CN207992771U - 一种智能高桩码头损伤监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能高桩码头损伤监测系统,包括传感器系统、信号采集系统、通讯传输系统和信息分析系统，传感器系统包括竖向位移检测单元、面板应变检测单元、梁应变检测单元、基桩应变检测单元、振动特性检测单元和外部环境检测单元，信号采集系统连接有信号处理器，通讯传输系统接收信号处理器的数字信号经GPRS通讯网络传输至信息分析系统，信息分析系统包括中央处理器、模型数据库和监测数据库，中央处理器内设有数据库分析模块；通过传感器系统实时检测高桩码头多元化损伤指标，基于无线通讯和传输系统，与模型数据库检测评估损伤的发生、位置和程度，为提高高桩码头长期使用安全性、实现智能化灾变监控预警提供保障。

Description

一种智能高桩码头损伤监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能高桩码头损伤监测系统,属于码头监测系统技术领域。

背景技术

高桩码头为透空结构，波浪放射小，对水流影响小，其工作原理是利用桩基将码头上部结构所受载荷传递到地基深处较好的持力层上，通常由桩基和上部结构组成，上部结构通常采用梁板结构，适用于适合沉桩的各种地基，特别适用软土地基。

高桩码头结构损伤破坏的表现形式主要包括：混凝土局部开裂、剥落；钢筋外露、锈蚀甚至断裂，存在整体不均匀沉降、水平位移、平面扭转等。造成高桩码头损坏的主要原因有：

①钢筋锈蚀：钢筋锈蚀对安全性的影响主要有两个方面：一是锈蚀引起的钢筋截面减小，二是因为锈蚀引起的体积增大、顺筋裂缝、保护层剥落而导致钢筋与混凝土之间的粘结力下降，而且结构一旦出现锈胀裂缝就会迅速恶化，承载力降低，安全性下降。相比于重力式和板桩码头，高桩码头对超载的反应敏感，是导致高桩码头混凝土结构耐久性破坏的主要形式。一方面，超载会直接影响结构的安全；另一方面，超载往往会造成结构出现过大裂缝，钢筋出现塑性变形，并且裂缝会加剧钢筋锈蚀，降低构件承载力，从而影响结构的安全性；

②使用荷载超载：般堆货荷载和汽车荷载的超载会导致高桩码头梁板构件的破损，撞击力超载往往导致高桩码头桩基断裂。

③桩坡体系不均匀沉降：高桩码头运营期间桩坡体系不均匀沉降可能导致高桩码头整体滑动失稳，或对码头近岸部分桩基产生负摩擦力，导致桩基拉断。对桩台较短，岸坡较陡的高桩码头，表现更明显。

因此，亟待研发一种适用于高桩码头的损伤监测系统，为高桩码头长期使用健康和安全性提供保障。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种智能高桩码头损伤监测系统,通过传感器系统实时检测高桩码头多元化损伤指标，基于无线通讯和传输系统，与模型数据库检测评估损伤的发生、位置和程度，为提高高桩码头长期使用安全性、实现智能化灾变监控预警提供保障。

本实用新型是通过如下的技术方案予以实现的：

一种智能高桩码头损伤监测系统,包括传感器系统、信号采集系统、通讯传输系统和信息分析系统，其中，所述传感器系统包括竖向位移检测单元、面板应变检测单元、梁应变检测单元、基桩应变检测单元、振动特性检测单元和外部环境检测单元；

所述竖向位移检测单元用于检测高桩码头引桥与陆域高差；所述面板应变检测单元用于检测货物堆积时高桩码头面板横向和纵向的受力应变量；所述梁应变检测单元用于检测高桩码头横梁和纵梁的受力应变量；所述基桩应变检测单元用于检测高桩码头基桩的受力应变量；所述振动特性检测单元用于检测振动激励源引起高桩码头在平行码头和垂直码头方向上的振动量；所述外部环境检测单元用于检测高桩码头所处水位、温度、湿度和风速数据；

