CN208689766U - 一种桥梁碰撞预警及健康监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁碰撞预警及健康监测系统包括：桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统、告警子系统和数据处理子系统；桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统和告警子系统均与数据处理子系统相连；所述桥梁外部环境监测子系统包括雷达扫描系统、激光扫描系统和视频监控系统；所述桥梁健康监测子系统包括分散布放于桥面底部的若干应变传感器和静力水准仪；碰撞监测子系统包括安装在每个桥墩顶部的加速度传感器；告警子系统用于预警提醒；上述提醒装置的开启选择为人工选择或系统自动设定；数据处理子系统包括数据服务器或PC。本实用新型减少了安全事故，提升了桥梁管理的智能化水平。

Description

一种桥梁碰撞预警及健康监测系统

技术领域

本实用新型属于智慧城市领域，尤其涉及一种桥梁碰撞预警及健康监测系统。

背景技术

随着我国基础设施建设的快速发展，公路和水路桥梁也逐渐增多，在车辆或船舶通行中发生碰撞的概率也显著提升。现有的桥梁防碰撞系统大多采用被动防撞措施，在桥墩四周安装柔性防撞装置，从而阻止或减缓车船撞击桥墩，防止车辆或船舶的超宽超限造成的对桥梁的刮碰和撞击损坏。然而，上述桥梁防碰撞系统并不能主动预警以阻止船舶触碰桥梁桥面，也不能对桥梁的实时状态进行监测，不利于事故前的预防、日常维护和事故后的事故溯源。

BIM是Building Information Model的缩写，即建筑信息模型，以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

GIS是Geographic Information System的缩写，即地理信息系统，是获取、处理、管理和分析地理空间数据的重要工具、技术和学科。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种桥梁碰撞预警及健康监测系统。

具体的，一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，包括：桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统、告警子系统和数据处理子系统；

所述桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统和告警子系统均与数据处理子系统相连；

所述桥梁外部环境监测子系统包括雷达扫描系统、激光扫描系统和视频监控系统；所述雷达扫描系统和激光扫描系统用于采集接近桥梁的物体及其运动状态，所述视频监控系统用于采集桥梁周围的图像信息；

所述桥梁健康监测子系统包括分散布放于桥面底部的若干应变传感器和静力水准仪，分别采集桥面底部的应变数据和挠度数据；

所述碰撞监测子系统包括安装在每个桥墩顶部的加速度传感器，用于采集桥墩的运动加速度，以监测是否发生碰撞；

所述告警子系统包括声音提醒装置、灯光提醒装置和文字提醒装置中的一种或多种；上述提醒装置的开启选择为人工选择或系统自动设定；

所述数据处理子系统包括数据服务器或PC，用于系统数据的接收、处理、存储和对告警子系统的控制。

优选的，所述桥梁外部环境监测子系统包括至少2部雷达、至少2个与雷达联动的联动摄像头、至少2个拍摄角度固定的固定摄像头和至少1部激光扫描仪；其中桥梁上下游各部署至少1部雷达、与雷达数量相等的联动摄像头和至少1个固定摄像头；激光扫描仪安装在桥梁中部，进行360°旋转扫描；所述雷达用于实时采集航船的经纬度，以判断其是否在通航水域内正常航行；所述激光扫描仪用于监测是否有物体进入设定的安全距离，以判断是否触发航船超高报警。

优选的，所述桥梁健康监测子系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置与数据处理子系统相连，用于提供温度数值，以对桥梁健康监测子系统采集的数据进行修正。

优选的，所述应变传感器和静力水准仪中还配置有与之相连的物联网通信模块。

优选的，所述告警子系统中的声音提醒装置为船用汽笛；灯光提醒装置为爆闪灯；文字提醒装置为LED字板。

优选的，所述数据处理子系统包括当前监控桥梁的BIM三维模型。

优选的，所述数据处理子系统包括当前监控桥梁的三维场景系统,所述三维场景系统包括BIM系统与GIS系统。

优选的，所述数据处理子系统包括数据存储装置，用于本系统记录存储突发状况发生期间，雷达、激光器、摄像头、加速度传感器、应变传感器、温度传感器和静力水准仪所采集的数据，并通过唯一的报警记录编号进行查询。

