CN208172538U - 一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，所述监测采集系统包括分布安装在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的多个传感器组，与每个传感器组输出端相连接的综合采集仪，与每个综合采集仪输出端分别连接的智能控制单元以包括网络传输单元、远程服务器和远程终端，所述网络传输单元与所述智能控制单元的输出单元连，所述网络传输单元的输出端与所述远程服务器的输入端连接，所述远程服务器的输出端与所述远程终端连接。本实用新型利用ZigBee无线网络实现桥梁的振动、位移、应变、温度等数据的自动采集和实时传输并通过网络传输单元将采集的各类监控数据进行存储和实时地动态实时数据传到监控中心，保障了系统的高可靠性。

Description

一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统

技术领域

本实用新型涉及物联网与道路桥梁的实时监测技术，具体涉及一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统。

背景技术

我国是桥梁大国，据交通部门的统计，我国约有近75万座公路桥梁(不含市政桥梁)，影响桥梁安装的因数居多，有认为因素、车辆长期超载因素、材料自身退化等，缺乏及时到位的管理或有效的养护导致结构各部位分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化，损伤如果不及时得到检测和维护，轻则影响车辆行驶安全和缩短桥梁使用年限，重则导致桥梁突然破坏和坍塌，这将直接给社会带来的巨大的经济损失，同时也在严重威胁人们的生命安全。虽然相关部门会定期对桥梁进行质量检测，而定期检测的周期较长，因此不能够实时监测桥梁运行状态并用于完成对桥梁各种参数的监测，因此，建立一套针对目前桥梁的实时安全监测采集系统，为桥梁日常养护、检测、维护、加固维修以及突发事件应急管理提供科学依据显得尤为迫切。

随着现代物联网技术和传感测试、信号分析、远程智能控制、计算机技术、危险性分析、结构计算等技术的迅猛发展，进行设计与实施桥梁结构监测系统已经有了可能。本实用新型提出基于物联网技术的桥梁安全监测采集系统就是建立在物联网技术和桥梁工程技术的基础之上的。其能够在不影响桥梁结构正常使用状态下，实现长期实时观测累积损伤状态，可对桥梁安全状况进行长期远程、实时、在线监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，本实用新型的采集系统采用了传感器组终端实现了桥梁运行状态的数据进行全面采集和监测，并将采集的数据通过光纤或数据线传输至综合采集仪进行汇集、分析处理后再通过无线传输模块发送至控制中心的智能控制单元进行处理，可实现多种监测项目数据采集、处理、分析与传输，能实时获取现场监测及时评定安全现状，本实用新型的系统结构简单、操作便捷、成本低廉、运行高效，自动化程度高，实用性强。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术效果：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，所述监测采集系统包括分布安装在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的多个传感器组，与每个传感器组输出端相连接的综合采集仪，与每个综合采集仪输出端分别连接的智能控制单元以包括网络传输单元、远程服务器和远程终端，所述网络传输单元与所述智能控制单元的输出单元连，所述网络传输单元的输出端与所述远程服务器的输入端连接，所述远程服务器的输出端与所述远程终端连接。

上述方案进一步优选的，所述传感器组包括第一传感器组、第二传感器组和第三传感器组，所述综合采集仪包括第一综合采集仪、第二综合采集仪和第三综合采集仪，所述第一传感器组通过第一综合采集仪与所述智能控制单元的第一输入端连接，所述第二传感器组通过第二综合采集仪与所述智能控制单元的第二输入端连接，所述第三传感器组通过第三综合采集仪与所述智能控制单元的第三输入端连接。

上述方案进一步优选的，所述第一传感器组至少包括3个应变传感器，所述第二传感器组至少包括4个光纤光栅传感器，所述第三传感器组至少包括温湿度传感器组、挠度传感器组和振动传感器组。

上述方案进一步优选的，所述智能控制单元包括数据处理器、数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组，所述数据处理器分别与所述数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组连接，其中，数据处理器采用采用TMS320F2812数据处理器对采集的监测数据进行处理。