所述信号采集系统用于采集传感器系统传输的电信号，并连接有信号处理器，所述信号处理器用于将信号采集系统采集的电信号转换为数字信号，所述通讯传输系统用于接收信号处理器的数字信号，并经GPRS通讯网络传输至信息分析系统；

所述信息分析系统包括中央处理器、模型数据库和监测数据库，所述中央处理器内设有数据库分析模块，所述数据库分析模块与模型数据库和监测数据库相连，用于对比模型数据库和监测数据库，并将对比结果传输至监测数据库，所述模型数据库用于存储高桩码头损伤阈值模态参数，所述监测数据库与通讯传输系统之间设有数字信号处理器。

上述一种智能高桩码头损伤监测系统,其中，所述竖向位移检测单元包括基准静力水准仪和若干与基准静力水准仪连通的静力水准仪，若干静力水准仪呈两排分布，且用于测量码头引桥面与基准静力水准仪的垂直位移；

所述面板应变检测单元包括两组垂直安装的第一应变计，所述梁应变检测单元包括若干横向分布的第二应变计、纵向分布的第三应变计，所述基桩应变检测单元包括若干第四应变计，所述第一应变计、第二应变计、第三应变计和第四应变计均为振弦式应变计；

所述振动特性检测单元包括若干振动传感器组，所述振动传感器组包括两个相互垂直的振动传感器；所述外部环境检测单元包括超声液位传感器、温湿度传感器和风速风向仪。

上述一种智能高桩码头损伤监测系统,其中，所述传感器系统还包括若干位移计、倾角仪和裂缝计，所述位移计用于测量高桩码头桩帽位移量，所述倾角仪用于测量高桩码头基桩倾斜角度，所述裂缝计用于测量高桩码头面板、横梁、纵梁和基桩的伸缩缝位移。

上述一种智能高桩码头损伤监测系统,其中，所述中央处理器连接有控制终端，所述控制终端连接有报警器。

上述一种智能高桩码头损伤监测系统,其中，所述模型数据库连接有数据更新服务器。

上述一种智能高桩码头损伤监测系统,其中，所述信息分析系统连接有用户终端，所述用户终端与信息分析系统之间设有调用服务器，所述调用服务器用于调用监测数据库的数据。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型结构新颖、设计合理、使用方便，采用竖向位移检测单元、面板应变检测单元、梁应变检测单元、基桩应变检测单元、振动特性检测单元和外部环境检测单元以便根据高桩码头损伤机理和常见破坏形式，实时传感高桩码头多元化检测数据，在信号采集系统进行集中和处理，在GPRS通讯网络传输实时传送，并经中央处理器的数据库分析模块对比模型数据库和监测数据库，通过模型数据损伤阈值模态参数判断，反馈对比分析结果在监测数据库存储，实现评估高桩码头损伤的发生、位置和程度，控制终端控制报警器示警，并可由多个用户终端通过调用服务器调用监测数据，可在任意控制室和地点上实时调取数据，为提高高桩码头长期使用安全性、实现智能化灾变监控预警提供保障。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型传感器系统安装结构图。

图3为本实用新型传感器系统平面分布图。

（图中，传感器系统1、信号采集系统2、通讯传输系统3和信息分析系统4，竖向位移检测单元5、面板应变检测单元6、梁应变检测单元7、基桩应变检测单元8、振动特性检测单元9和外部环境检测单元10，基准静力水准仪11，静力水准仪12，第一应变计13，第二应变计14，第三应变计15，第四应变计16，振动传感器组17，振动传感器18，超声液位传感器19、温湿度传感器20和风速风向仪21，位移计22、倾角仪23和裂缝计24，信号处理器42，中央处理器25、模型数据库26和监测数据库27，数据库分析模块29，数据更新服务器30，数字信号处理器31，控制终端32，报警器33，用户终端34，调用服务器35，陆域36，引桥37，横梁38，纵梁39，桩帽40，基桩41）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

