CN216869533U - 一种高频结构监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及桥梁监测技术，为高频结构监测系统，包括一个储液装置、一个基准点和至少一个观测点，在基准点和每个观测点分别安装一套高频监测水准仪；高频监测水准仪包括壳体、第一液体输送接口、第二液体输送接口、连接头和至少一个多功能接口；每套高频监测水准仪均设有贮液容器，高频监测水准仪的贮液容器之间采用通液管实现连通，储液装置和每套高频监测水准仪的贮液容器内均注入液体，液体液面静止后，储液装置和所有贮液容器内的液面同在一个大地水准面上，液位均由传感器测出差异沉降，从而获得储液装置所在点、基准点以及每一观测点的竖向位移。本实用新型能实时获取结构的竖向位移，为桥梁挠度动态实时监测提供了重要的手段。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁监测技术，特别涉及一种高频结构监测系统。
背景技术
部分城市桥梁在运营过程中，容易遭受来自车辆、船只等的突然撞击导致结构状态发生改变，给民众带来很大的安全隐患。由于这类破坏突发性强，瞬时性大，而传统的监测设备通常采用静力水准仪，该设备监测周期长，实时性差，无法实时动态地监测结构的瞬间变化，也容易受外界环境影响导致测量数据出现误差，只能靠事后排查处理，给桥梁结构运营安全带来很大的隐患。
实用新型内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本实用新型提供一种高频结构监测水准仪，能实时获取桥梁结构的竖向位移，克服了传统静力水准仪监测频率低、实时性差、监测参数单一的缺陷，为桥梁挠度动态实时监测提供了重要的手段。
本实用新型采用如下技术方案：高频结构监测系统，包括一个储液装置、一个基准点和至少一个观测点，在基准点和每个观测点分别安装一套高频监测水准仪；
每套高频监测水准仪包括壳体、第一液体输送接口、第二液体输送接口、连接头和至少一个多功能接口，连接头分布在壳体的两个面，其中第一液体输送接口、第二液体输送接口成对配置；
每套高频监测水准仪均设有贮液容器，高频监测水准仪的贮液容器之间采用通液管实现连通，在储液装置和每套高频监测水准仪的贮液容器内均注入液体；当液体液面完全静止后，储液装置和所有贮液容器内的液面同在一个大地水准面上，储液装置和每一贮液容器的液位均由传感器测出差异沉降，从而获得储液装置所在点、基准点以及每一观测点的竖向位移。
优选地，高频监测水准仪的壳体上设有固定装置，在固定装置上设有可调整限位的螺栓孔。
优选地，高频监测水准仪的内部设有电路板，电路板上集成MCU处理器，以及分别与MCU处理器连接的压力传感器、倾角传感器、温度传感器、加速度计、数据存储模块、滤波模块及数据传输模块。
优选地，所述监测系统还包括采集传输设备，至少一个观测点包括第一观测点、第二观测点，第一观测点、第二观测点、基准点的高频监测水准仪之间通过连接头相互连接，基准点的高频监测水准仪与储液装置通过液体输送接口连接，基准点的高频监测水准仪通过多功能接口连接至采集传输设备。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点及有益效果：
1、能实时获取桥梁结构的竖向位移，克服了传统静力水准仪监测频率低、实时性差、监测参数单一的缺陷，为桥梁挠度动态实时监测提供了重要的手段。
2、动静一体，监测频率可配置，可以同时测量静态和动态的竖向位移(即沉降)；高频率，高精度，监测频率可达30Hz，可以准确捕获桥梁结构的瞬时变化。
3、多传感器融合，一机多用。集成加速度计、高精度倾角传感器和温度传感器等，提高了数据测量的准确性，可同时测量多项指标。
4、设备带有可调整限位的螺栓孔，方便现场安装，提高安装效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例中高频结构监测系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中高频监测水准仪的立体结构示意图；
图3为本实用新型中高频监测水准仪的仰视图；
图4为本实用新型中高频监测水准仪的左视图；
图5为本实用新型中高频监测水准仪的模块组成示意图；
图6为本实用新型实施例中高频结构监测系统的典型应用示意图；
图7为本实用新型的数据处理流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例提供的高频结构监测系统，包括采集传输设备5-5、一个储液装置5-4、一个基准点5-3和至少一个观测点，在基准点和每个观测点分别安装一套高频监测水准仪。每套高频监测水准仪均设有贮液容器，高频监测水准仪的贮液容器之间相互采用通液管5-6实现完全连通，在储液装置和每套高频监测水准仪的贮液容器内均注入液体；当液体液面完全静止后，系统中储液装置和所有贮液容器内的液面同在一个大地水准面上，此时储液装置和每一贮液容器的液位均由传感器测出差异沉降，从而获得储液装置所在点、基准点以及每一观测点的竖向位移。其中，高频监测水准仪一秒钟可以采集至少30次数据，将所采集的数据通过线缆5-7传输至采集传输设备5-5。