优选的，所述数据处理子系统包括查看终端，所述查看终端用于查询命令的输入，以及查看生成的日报、周报、月报和年报，统计航船超高、航船偏航、墩船碰撞和健康劣化等报警类型的发生次数；统计查看每只传感器在所选择时间段内的最大值、最小值、平均值、方差和报警发生次数。

本实用新型的有益效果在于：引入IoT技术，实现监测数据的实时采集；现场声光警示设备及时对过往航船进行风险提示，能有效降低事故发生几率支持设置监测设备参数和定义多种报警规则，提升了应对复杂环境的适应性；对报警记录进行统计分析，做出最符合实际需求的决策判断；引入BIM+GIS技术，建立直观、同步的数字化虚拟监测空间。本实用新型减少了安全事故，提升了桥梁管理的智能化水平。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理图。

具体实施方式

为使实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具体的，一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，包括：桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统、告警子系统和数据处理子系统；

所述桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统和告警子系统均与数据处理子系统相连；

所述桥梁外部环境监测子系统包括雷达扫描系统、激光扫描系统和视频监控系统；所述雷达扫描系统和激光扫描系统用于采集接近桥梁的物体及其运动状态，所述视频监控系统用于采集桥梁周围的图像信息；所述桥梁外部环境监测子系统包括2部雷达、2个与雷达联动的联动摄像头、2个拍摄角度固定的固定摄像头和1部激光扫描仪；其中桥梁上下游各部署1部雷达、1个联动摄像头和1个固定摄像头；激光扫描仪安装在桥梁中部，进行360°旋转扫描；所述雷达用于实时采集航船的经纬度，以判断其是否在通航水域内正常航行；所述激光扫描仪用于监测是否有物体进入设定的安全距离，以判断是否触发航船超高报警。其中，雷达、与雷达联动的联动摄像头、拍摄角度固定的固定摄像头和激光扫描仪的数量可以根据现场情况的不同进行适应性的增加，其布放位置也进行优化和调整。

所述桥梁健康监测子系统包括分散布放于桥面底部的若干应变传感器和静力水准仪，分别采集桥面底部的应变数据和挠度数据；桥梁本身可能因超重车辆、材料老化等造成损伤，在桥梁最大应变和最大挠度可能发生的位置布设应变传感器和静力水准仪进行监控。由于应变数值受温度影响较大，因此增设温度检测装置或温度传感器，将温度值作为应变值的修正依据。所述应变传感器和静力水准仪的数据传输可以物联网通信模块，也能通过有线方式传输。

所述碰撞监测子系统包括安装在每个桥墩顶部的加速度传感器，用于采集桥墩的运动加速度，以监测是否发生碰撞；

所述告警子系统包括声音提醒装置、灯光提醒装置和文字提醒装置中的一种或多种；上述提醒装置的开启选择为人工选择或系统自动设定；所述告警子系统中的声音提醒装置为船用汽笛；灯光提醒装置为爆闪灯；文字提醒装置为LED字板。当出现航船超高时，打开“来”、“船”、“超”、“高”字样的LED字板，打开船用汽笛播报风险提示语，打开红蓝交替闪烁的爆闪灯；当出现航船偏航时，打开船用汽笛播报风险提示语，打开红蓝交替闪烁的爆闪灯。

所述数据处理子系统包括数据服务器或PC，用于系统数据的接收、处理、存储和对告警子系统的控制。根据桥梁设计图纸，使用CATIA软件建立桥梁的BIM三维模型。然后将BIM模型导入GIS，融合桥梁周边的地图数据、场景数据、地理信息，建立起与实际相符的数字化虚拟空间。最后将雷达、激光器、各类传感器的实时监测数据与模型相关联，实现虚拟空间与现实场景的同步

优选的，所述数据处理子系统包括数据存储装置，用于本系统记录存储突发状况发生期间，雷达、激光器、摄像头、加速度传感器、应变传感器、温度传感器和静力水准仪所采集的数据，并通过唯一的报警记录编号进行查询。