一种智能高桩码头损伤监测系统,包括传感器系统1、信号采集系统2、通讯传输系统3和信息分析系统4，其中，所述传感器系统1包括竖向位移检测单元5、面板应变检测单元6、梁应变检测单元7、基桩应变检测单元8、振动特性检测单元9和外部环境检测单元10；

所述竖向位移检测单元5用于检测高桩码头引桥37与陆域36高差；所述面板应变检测单元6用于检测货物堆积时高桩码头面板横向和纵向的受力应变量；所述梁应变检测单元7用于检测高桩码头横梁38和纵梁39的受力应变量；所述基桩应变检测单元8用于检测高桩码头基桩的受力应变量；所述振动特性检测单元9用于检测振动激励源引起高桩码头在平行码头和垂直码头方向上的振动量；所述外部环境检测单元10用于检测高桩码头所处水位、温度、湿度和风速数据；

所述竖向位移检测单元5包括基准静力水准仪11和若干与基准静力水准仪11连通的静力水准仪12，若干静力水准仪12呈两排分布，且用于测量码头引桥37面与基准静力水准仪11的垂直位移；

所述面板应变检测单元6包括两组垂直安装的第一应变计13，所述梁应变检测单元7包括若干横向分布的第二应变计14、纵向分布的第三应变计15，所述基桩应变检测单元8包括若干第四应变计16，所述第一应变计13、第二应变计14、第三应变计15和第四应变计16均为振弦式应变计；

所述振动特性检测单元9包括若干振动传感器组17，所述振动传感器组17包括两个相互垂直的振动传感器18；所述外部环境检测单元10包括超声液位传感器19、温湿度传感器20和风速风向仪21；

所述传感器系统1还包括若干位移计22、倾角仪23和裂缝计24，所述位移计22用于测量高桩码头桩帽40位移量，所述倾角仪23用于测量高桩码头基桩倾斜角度，所述裂缝计24用于测量高桩码头面板、横梁38、纵梁39和基桩的伸缩缝位移；

所述信号采集系统2用于采集传感器系统1传输的电信号，并连接有信号处理器42，所述信号处理器用于将信号采集系统2采集的电信号转换为数字信号，所述通讯传输系统3用于接收信号处理器的数字信号，并经GPRS通讯网络传输至信息分析系统4；

所述信息分析系统4包括中央处理器25、模型数据库26和监测数据库27，所述中央处理器25内设有数据库分析模块29，所述数据库分析模块29与模型数据库26和监测数据库27相连，用于对比模型数据库26和监测数据库27，并将对比结果传输至监测数据库27，所述模型数据库26用于存储高桩码头损伤阈值模态参数，所述模型数据库26连接有数据更新服务器30，所述监测数据库27与通讯传输系统3之间设有数字信号处理器31，所述中央处理器25连接有控制终端32，所述控制终端32连接有报警器33；

所述信息分析系统4连接有用户终端34，所述用户终端34与信息分析系统4之间设有调用服务器35，所述调用服务器35用于调用监测数据库27的数据。

本实用新型的工作方式为：

将基准静力水准仪11设置于陆域36，若干静力水准仪12设置于高桩码头引桥37上，第一应变计13设置于高桩码头引桥37面板上，第二应变计14设置于高桩码头横梁38上，第三应变计15设置于高尚高桩码头纵梁39上，第四应变计16设置于桩帽0.5m以下的基桩上，两个相互垂直的振动传感器18分别在平行码头方向、垂直码头方向上，位移计22设置于桩帽40上，倾角仪23设置于基桩41上；

