專(zhuān)利名稱(chēng)：基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，各種大型橋梁在交通工程中的重要性日益突出。 目前，已建成的許多橋梁進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)維修階段，我國(guó)橋梁總數(shù)的40%已屬“老齡”橋梁。國(guó)內(nèi)橋梁突發(fā)性、災(zāi)難性事故日益增多，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。為了預(yù)防災(zāi)難性事件的發(fā)生，對(duì)大型橋梁進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)事故，防止災(zāi)害的發(fā)生，成為保證交通安全的重大課題。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)于橋梁的安全檢測(cè)一直以人工方法為主。人工檢測(cè)不僅需要大量的人力物力，而且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不能完全滿(mǎn)足橋梁安全需要。橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用應(yīng)變、加速度等力學(xué)傳感器，以及溫度、濕度等環(huán)境傳感器構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)現(xiàn)代通信技術(shù)將采集信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫畔⒅行姆治龊吞幚恚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)橋梁健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析、評(píng)估，以及危險(xiǎn)橋梁的及時(shí)預(yù)警。目前，國(guó)內(nèi)外大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多針對(duì)單個(gè)橋梁進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)，由于測(cè)點(diǎn)眾多且分布分散，彼此之間相距甚遠(yuǎn)，且數(shù)據(jù)傳輸多通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)完成，不僅安裝布線(xiàn)麻煩、成本高，而且也難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)大型橋梁(橋梁集群)健康狀況的同時(shí)監(jiān)測(cè)。隨著中國(guó)第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋北京、天津、上海、青島、秦皇島、沈陽(yáng)、深圳和廣州等十多個(gè)大中型城市，隨著運(yùn)營(yíng)商的不斷建設(shè)，TD-SCDMA、CDMA2000等第3代、第4代無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)具有更為優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，能滿(mǎn)足橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，且網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積在不斷增大與完善。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)提供了良好的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。本實(shí)用新型將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)運(yùn)用于橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過(guò)軟件和硬件的自主開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用在具體橋梁安裝橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，在后臺(tái)安裝橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，并采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而降低了施工難度與成本，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置更為靈活。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置于橋梁上的橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)采集橋梁的健康狀態(tài)參數(shù)并生成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)線(xiàn)方式上傳至橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心；[0010]設(shè)置于后臺(tái)的橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，用于接收橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并藉此得出健康狀態(tài)評(píng)估、比較及壽命預(yù)測(cè)，以及橋梁維護(hù)保養(yǎng)策略；本基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心相連接。以此實(shí)現(xiàn)集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。所述橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心之間的通信方式優(yōu)選TDSCDMA、CDMA2000等3G無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。具體采用的通信方式，可根據(jù)橋梁、監(jiān)測(cè)中心所在區(qū)域的具體通信方式的信號(hào)覆蓋面積與信號(hào)強(qiáng)度選擇。具體的實(shí)現(xiàn)方案是所述橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)設(shè)置有橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)，包括風(fēng)向風(fēng)速、溫濕度、海水鹽度
寸寸；橋梁整體變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，測(cè)量橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)；橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)；數(shù)據(jù)預(yù)處理與無(wú)線(xiàn)發(fā)送系統(tǒng)，按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到新建的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式定期將橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)中心。具體的，所述橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器等；所述橋梁整體變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有GPS變形測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量橋梁整體結(jié)構(gòu)形變；所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)或者光纖光柵傳感系統(tǒng)，均用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測(cè)，可以較好地掌握橋梁的受動(dòng)態(tài)荷載(車(chē)輛、地震、臺(tái)風(fēng))下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。所述數(shù)據(jù)預(yù)處理與無(wú)線(xiàn)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)置有ARM9微處理器，用于按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表；無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表中的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心。所述風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與 ARM9微處理器相連接，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊通過(guò)RS485接口與ARM9微處理器相連接，所述 GPS變形測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)RS485接口與ARM9微處理器相連接，當(dāng)所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)時(shí)，電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)通過(guò)RS485接口與 ARM9微處理器相連接，當(dāng)所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有光纖光柵傳感系統(tǒng)時(shí)， 光纖光柵傳感系統(tǒng)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口與ARM9微處理器相連接。所述電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)包括應(yīng)力應(yīng)變儀、應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器，應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器均與應(yīng)力應(yīng)變儀相連接。所述光纖光柵傳感系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀、應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器，應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器均與光纖光柵解調(diào)儀相連接。優(yōu)選的，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊采用3G無(wú)線(xiàn)通信模塊。