CN211477224U

CN211477224U - 一种桥梁影响线全自动测量系统

Info

Publication number: CN211477224U
Application number: CN202020473154.3U
Authority: CN
Inventors: 段敏; 廖敬波; 孟利波; 邢春超; 宋刚; 王超
Original assignee: China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Current assignee: China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co Ltd
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2030-04-02

Abstract

本发明提供的一种桥梁影响线全自动测量系统，包括微控制器、车辆定位模块、数据接收单元、触发装置和信号切换开关；触发装置分别设置在待测桥梁的监测区域的左、右两端起止位置处，当触发器监测到监测车辆进入监测区域时，微控制器控制信号切换开关动作，切换采集模块的传输通道，将采集模块采集的桥梁信息发送至微控制器；同时车辆定位模块将监测车辆的定位信息发送至微控制器；微控制器内的数据分析单元根据车辆定位信息和桥梁信息进行分析计算。该自动测量系统可长期多次对桥梁影响线进行测量，为桥梁长期性能跟踪提供了有效的技术手段。

Description

一种桥梁影响线全自动测量系统

技术领域

本发明涉及桥梁影响线测量技术领域，具体涉及桥梁影响线全自动测量系统。

背景技术

桥梁上行驶的火车、汽车，活动的人群，吊车梁上行驶的吊车等，这类作用位置经常变动的载荷称为移动荷载。由于移动荷载的作用位置是变化的，使得结构的支座反力、截面内力、应力、变形等等也是变化的。因此，在移动载荷作用下，我们不仅需要了解结构不同不韦处量值的变化规律，还要了解结构同一点处的量值随载荷位置变化而变化的规律，以便找出可能发生的最大内力是多少，发生的位置在哪里此时载荷位置又怎样，从而保证结构的安全设计和施工。在竖向单位移动载荷作用下，结构内力、反力或变形的量值随竖向单位载荷位置移动而变化的规律图像称为影响线。因此，监测桥梁在不同使用阶段的影响线状态及其变化趋势，对于评估桥梁服役性能具有重要意义。

桥梁健康监测系统是一个以桥梁结构为平台应用现代传感、通讯和网络技术，优化泽合结构监测、环境监测、交通监测、设备监测、损伤识别、综合报警等功能为一体的综合监测系统。20世纪90年代，亚洲一些国家如日本、韩国等开始研究并在一些大型桥梁上安装健康监测系统。目前，桥梁健康监测系统的传感器系统主要安装有：应变计、位移传感器、加速度计、温度传感器、湿度传感器、倾角仪等数据采集设备。主要用于监测桥梁载荷(汽车、火车和地震载荷等)、桥梁响应(反映整体或局部特性的响应)和桥梁环境(温度、湿度和腐蚀等)。但是现有的桥梁健康监测系统若要对桥梁影响线进行监测采用以下几种方法：

第一、专利CN108760200A中公开了车辆非匀速通过时桥梁影响线的测定方法，包括以下步骤(1)获得所需测定影响线的离散测点的响应向量；(2)采集车辆非匀速过桥的实时车轴位置信息；(3)确定所需测定影响线的离散测点的间距；(4)建立每一次采集响应时对应的设定车轴的位置求解方程，获得修正过的设定车轴的位置向量，并构造车轴位置矩阵；(5)基于步骤(4)中车轴位置矩阵，建立车辆荷载矩阵；(6)基于所述响应向量和所述车辆荷载矩阵建立方程，求解前述方程获得桥梁影响线向量。该发明解决了实际测试中无法精确保证车辆匀速通过桥梁的问题。

第二、专利CN108844702A中公开了车辆匀速通过时桥梁影响线的测定方法，公开了以下步骤：步骤1：针对测试桥梁确定影响线因子点；将跨度为L的桥梁分为A、B两端，选定A端为车辆的上桥端，B端为车辆的下桥端，在测点C安装动位移传感器或者动应变传感器，计算桥梁影响线因子点的间距为。步骤2：针对所需测定桥梁影响线的测点C采集动位移或动应变响应。步骤3：构建车辆荷载矩阵。步骤4：求解影响线。

上述现有技术均需要通过在桥梁关键截面布设传感器，当标准车辆行驶至传感器布设截面时，进行传感器数据采集，依次往复实现全桥传感器布设截面的数据采集。这些方式存在的问题为：(1)需要中断交通，现场单独布设传感器，导致测量效率交底；(2)对测量人员和标准车辆驾驶人员技术要求高，容易引入人为误差；(3)只能单独的测量动态或静态状态下的影响线。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种桥梁影响线全自动测量系统，可独立布设或者与桥梁健康监测系统共用采集模块的技术方案，解决桥梁影响线检测效率低、检测成本高的问题。

本发明提供的一种桥梁影响线全自动测量系统，包括微控制器，微控制器的输入端连接有车辆定位模块、数据接收单元和触发装置，微控制器的输出端连接有信号切换开关；触发装置分别设置在待测桥梁的监测区域的左、右两端起止位置处，数据接收单元与桥梁健康监测系统中的采集模块通过信号切换开关相连接，信号切换开关用于切换采集模块的传输通道。

进一步的，采集模块的输出端分别连接系统的数据接收模块和桥梁影响线全自动测量系统的数据接收单元，并通过信号切换开关控制采集模块的传输通道。

进一步的，还包括时钟同步模块，所述时钟同步模块为车辆定位模块授时，使车辆定位模块和数据采集模块的时钟同步。

进一步的，车辆定位模块包括车辆单元和桥梁单元，车辆单元包括位于监测车辆顶部的第一GNSS天线，第一GNSS天线分别连接有第一接收机和第一数据发送模块；桥梁单元包括设置于桥梁上的第二GNSS天线，第二GNSS天线分别连接有第二接收机和第二数据发送模块。通过使用GNSS设备进行定位，定位数据传输频率高，不需要在桥梁上单独布设车辆定位传感器，布设方便，不受环境和天气影响。