上述方案进一步优选的，所述数据处理器通过USB接口模块与所述数据存模块连接，所述数据处理器通过串行接口模块与所述网络传输单元连接。

上述方案进一步优选的，所述网络传输单元包括GPR无线网络通信模块、GSM无线网络通信模块和无线路器。

上述方案进一步优选的，所述无线通信模块组为Zigbee模块组，该Zigbee模块组分别采用的型号为CC2430集成电路模块。

上述方案进一步优选的，所述振动传感器采用RP670B低频振动传感器。

上述方案进一步优选的，所述智能控制单元还包括激光报警器，所述激光报警器与所述数据处理器连接。

上述方案进一步优选的，所述USB接口模块采用的型号为CH375通用接口芯片，所述数据存模块为海量存储器；通过USB对存储器进行数据读取，可以快速、实时、自动的采集、存储、传输和管理数据，海量存储器将采集监测的数据实时记录下来，供日后分析使用。

综上所述，由于本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)、本实用新型采用了传感器组终端实现了桥梁运行状态的数据进行全面采集和监测，将采集的数据通过光纤或数据线传输至综合采集仪进行汇集、分析处理后再通过无线传输模块发送至控制中心的智能控制单元进行处理；本实用新型主要采用光纤光栅传感器技术并结合应变传感器、温湿度传感器组、挠度传感器组和振动传感器，将传感器组接触放置在桥梁被测点上对桥梁上关键部位的结构膨胀、收缩、变形、环境温度分布、桥梁挠度等多项参数进行实时监测，从而能够完成实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应，通过采集的桥梁安全参数信息以及结构响应参数可为桥梁日常养护、检测、维护、加固维修以及突发事件应急管理提供有效的科学依，从而显著提高桥梁的整体管理水平，从而能够最大限度地确保桥梁安全运营，预诊断桥梁病害和延长桥梁使用寿命。

(2)桥梁安全参数信息以及结构响应参数可以通过GPRS发送至远程终端进行查看和监测，也可以通过无线路由器发送至远程终端(PC机监控中心)，当出现灾害预警时还可通过GSM无线网络通信模块以短信形式发送至远程终端(手机用户端)，提醒维护人员采取安全防护和维修，减少了安全隐患，降低了风险。不仅减少了人力物力，还可实现多种监测项目数据采集、处理、分析与传输，能实时获取现场监测及时评定安全现状，本实用新型的系统结构简单、操作便捷、成本低廉、运行高效，自动化程度高，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统的原理图；

图2是本实用新型的智能控制单元的控制原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1和图2所示，根据本实用新型提供的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，所述监测采集系统包括分布安装在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的多个传感器组，与每个传感器组输出端相连接的综合采集仪，与每个综合采集仪输出端分别连接的智能控制单元以包括网络传输单元、远程服务器和远程终端，所述网络传输单元与所述智能控制单元的输出单元连，所述网络传输单元的输出端与所述远程服务器的输入端连接，所述远程服务器的输出端与所述远程终端连接。本实用新型中，采用了大量的传感器终端实现了桥梁运行状态的数据进行全面采集和监测，将传感器组分布安装在桥梁的桥门(桥跨)、桥墩或桥底表面，且呈几何规则几何形状排列，将采集的数据通过光纤或数据线传输至综合采集仪进行汇集、分析处理后再通过无线传输模块发送至控制中心的智能控制单元进行处理，从而实现了传感器组对桥梁运行状态进行全面监测；在本实用新型中，所述传感器组包括第一传感器组、第二传感器组和第三传感器组，所述综合采集仪包括第一综合采集仪、第二综合采集仪和第三综合采集仪，所述第一传感器组通过第一综合采集仪与所述智能控制单元的第一输入端连接，所述第一传感器组至少包括3个应变传感器，所述第二传感器组通过第二综合采集仪与所述智能控制单元的第二输入端连接，所述第二传感器组至少包括4个光纤光栅传感器，表面式光纤光栅温度传感器，其型号为BJT002光纤传感器，抗干扰性强、测量精确度高、重量轻和体积小，安装使用方便；所述第二综合采集仪为光纤综合采集分析仪，所述第三传感器组通过第三综合采集仪与所述智能控制单元的第三输入端连接，所述第三传感器组至少包括温湿度传感器组、挠度传感器组和振动传感器组，所述振动传感器采用RP670B低频振动传感器，通过传感器组对桥梁结构的应变、位移、扰度、振动加速度以及环境环境温度进行测量。