优选的，所述数据处理子系统包括查看终端，所述查看终端用于查询命令的输入，以及查看生成的日报、周报、月报和年报，统计航船超高、航船偏航、墩船碰撞和健康劣化等报警类型的发生次数；统计查看每只传感器在所选择时间段内的最大值、最小值、平均值、方差和报警发生次数。

所述数据处理子系统还包括系统设置模块和任务管理系统；

系统设置模块通过结构树对所有监测设备进行集中管理，可进行监测设备参数修改和预警规则设定。修改监测设备参数，例如设备名称、设备编码等；自定义预警规则，例如数据修正公式、传感器合理阈值范围、激光器安全距离、划定航船正常通行区域等。

任务管理系统用于航船超高、航船偏航、墩船碰撞和健康劣化等突发状况出现后，需要立即评估该风险产生缘由，是因为数据异常、监测系统故障还是切实对桥梁造成了损害。首先通过系统内存储的监测数值、视频影像进行分析判断，如果不能得出结果，则需安排人员到现场对桥梁状况进行查验。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。

以上所揭露揭示的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，包括：桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统、告警子系统和数据处理子系统；

所述桥梁外部环境监测子系统、桥梁健康监测子系统、碰撞监测子系统和告警子系统均与数据处理子系统相连；

所述桥梁外部环境监测子系统包括雷达扫描系统、激光扫描系统和视频监控系统；所述雷达扫描系统和激光扫描系统用于采集接近桥梁的物体及其运动状态，所述视频监控系统用于采集桥梁周围的图像信息；

所述桥梁健康监测子系统包括分散布放于桥面底部的若干应变传感器和静力水准仪，分别采集桥面底部的应变数据和挠度数据；

所述碰撞监测子系统包括安装在每个桥墩顶部的加速度传感器，用于采集桥墩的运动加速度，以监测是否发生碰撞；

所述告警子系统包括声音提醒装置、灯光提醒装置和文字提醒装置中的一种或多种；上述提醒装置的开启选择为人工选择或系统自动设定；

所述数据处理子系统包括数据服务器或PC，用于系统数据的接收、处理、存储和对告警子系统的控制。

2.根据权利要求1所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述桥梁外部环境监测子系统包括至少2部雷达、至少2个与雷达联动的联动摄像头、至少2个拍摄角度固定的固定摄像头和至少1部激光扫描仪；其中桥梁上下游各部署至少1部雷达、与雷达数量相等的联动摄像头和至少1个固定摄像头；激光扫描仪安装在桥梁中部，进行360°旋转扫描；所述雷达用于实时采集航船的经纬度，以判断其是否在通航水域内正常航行；所述激光扫描仪用于监测是否有物体进入设定的安全距离，以判断是否触发航船超高报警。

3.根据权利要求1所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述桥梁健康监测子系统还包括温度检测装置，所述温度检测装置与数据处理子系统相连，用于提供温度数值，以对桥梁健康监测子系统采集的数据进行修正。

4.根据权利要求1所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述应变传感器和静力水准仪还配置有与之相连的物联网通信模块。

5.根据权利要求1所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述告警子系统中的声音提醒装置为船用汽笛；灯光提醒装置为爆闪灯；文字提醒装置为LED字板。

6.根据权利要求1所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统包括当前监控桥梁的BIM三维模型。

7.根据权利要求6所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统包括当前监控桥梁的三维场景系统,所述三维场景系统包括BIM系统与GIS系统。

8.根据权利要求7所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统包括数据存储装置，用于本系统记录存储突发状况发生期间，雷达、激光器、摄像头、加速度传感器、应变传感器、温度传感器和静力水准仪所采集的数据，并通过唯一的报警记录编号进行查询。

9.根据权利要求7所述一种桥梁碰撞预警及健康监测系统，其特征在于，所述数据处理子系统包括查看终端，所述查看终端用于查询命令的输入，以及查看生成的日报、周报、月报和年报，统计航船超高、航船偏航、墩船碰撞和健康劣化等报警类型的发生次数；统计查看每只传感器在所选择时间段内的最大值、最小值、平均值、方差和报警发生次数。