与云平台相连的温度传感器，全面实时获得无砟轨道、箱梁和桥墩的温度场时变情况，在获取实时温度监测数据的同时节省了大量人力物力资源。并且设置倾角仪和位移计，结合温度场的变化，分析桥梁形变趋势，对桥梁安全具有指导性作用。通过设置太阳能板，实现桥梁现场无人化，节约了大量人力资源。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，包括数据采集仪(1)、温度传感器(3)、无线通信模块(5)和云平台，所述温度传感器(3)有多个且分别布置于桥梁的桥墩、箱梁和无砟轨道结构内部，所述数据采集仪(1)固定在桥墩顶部凹槽内，所述温度传感器(3)与所述数据采集仪(1)相连，所述数据采集仪(1)与所述无线通信模块(5)相连，所述无线通信模块(5)通过无线网络与云平台相连。

2.根据权利要求1所述的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，所述感知系统还包括双轴倾角仪(2)，所述双轴倾角仪(2)有多个且分别布置于桥墩沿墩高方向间隔的多个测试截面上以及箱梁梁端部位，所述双轴倾角仪(2)与所述数据采集仪(1)相连。

3.根据权利要求1所述的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，所述感知系统还包括位移计(4)，所述位移计(4)一端固定于桥墩顶部，另一端固定于箱梁梁端底部，且与所述数据采集仪(1)连接。

4.根据权利要求2所述的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，所述感知系统还包括位移计(4)，所述位移计(4)一端固定于桥墩顶部，另一端固定于箱梁梁端底部，且与所述数据采集仪(1)连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，所述感知系统还包括太阳能供电系统(6)，所述太阳能供电系统(6)包括太阳能板、蓄电池和电源控制器，所述太阳能板共三块，分别固定于桥墩距墩顶15m处的地理位置西侧、南侧以及西南方向且与电源控制器连接，所述蓄电池连接电源控制器，所述电源控制器与数据采集仪(1)相连。

6.根据权利要求5所述的基于云平台的高墩桥梁温度感知系统，其特征在于，所述太阳能板通过焊接支架与桥墩锚固，且与桥墩呈45度角倾斜设置。