所述橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心設(shè)置有橋梁結(jié)構(gòu)分析模型，用于將每個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到對(duì)應(yīng)橋梁的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算得出在當(dāng)前環(huán)境及受力狀態(tài)下不同橋梁的結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)等橋梁健康指標(biāo)參數(shù)；集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)分析模型得出的各個(gè)橋梁健康指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)橋梁設(shè)計(jì)指標(biāo)、相關(guān)橋梁規(guī)范的對(duì)比、分析，以及相似環(huán)境不同結(jié)構(gòu)橋梁、相似結(jié)構(gòu)不同環(huán)境橋梁健康狀態(tài)的對(duì)比性分析，分別得出所監(jiān)測(cè)橋梁集群的健康狀態(tài)、壽命預(yù)測(cè)， 以及統(tǒng)籌的維護(hù)保養(yǎng)策略和措施。上述基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，步驟如下橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橋梁的健康狀態(tài)參數(shù)并生成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)線(xiàn)方式上傳至橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心；橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心接收多個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并藉此得出健康狀態(tài)評(píng)估、比較及壽命預(yù)測(cè)，以及橋梁維護(hù)保養(yǎng)策略。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果本實(shí)用新型基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用在具體橋梁安裝橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，在后臺(tái)安裝橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，并采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而降低了施工難度與成本，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置更為靈活。而且，可以設(shè)置多個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。以此實(shí)現(xiàn)集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)散布在較大區(qū)域內(nèi)的多座橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)的橫向比較、統(tǒng)一管理、徹底改變了以往單座橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)彼此之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息共享的“信息孤島”局面，既便于對(duì)多座橋梁的統(tǒng)一維護(hù)、管理，也便于對(duì)區(qū)域環(huán)境內(nèi)多座橋梁健康狀況的縱向、橫向分析比較與研究。

圖1是實(shí)施例中基于3G通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例中橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。如圖1所示，[0043]包括設(shè)置于橋梁(1、2. . . η)上的橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)；設(shè)置于后臺(tái)的橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心；各子系統(tǒng)均通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如圖2所示，橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)設(shè)置有橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，設(shè)置有風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器等，實(shí)時(shí)測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)，包括風(fēng)向風(fēng)速、溫濕度、海水鹽度等等；橋梁整體變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，設(shè)置有GPS變形測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)；橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，設(shè)置有電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)或者光纖光柵傳感系統(tǒng)，均用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測(cè)，可以較好地掌握橋梁的受動(dòng)態(tài)荷載(車(chē)輛、地震、臺(tái)風(fēng))下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)；數(shù)據(jù)預(yù)處理與無(wú)線(xiàn)發(fā)送系統(tǒng)，按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到新建的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式定期將橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)中心。設(shè)置有ARM9微處理器，用于按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表；3G無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表中的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心。所述風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器分別通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與 ARM9微處理器相連接，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊通過(guò)RS485接口與ARM9微處理器相連接，所述 GPS變形測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)RS485接口與ARM9微處理器相連接，當(dāng)所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)時(shí)，電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)通過(guò)RS485接口與 ARM9微處理器相連接，當(dāng)所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有光纖光柵傳感系統(tǒng)時(shí)， 光纖光柵傳感系統(tǒng)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口與ARM9微處理器相連接。所述電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)包括應(yīng)力應(yīng)變儀、應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器，應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器均與應(yīng)力應(yīng)變儀相連接。所述光纖光柵傳感系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀、應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器，應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器均與光纖光柵解調(diào)儀相連接。如圖3所示，所述橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心設(shè)置有橋梁結(jié)構(gòu)分析模型，用于將每個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到對(duì)應(yīng)橋梁的結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算得出在當(dāng)前環(huán)境及受力狀態(tài)下不同橋梁的結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)疲勞狀態(tài)、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)等橋梁健康指標(biāo)參數(shù)；集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)分析模型得出的各個(gè)橋梁健康指標(biāo)參數(shù)，通過(guò)橋梁設(shè)計(jì)指標(biāo)、相關(guān)橋梁規(guī)范的對(duì)比、分析，以及相似環(huán)境不同結(jié)構(gòu)橋梁、相似結(jié)構(gòu)不同環(huán)境橋梁健康狀態(tài)的對(duì)比性分析，分別得出所監(jiān)測(cè)橋梁集群的健康狀態(tài)、壽命預(yù)測(cè)， 以及統(tǒng)籌的維護(hù)保養(yǎng)策略和措施。