CN208171332U - 一种基于gsm短信的桥梁状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁监测技术领域，具体涉及一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，具体包括电源装置、数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块。本实用新型采用GSM短信的方式实现桥梁监测系统与桥梁管理者的点对点连接，可实现24*7小时无人监守，当桥梁状态出现异常时，监测中心服务器可通过GSM模块发送短信至桥梁管理者进行修复和维护，杜绝桥梁的安全隐患；同时采用数据库服务器和计算机，可通过监测中心服务器将采集、分析的数据同时备份至数据库服务器、计算机，将数据进行双备份，保证数据的安全性，同时计算机可将分析的数据进行显示，如果计算机系统故障，再重装系统后可再次从数据库服务器提取相关数据进行后续处理。

Description

一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁监测技术领域，具体涉及一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统。

背景技术

桥梁建成以后，由于受气候、环境因素的影响，结构材料会被腐蚀和逐渐老化，长期的静、动力荷载作用，使其强度和刚度随着时间的增加而降低。这不仅会影响行车安全，更会使桥梁的使用寿命缩短。对桥梁结构的状况进行检测与监测，并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。桥梁状态监测具有十分重要的作用。

桥梁工程实际运营中病桥不断出现，其相应的承载能力评定工作日显重要。大量的文献资料显示，大跨度桥梁运营期病害与事故主要集中在主梁、桥墩的裂缝和变形、以及索力变化等方面。主梁是桥上部结构的主要受力结构，不仅承受弯矩，同时也承受各种水平分力作用，处于受组合力状态。主梁及桥面板在桥梁运营阶段出现最多的病害就是主梁腹板、顶板出现裂缝。裂缝产生的原因很多，如荷载作用、混凝土组成成分、温度变化、混凝土收缩和徐变、基础的不均匀沉降以及钢筋的锈蚀等。许多裂缝往往是几种不同因素联合作用的结果。桥墩病害的主要表现为墩偏位和混凝土裂缝。裂缝的原因与上述主梁发生裂缝的原因基本相同。所以了解桥梁的极限状态、承载潜力以及剩余寿命等对桥梁的合理利用具有重大现实意义。目前的桥梁监测系统大多采用互联网络进行数据传输，无法实现桥梁监测系统与桥梁管理者进行点对点连接。且目前的桥梁监测系统测量精度不高，数据备份是单备份，若系统出现故障，会有数据丢失的可能性。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，采用GSM短信的方式实现桥梁监测系统与桥梁管理者的点对点连接，同时采用数据库服务器和计算机，可通过监测中心服务器将采集、分析的数据进行双备份，保证数据的安全性，具体技术方案如下：

一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统包括电源装置、数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块；所述数据采集装置与微处理器连接，微处理器与监测中心服务器连接，监测中心服务器分别与GSM模块、数据库服务器、计算机连接；所述电源装置分别与数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块连接。

进一步，所述电源装置包括室外电源装置和室内电源装置；所述室外电源装置包括第一蓄电池、第二蓄电池、光伏太阳能电池板、监视继电器、单刀双掷开关、电源输出端；所述单刀双掷开关包括动触点、静触点I、静触点II；所述光伏太阳能电池板分别与第一蓄电池、第二蓄电池连接；所述第一蓄电池、单刀双掷开关的静触点II分别与电源输出端连接；所述第一蓄电池与监视继电器连接，所述监视继电器与单刀双掷开关的静触点I连接，所述单刀双掷开关的动触点与第二蓄电池连接；所述室内电源装置通过市电提供电源。

进一步，所述数据采集装置包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、光纤光栅解调仪、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、AD转换器；所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器安装在桥梁上；所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器分别与光纤光栅解调仪连接；所述加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器分别与AD转换器连接；所述光纤光栅解调仪、AD转换器分别与微处理器连接。

进一步，所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器采用传感器固定装置固定安装在桥梁上；所述传感器固定装置包括上盖、底座；所述上盖的横截面为T形，在T形上盖的底部设置空心的上半圆结构；所述底座的横截面为凹形，凹形底座的凹陷处设置与上盖底部设置的上半圆结构相匹配的空心的下半圆结构，上半圆结构与下半圆结构构成固定传感器的圆形通孔；T形上盖的两端分别设置螺纹孔I；底座上部的两端的对应位置分别设置与上盖两端的螺纹孔大小一致的螺纹孔II；采用与螺纹孔I、螺纹孔II相匹配的螺栓可将上盖与底座固定连接；底座的底部与桥梁通过焊接或粘接的方式固定连接。