进一步的，触发装置为红外触发装置。

进一步的，触发装置为激光触发装置。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

1.一种桥梁影响线全自动测量系统，红外触发器用于检测车辆是否进入监测区域，当监测车辆在非监测区域时，采集模块将采集的桥梁信息发送至桥梁数据接收模块；当监测车辆进入监测区域时，红外触发器向微控制器发送动态采集信号，微控制器控制信号切换开关动作，切换采集模块的传输通道，将采集模块采集的桥梁信息发送至桥梁影响线全自动测量系统的数据接收单元，并传输至微控制器；同时车辆定位模块将监测车辆的定位信息发送至微控制器；微控制器内设置有数据分析单元，数据分析单元根据车辆定位信息和桥梁信息进行分析计算。当监测车辆驶出监测区域时，红外触发器向微控制器发送驶出信号，信号切换开关动作，采集模块将采集的信息传输至系统的数据接收模块，进行桥梁健康监测。本方案可长期多次对桥梁影响线进行测量，为桥梁长期性能跟踪提供了有效的技术手段。

2.一种桥梁影响线全自动测量系统，采用出发装置自动判断车辆是否进入监测区域，以改变采集模块的传输通道进行全自动测量的方式，大大降低了影响线测量技术难度，为基于影响线的桥承载能力快速评估技术推广应用提供了良好的技术手段。

3.一种桥梁影响线全自动测量系统，通过基于GNSS技术的车辆高精度动态高空间分辨率定位技术，解决了传统影响线测量中断交通的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一种桥梁影响线全自动测量系统的结构示意图。

图2为本发明一种桥梁影响线全自动测量系统的控制框图。

附图标记：

1-监测区域，2-非监测区域，3-应变传感器，4-挠度传感器，5-红外触发器，6-监测车辆，7-第一GNSS天线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1至图2所示，本实施例提供的一种桥梁影响线全自动测量系统，待测桥梁包括采集模块，采集模块包括但不限于应变传感器和挠度传感器等常用传感器，用于采集桥梁应变、挠度等动态监测数据。待测桥梁通过配置虚拟触发线将桥梁分别监测区域和非监测区域，应变传感器和挠度等传感器分别有多个，均设置在监测区域内。在本实施例中虚拟触发线为设置在监测区域左、右两端的红外触发器发出的红外线。

一种桥梁影响线全自动测量系统包括微控制器，微控制器的输入端连接有车辆定位模块、数据接收单元和红外触发器，微控制器的输出端连接有信号切换开关；数据接收单元与系统中的采集模块通过信号切换开关相连接，信号切换开关用于切换采集模块的传输通道。

系统中的采集模块的输出端分别连接系统的数据接收模块和桥梁影响线全自动测量系统的数据接收单元，并通过信号切换开关控制采集模块的传输通道。

工作原理：红外触发器用于检测车辆是否进入监测区域，当监测车辆在非监测区域时，采集模块将采集的桥梁信息发送至系统的数据接收模块；当监测车辆进入监测区域时，红外触发器向微控制器发送动态采集信号，微控制器控制信号切换开关动作，切换采集模块的传输通道，将采集模块采集的桥梁信息发送至桥梁影响线全自动测量系统的数据接收单元，并传输至微控制器；同时车辆定位模块将监测车辆的定位信息发送至微控制器；微控制器内设置有数据分析单元，数据分析单元根据车辆定位信息和桥梁信息进行分析计算。当监测车辆驶出监测区域时，红外触发器向微控制器发送驶出信号，信号切换开关动作，采集模块将采集的信息传输至系统的数据接收模块，进行桥梁健康监测。

数据分析单元根据车辆定位信息和桥梁信息进行分析计算采用现有技术，即通过影响线模型反演算得到影响线向量，以得到动态情况下的影响线。例如专利CN102509005B中公开的基于准静态广义影响线的桥梁承载力评定方法。

作为上述实施例的进一步改进，还包括时钟同步模块，时钟同步模块为车辆定位模块授时，使车辆定位模块和数据采集模块的时钟同步。

车辆定位模块包括车辆单元和桥梁单元，车辆单元包括位于车辆顶部的第一GNSS天线，第一GNSS天线分别连接有第一接收机和第一数据发送模块；桥梁单元包括设置于桥梁上的第二GNSS天线和第二数据发送模块，第二GNSS天线分别连接有第二接收机和第二数据发送模块。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：包括微控制器，所述微控制器的输入端连接有车辆定位模块、数据接收单元和触发装置，所述微控制器的输出端连接有信号切换开关；

所述触发装置分别设置在待测桥梁的监测区域的左、右两端起止位置处，所述数据接收单元与独立布设或者与桥梁健康监测系统中的采集模块通过信号切换开关相连接，信号切换开关用于切换采集模块的传输通道。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：所述桥梁中的采集模块的输出端分别连接数据接收模块和桥梁影响线全自动测量系统的数据接收单元，并通过信号切换开关控制采集模块的传输通道。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：还包括时钟同步模块，所述时钟同步模块为车辆定位模块授时，使车辆定位模块和数据采集模块的时钟同步。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：所述车辆定位模块包括车辆单元和桥梁单元，所述车辆单元包括位于监测车辆顶部的第一GNSS天线，所述第一GNSS天线分别连接有第一接收机和第一数据发送模块；所述桥梁单元包括设置于桥梁上的第二GNSS天线，所述第二GNSS天线分别连接有第二接收机和第二数据发送模块。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：所述触发装置为红外触发装置。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁影响线全自动测量系统，其特征在于：所述触发装置为激光触发装置。