在本实用新型中，所述智能控制单元包括数据处理器、数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组，所述数据处理器分别与所述数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组连接，所述USB接口模块采用的型号为CH375通用接口芯片，所述数据存模块为海量存储器，存储器的的存储空间一般采用100-500TBG所述GPS定位模块采用的的型号为SIM300，SIM300的外形尺寸为具有40mmx 33mm x 2.85mm，睡眠模式下的电流消耗为2.5mA，体积小、低功耗的优势。所述智能控制单元还包括激光报警器，所述激光报警器与所述数据处理器连接，当桥梁出现突发应急事件时，启动激光报警器进行提醒，以保证桥梁的全桥运行，减少损伤；所述无线通信模块组为Zigbee模块组，该Zigbee模块组分别采用的型号CC2430集成电路模块，所述数据处理器通过USB接口模块与所述数据存模块连接，所述数据处理器通过串行接口模块与所述网络传输单元连接，所述网络传输单元包括GPR无线网络通信模块、GSM无线网络通信模块和无线路器。利用ZigBee无线网络实现桥梁的振动、位移、应变、温度等数据的自动采集和实时传输，最后通过网络传输单元将采集的各类监控数据进行存储和实时地将各类监控数据等动态实时数据传到监控中心(远程终端)，保障了系统的高可靠性，可以实用于各种恶劣的工业环境。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述监测采集系统包括分布安装在桥梁上且用于采集桥梁监控参数的多个传感器组，与每个传感器组输出端相连接的综合采集仪，与每个综合采集仪输出端分别连接的智能控制单元以包括网络传输单元、远程服务器和远程终端，所述网络传输单元与所述智能控制单元的输出单元连，所述网络传输单元的输出端与所述远程服务器的输入端连接，所述远程服务器的输出端与所述远程终端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述传感器组包括第一传感器组、第二传感器组和第三传感器组，所述综合采集仪包括第一综合采集仪、第二综合采集仪和第三综合采集仪，所述第一传感器组通过第一综合采集仪与所述智能控制单元的第一输入端连接，所述第二传感器组通过第二综合采集仪与所述智能控制单元的第二输入端连接，所述第三传感器组通过第三综合采集仪与所述智能控制单元的第三输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述第一传感器组至少包括3个应变传感器，所述第二传感器组至少包括4个光纤光栅传感器，所述第三传感器组至少包括温湿度传感器组、挠度传感器组和振动传感器组。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述智能控制单元包括数据处理器、数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组，所述数据处理器分别与所述数据存模块、GPS定位模块和无线通信模块组连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述数据处理器通过USB接口模块与所述数据存模块连接，所述数据处理器通过串行接口模块与所述网络传输单元连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述网络传输单元包括GPR无线网络通信模块、GSM无线网络通信模块和无线路器。

7.根据权利要求4所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述无线通信模块组为Zigbee模块组，该Zigbee模块组分别采用的型号为CC2430集成电路模块。

8.根据权利要求3所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述振动传感器采用RP670B低频振动传感器。

9.根据权利要求4所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述智能控制单元还包括激光报警器，所述激光报警器与所述数据处理器连接。

10.根据权利要求5所述的一种基于物联网大数据的桥梁安全监测采集系统，其特征在于：所述USB接口模块采用的型号为CH375通用接口芯片，所述数据存模块为海量存储器。