进一步，还包括邮件服务器；邮件服务器分别与监测中心服务器、电源装置连接；邮件服务器用于将采集的数据发送至设置的邮箱。

本实用新型的有益效果为：本发明采用GSM短信的方式实现桥梁监测系统与桥梁管理者的点对点连接，可实现24*7小时无人监守，当桥梁状态出现异常时，监测中心服务器可通过GSM模块发送短信至桥梁管理者进行修复和维护，杜绝桥梁的安全隐患；同时采用数据库服务器和计算机，可通过监测中心服务器将采集、分析的数据同时备份至数据库服务器、计算机，将数据进行双备份，保证数据的安全性，同时计算机可将分析的数据进行显示，如果计算机系统故障，再重装系统后可再次从数据库服务器提取相关数据进行后续处理。本实用新型通过采集桥梁应变、裂缝、加速度、温度等数据为承载能力评定和健康状况评估提供依据，进一步确保了桥梁安全运营、延长了桥梁的使用寿命，能够早期发现桥梁病害防止安全事故的发生，同时节约了桥梁的维修费用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电源装置的结构示意图；

图3为本实用新型中传感器固定装置的结构示意图；

图4为本实用新型中底座为圆弧形的传感器固定装置的结构示意图；

图5为本实用新型中传感器保护箱的结构示意图；

其中：

1：动触点、2：静触点I、3：静触点II、4：上盖、5：底座、6：圆形通孔、7：螺纹孔I、8：螺纹孔II、9：箱体、10：通孔。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统包括电源装置、数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块、邮件服务器；数据采集装置与微处理器连接，微处理器与监测中心服务器连接，监测中心服务器分别与GSM模块、数据库服务器、计算机、邮件服务器连接；电源装置分别与数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块、邮件服务器连接。

其中，电源装置包括室外电源装置和室内电源装置；如图2所示，室外电源装置包括第一蓄电池、第二蓄电池、光伏太阳能电池板、监视继电器、单刀双掷开关、电源输出端；单刀双掷开关包括动触点1、静触点I2、静触点II3；光伏太阳能电池板分别与第一蓄电池、第二蓄电池连接；第一蓄电池、单刀双掷开关的静触点II3分别与电源输出端连接；第一蓄电池与监视继电器连接，监视继电器与单刀双掷开关的静触点I2连接，单刀双掷开关的动触点1与第二蓄电池连接；室内电源装置通过市电提供电源。室外电源装置分别与数据采集装置、微处理器连接，室内电源装置分别与监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块、邮件服务器。微处理器与监测中心服务器通过GPRS传输数据。

数据采集装置包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、光纤光栅解调仪、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、AD转换器；光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器安装在桥梁上，光纤光栅解调仪、AD转换器、微处理器安装在桥梁上的控制箱中，；光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器分别与光纤光栅解调仪连接；加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器分别与AD转换器连接；光纤光栅解调仪、AD转换器分别与微处理器连接。AD转换器将加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器采集的信号进行模数转换并传输至微处理器，光纤光栅解调仪通过光缆与微处理器连接。

桥梁钢箱拱监测主要包括应变监测、裂缝监测、温度监测和空气湿度监测。为监测钢箱拱在荷载下的变形，在主跨跨中、主跨1/4跨、支座截面、牛腿位置等应力较大处安装光纤光栅应变传感器。另外，在相应截面设置光纤光栅温度传感器，以监测温度和为光纤光栅应变传感器作温度补偿。为监测混凝土拱肋的裂缝和温度，在易出现裂缝的位置布设长标距光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器。为监测钢箱拱内空气的湿度，在主跨跨中、支座跨跨中等位置安装空气湿度传感器。

桥面监测包括桥面振动监测和环境状况监测。在桥面的主跨跨中截面、1/4截面各布置2个加速度传感器，测量桥面的振动特性。为监测桥址处环境状况，在跨中截面附近布设风速风向传感器1个。

吊杆作为重要的传力构件，将纵横梁等永久作用和汽车等可变作用传递到拱肋上，监测吊杆的受力状况对于判断拱桥是否处于正常工作状态至关重要。吊杆索力监测一般采用频率法测得。因此在吊杆中间布置加速度传感器，监测吊杆的振动频率，进一步分析得到吊杆的索力。