参见图2-5，本实施例监测系统中所采用的高频监测水准仪，包括壳体1-1、第一液体输送接口1-2、第二液体输送接口1-3、连接头，连接头分布在壳体1-1的两个面，其中第一液体输送接口1-2、第二液体输送接口1-3成对配置。高频监测水准仪的接口除了上述两个液体输送接口外，还至少包括一个多功能接口1-4，该多功能接口用于数据的收发及系统供电。多功能接口可以是网口、串口、航空接口，但不限于此。各接口分别分布于壳体的前后两个面上。
此外，高频监测水准仪的壳体上设有固定装置1-5，在固定装置1-5上设有可调整限位的螺栓孔1-6，从而方便现场安装，提高安装效率。高频监测水准仪的壳体上还装有显示屏1-7，用于实时显示设备的工作参数和工作状态。
高频监测水准仪的内部设有电路板4-1，电路板上集成高性能MCU处理器4-2，以及分别与MCU处理器连接的压力传感器4-9、倾角传感器4-3、温度传感器4-8、加速度计4-6、数据存储模块4-7、滤波模块4-5及数据传输模块4-4。在电路板上内嵌的压力传感器、加速度传感器及倾斜角度传感器、温度传感器用于采集数据，而高性能MCU处理器用于对所采集数据进行处理，以获取高精度、高频率的桥梁结构竖向位移。数据传输模块负责向采集传输设备发送数据，并为设备提供供电接口。
如图6所示，本实施例的监测系统在实际应用时，可以在需要进行动态监测的不同桥梁结构部位分别安装一套高频监测水准仪，例如将某一桥梁结构部位设置为第一观测点5-1，另一桥梁结构部位设置为第二观测点5-2；同时在桥梁结构上设置基准点5-3、储液装置5-4、采集传输设备5-5；第一观测点、第二观测点、基准点的高频监测水准仪之间通过至少3个连接头相互连接，基准点的高频监测水准仪与储液装置通过液体输送接口连接，基准点的高频监测水准仪与采集传输设备通过多功能接口连接，采集传输设备接收各个关测点的数据，为各个观测点提供电源支持，并通过无线方式向数据处理展示平台5-6发送数据。
进一步，如图7所示为该实用新型的数据处理流程图：
首先，压力传感器实时获取结构的压力数据，加速度计实时获取结构的加速度数据，倾角传感器实时获取结构的倾角数据，温度传感器实时获取结构的温度数据。
然后，高性能MCU处理器将上述数据传送至滤波模块，滤波模块对异常的数据进行处理，处理完毕后将数据传送至数据存储模块进行暂存，高性能MCU处理器对所暂存的数据进行处理，以实时获取桥梁结构的高精度、高频率的竖向位移。
最后，通过数据传输模块向采集传输设备发送经高性能MCU处理器处理后的数据，并向数据存储模块发送数据清空信号，数据存储模块收到清空信号后清空已发送的数据，为下一次数据处理循环做好准备，保证可以实时高频率的采集数据。
本实用新型可以同时测量静态和动态的竖向位移(沉降)，测量频率可达30Hz，融合加速度计、压力传感器、温度传感器等多种高精度传感器，可以很好的满足结构物动态位移的测量要求。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高频结构监测系统，其特征在于，包括一个储液装置、一个基准点和至少一个观测点，在基准点和每个观测点分别安装一套高频监测水准仪；
每套高频监测水准仪包括壳体、第一液体输送接口、第二液体输送接口、连接头和至少一个多功能接口，连接头分布在壳体的两个面，其中第一液体输送接口、第二液体输送接口成对配置；
每套高频监测水准仪均设有贮液容器，高频监测水准仪的贮液容器之间采用通液管实现连通，在储液装置和每套高频监测水准仪的贮液容器内均注入液体；当液体液面完全静止后，储液装置和所有贮液容器内的液面同在一个大地水准面上，储液装置和每一贮液容器的液位均由传感器测出差异沉降，从而获得储液装置所在点、基准点以及每一观测点的竖向位移。
2.根据权利要求1所述的高频结构监测系统，其特征在于，高频监测水准仪的壳体上设有固定装置，在固定装置上设有可调整限位的螺栓孔。
3.根据权利要求1所述的高频结构监测系统，其特征在于，高频监测水准仪的壳体上还装有显示屏。
4.根据权利要求1所述的高频结构监测系统，其特征在于，高频监测水准仪的内部设有电路板，电路板上集成MCU处理器，以及分别与MCU处理器连接的压力传感器、倾角传感器、温度传感器、加速度计、数据存储模块、滤波模块及数据传输模块。
5.根据权利要求1所述的高频结构监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括采集传输设备，至少一个观测点包括第一观测点、第二观测点，第一观测点、第二观测点、基准点的高频监测水准仪之间通过连接头相互连接，基准点的高频监测水准仪与储液装置通过液体输送接口连接，基准点的高频监测水准仪通过多功能接口连接至采集传输设备。
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