由传感器系统1检测多元化的码头参数，汇集在信号采集系统2中，并经信号处理器将信号采集系统2采集的电信号转换为数字信号，由通讯传输系统3接收数字信号，经GPRS通讯网络传输至信息分析系统4，经数字信号处理器31调制存储在监测数据库27中，中央处理器25的数据库分析模块29对比模型数据库26和监测数据库27，通过模型数据损伤阈值模态参数判断，反馈对比分析结果在监测数据库27存储，实现评估高桩码头损伤的发生、位置和程度，控制终端32控制报警器33示警，并可由多个用户终端34通过调用服务器35调用监测数据，可在任意控制室和地点上实时调取数据，数据更新服务器30用于更新和修正桩码头损伤阈值模态参数，为提高高桩码头长期使用安全性、实现灾变监控预警提供保障。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种智能高桩码头损伤监测系统,包括传感器系统、信号采集系统、通讯传输系统和信息分析系统，其特征为，所述传感器系统包括竖向位移检测单元、面板应变检测单元、梁应变检测单元、基桩应变检测单元、振动特性检测单元和外部环境检测单元；

所述竖向位移检测单元用于检测高桩码头引桥与陆域高差；所述面板应变检测单元用于检测货物堆积时高桩码头面板横向和纵向的受力应变量；所述梁应变检测单元用于检测高桩码头横梁和纵梁的受力应变量；所述基桩应变检测单元用于检测高桩码头基桩的受力应变量；所述振动特性检测单元用于检测振动激励源引起高桩码头在平行码头和垂直码头方向上的振动量；所述外部环境检测单元用于检测高桩码头所处水位、温度、湿度和风速数据；

所述信号采集系统用于采集传感器系统传输的电信号，并连接有信号处理器，所述信号处理器用于将信号采集系统采集的电信号转换为数字信号，所述通讯传输系统用于接收信号处理器的数字信号，并经GPRS通讯网络传输至信息分析系统；

所述信息分析系统包括中央处理器、模型数据库和监测数据库，所述中央处理器内设有数据库分析模块，所述数据库分析模块与模型数据库和监测数据库相连，用于对比模型数据库和监测数据库，并将对比结果传输至监测数据库，所述模型数据库用于存储高桩码头损伤阈值模态参数，所述监测数据库与通讯传输系统之间设有数字信号处理器。

2.如权利要求1所述的一种智能高桩码头损伤监测系统,其特征为，所述竖向位移检测单元包括基准静力水准仪和若干与基准静力水准仪连通的静力水准仪，若干静力水准仪呈两排分布，且用于测量码头引桥面与基准静力水准仪的垂直位移；

所述面板应变检测单元包括两组垂直安装的第一应变计，所述梁应变检测单元包括若干横向分布的第二应变计、纵向分布的第三应变计，所述基桩应变检测单元包括若干第四应变计，所述第一应变计、第二应变计、第三应变计和第四应变计均为振弦式应变计；

所述振动特性检测单元包括若干振动传感器组，所述振动传感器组包括两个相互垂直的振动传感器；所述外部环境检测单元包括超声液位传感器、温湿度传感器和风速风向仪。

3.如权利要求1所述的一种智能高桩码头损伤监测系统,其特征为，所述传感器系统还包括若干位移计、倾角仪和裂缝计，所述位移计用于测量高桩码头桩帽位移量，所述倾角仪用于测量高桩码头基桩倾斜角度，所述裂缝计用于测量高桩码头面板、横梁、纵梁和基桩的伸缩缝位移。

4.如权利要求1所述的一种智能高桩码头损伤监测系统,其特征为，所述中央处理器连接有控制终端，所述控制终端连接有报警器。

5.如权利要求1所述的一种智能高桩码头损伤监测系统,其特征为，所述模型数据库连接有数据更新服务器。

6.如权利要求1或4所述的一种智能高桩码头损伤监测系统,其特征为，所述信息分析系统连接有用户终端，所述用户终端与信息分析系统之间设有调用服务器，所述调用服务器用于调用监测数据库的数据。