桥梁的水平推力主要是由布置在桥面的系杆来平衡，在桥梁两侧的系杆的锚固端各布设一个光纤光栅应变传感器，监测系杆应变，通过换算得到系杆力。为抵消环境温度变化的影响，适当布置了光纤光栅温度传感器。

光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器采用传感器固定装置固定安装在桥梁上；如图3所示，传感器固定装置包括上盖4、底座5；上盖4的横截面为T形，在T形上盖4的底部设置空心的上半圆结构；底座5的横截面为凹形，凹形底座的凹陷处设置与上盖底部设置的上半圆结构相匹配的空心的下半圆结构，上半圆结构与下半圆结构构成固定传感器的圆形通孔6；T形上盖的两端分别设置螺纹孔I7；底座上部的两端的对应位置分别设置与上盖两端的螺纹孔大小一致的螺纹孔II8；采用与螺纹孔I7、螺纹孔II8相匹配的螺栓可将上盖4与底座5固定连接；底座的底部与桥梁通过焊接或粘接的方式固定连接。根据需要，也可将底座5的底部制作为圆弧形，如图4所示，圆弧形的半径R可根据安装需要进行制作。在固定传感器时，可采用2个传感器固定装置分别固定在传感器的两端，将传感器的两端分别穿过2个传感器固定装置的圆形通孔6，再调整上盖4上的螺栓即可固定传感器。在传感器固定装置的上方还可设置传感器保护箱，如图5所示，传感器保护箱包括箱体9，通孔10，将传感器保护箱罩在传感器上，光纤可从通孔10穿出，传感器保护箱可与传感器固定装置的底座焊接连接，也可直接焊接在桥梁上。

本实用新型的工作原理为：数据采集装置采集桥梁的应变、裂缝、加速度、温度等数据并传输至微处理器进行处理，微处理器进行特征提取后，将处理后的数据通过GPRS传输至监测中心服务器，最后通过GSM模块和邮件服务器将预警信息传输至桥梁管理者的手机或者邮箱，以实现点对点连接。监测中心服务器同时将微处理器处理后的数据同时备份至数据库服务器、计算机，保证数据的安全性。

本实用新型不局限于以上的具体实施方式，以上仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，其特征在于：包括电源装置、数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块；所述数据采集装置与微处理器连接，微处理器与监测中心服务器连接，监测中心服务器分别与GSM模块、数据库服务器、计算机连接；所述电源装置分别与数据采集装置、微处理器、监测中心服务器、计算机、数据库服务器、GSM模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，其特征在于：所述电源装置包括室外电源装置和室内电源装置；所述室外电源装置包括第一蓄电池、第二蓄电池、光伏太阳能电池板、监视继电器、单刀双掷开关、电源输出端；所述单刀双掷开关包括动触点、静触点I、静触点II；所述光伏太阳能电池板分别与第一蓄电池、第二蓄电池连接；所述第一蓄电池、单刀双掷开关的静触点II分别与电源输出端连接；所述第一蓄电池与监视继电器连接，所述监视继电器与单刀双掷开关的静触点I连接，所述单刀双掷开关的动触点与第二蓄电池连接；所述室内电源装置通过市电提供电源。

3.根据权利要求1所述的一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，其特征在于：所述数据采集装置包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、光纤光栅解调仪、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器、AD转换器；所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器、加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器安装在桥梁上；所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器分别与光纤光栅解调仪连接；所述加速度传感器、湿度传感器、风速风向传感器分别与AD转换器连接；所述光纤光栅解调仪、AD转换器分别与微处理器连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，其特征在于：所述光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、长标距光纤光栅应变传感器采用传感器固定装置固定安装在桥梁上；所述传感器固定装置包括上盖、底座；所述上盖的横截面为T形，在T形上盖的底部设置空心的上半圆结构；所述底座的横截面为凹形，凹形底座的凹陷处设置与上盖底部设置的上半圆结构相匹配的空心的下半圆结构，上半圆结构与下半圆结构构成固定传感器的圆形通孔；T形上盖的两端分别设置螺纹孔I；底座上部的两端的对应位置分别设置与上盖两端的螺纹孔大小一致的螺纹孔II；采用与螺纹孔I、螺纹孔II相匹配的螺栓可将上盖与底座固定连接；底座的底部与桥梁通过焊接或粘接的方式固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于GSM短信的桥梁状态监测系统，其特征在于：还包括邮件服务器；邮件服务器分别与监测中心服务器、电源装置连接；邮件服务器用于将采集的数据发送至设置的邮箱。