上述基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，步驟如下橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橋梁的健康狀態(tài)參數(shù)并生成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)線(xiàn)方式上傳至橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心；橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心接收多個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并藉此得出健康狀態(tài)評(píng)估、比較及壽命預(yù)測(cè)，以及橋梁維護(hù)保養(yǎng)策略；以下將本實(shí)用新型與現(xiàn)有橋梁健康檢測(cè)系統(tǒng)做詳細(xì)對(duì)比一、單座橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)與傳統(tǒng)基于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理中心的區(qū)別在于1.傳統(tǒng)做法為將數(shù)據(jù)采集、處理、橋梁健康分析系統(tǒng)集中在一臺(tái)工控機(jī)中，由一臺(tái)工控機(jī)處理單座橋梁的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并給出橋梁健康評(píng)價(jià)和維護(hù)策略。本系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)與橋梁健康分析系統(tǒng)分開(kāi)，采用ARM嵌入式中心處理單元代替?zhèn)鹘y(tǒng)的基于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，多座橋梁的健康分析則集中于集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)中心中進(jìn)行處理。一方面，通過(guò)將數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)與橋梁結(jié)構(gòu)健康分析系統(tǒng)分開(kāi)，有利于集群式橋梁健康檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中分析、相同河流不同結(jié)構(gòu)或相似結(jié)構(gòu)不同環(huán)境橋梁結(jié)構(gòu)的類(lèi)比分析，以及多座橋梁維護(hù)策略的統(tǒng)一協(xié)調(diào)、調(diào)配；另一方面，用體積較小的嵌入式系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，設(shè)備安裝、維護(hù)更為便捷。2.傳統(tǒng)做法多采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橋梁監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的連接。本系統(tǒng)通過(guò)在ARM嵌入式中心處理單元安裝3G無(wú)線(xiàn)模塊的方式，以3G無(wú)線(xiàn)傳輸方式替代的傳統(tǒng)的有線(xiàn)傳輸方式，可節(jié)約大量綜合布線(xiàn)和檢修成本。3.在采用ARM微處理器和3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與健康分析系統(tǒng)分開(kāi)處理后，需要重新編寫(xiě)基于嵌入式處理系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)濾波處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，以形成比較完備的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該種基于嵌入式處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理程序與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、濾波、 分析、給出健康評(píng)價(jià)和維護(hù)策略基于計(jì)算機(jī)的程序完全不同。二、集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)中心與傳統(tǒng)系統(tǒng)的不同之處在于1.該中心可同時(shí)顯示、分析多座橋梁的健康監(jiān)測(cè)狀況，便于決策者根據(jù)不同的經(jīng)費(fèi)預(yù)算，優(yōu)化統(tǒng)籌區(qū)域內(nèi)的橋梁集群維護(hù)保養(yǎng)。2.通過(guò)集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)散布在較大區(qū)域內(nèi)的多座橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)的橫向比較、統(tǒng)一管理、徹底改變了以往單座橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)彼此之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息共享的“信息孤島”局面，更便于對(duì)區(qū)域內(nèi)相似環(huán)境、不同結(jié)構(gòu)橋梁或不同環(huán)境、相似結(jié)構(gòu)橋梁健康狀況的縱向、橫向分析比較與研究，從而有利于促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)多座橋梁的優(yōu)化維養(yǎng)。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于橋梁上的橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)采集橋梁的健康狀態(tài)參數(shù)并生成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)線(xiàn)方式上傳至橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心；設(shè)置于后臺(tái)的橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，用于接收橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并藉此得出健康狀態(tài)評(píng)估、比較及壽命預(yù)測(cè)，以及橋梁維護(hù)保養(yǎng)策略；本基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)設(shè)置有橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)，包括風(fēng)向風(fēng)速、溫濕度、海水鹽度；橋梁整體變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，測(cè)量橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)；橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)；數(shù)據(jù)預(yù)處理與無(wú)線(xiàn)發(fā)送系統(tǒng)，按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到新建的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表，通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式定期將橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到集群式橋梁健康監(jiān)測(cè)中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述橋梁環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有風(fēng)向風(fēng)速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器；所述橋梁整體變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有GPS變形測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量橋梁整體結(jié)構(gòu)形變；所述橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)置有電阻式應(yīng)力應(yīng)變傳感系統(tǒng)或者光纖光柵傳感系統(tǒng)，均用于結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理與無(wú)線(xiàn)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)置有ARM9微處理器，用于按照測(cè)量橋梁環(huán)境參數(shù)、橋梁整體結(jié)構(gòu)形變參數(shù)、結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)等各種不同參數(shù)的采集頻率要求，對(duì)原始參數(shù)進(jìn)行平滑濾波處理，經(jīng)整理后，形成橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表；無(wú)線(xiàn)通信模塊，用于將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表中的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的集群式橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置于各個(gè)橋梁上的橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，設(shè)置于后臺(tái)的橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，用于接收橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)上傳的橋梁健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并藉此得出健康狀態(tài)評(píng)估、比較及壽命預(yù)測(cè)，以及橋梁維護(hù)保養(yǎng)策略；各子系統(tǒng)均通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)采用在具體橋梁安裝橋梁健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)，在后臺(tái)安裝橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心，并采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)與橋梁健康實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而降低了施工難度與成本，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置更為靈活。
文檔編號(hào)G01M99/00GK202166542SQ20102067857
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者陳偉, 陳 峰 申請(qǐng)人:廣州工程總承包集團(tuán)有限公司