本公開涉及懸索橋安全檢測技術領域，特別涉及一種應用于懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的懸索橋監(jiān)測方法及裝置。

背景技術：

懸索橋在長期使用過程中，由于環(huán)境侵蝕、材料老化、交通流量加重、超重車輛增多，導致懸索橋結構損傷和功能退化。為保障懸索橋結構在營運期間的承載能力、耐久性和安全性，對懸索橋進行安全狀況的檢測顯得非常必要。

懸索橋結構在移動的車輛、人群、風力和地震等動力荷載作用下會產生振動。在車輛動載和個別情況下人群動荷載、風力和地震地面運動作用下，懸索橋結構產生的振動會增大按靜力計算的內力和可能引起結構局部疲勞損傷，或會形成影響橋上汽車的舒適與安全的振動變形和加速度，甚至使懸索橋完全破壞，也就是說，懸索橋結構的振動是影響懸索橋使用與安全的重要因素之一。

目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，大多圍繞懸索橋振動頻率開展單一物理量監(jiān)測，而針對懸索橋的振動位移以及受力狀態(tài)的監(jiān)測則不多見。雖然振動頻率是反映懸索橋安全狀態(tài)的重要指標，但該指標并不能完全反映懸索橋在復雜外力作用下的健康狀態(tài)，由于除了振動引起的疲勞損傷，過大的振動位移也可能造成懸索橋結構產生塑性變形，因此，目前的懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對懸索橋的監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題，本公開提供一種應用于懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的懸索橋監(jiān)測方法及裝置。所述技術方案如下：

根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：監(jiān)測點、數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)、遠程監(jiān)控中心；

所述監(jiān)測點設置在懸索橋上；

所述監(jiān)測點與所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)建立無線連接；

所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)通過北斗通信衛(wèi)星與所述遠程監(jiān)控中心建立連接；

其中，所述監(jiān)測點用于采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括振動位移，所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)用于對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，所述遠程監(jiān)控中心用于對所述處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況。

根據(jù)本公開實施例的第二方面，提供一種懸索橋監(jiān)測方法，所述方法應用于所述懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)中，所述方法包括：

所述監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括振動位移；

所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠程監(jiān)控中心；

所述遠程監(jiān)控中心對所述處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況。

根據(jù)本公開實施例的第三方面，提供一種懸索橋監(jiān)測裝置，所述裝置應用于所述懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)中，所述方法包括：

采集模塊，用于控制所述監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將所述監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)；

預處理模塊，用于控制所述數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠程監(jiān)控中心；

分析模塊，用于控制所述遠程監(jiān)控中心對所述處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況。

本公開的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

通過將用于采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)的監(jiān)測點設置在懸索橋上，利用監(jiān)測點采集懸索橋的振動位移等信息，再通過數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，最后通過遠程監(jiān)控中心用于對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況，由于懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少包括該懸索橋的振動位移；解決了目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題；達到了對懸索橋結構開展多物理量的聯(lián)合監(jiān)測，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度的效果。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并于說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；

圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的連接示意圖；

圖3是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測方法的流程圖；

圖4是根據(jù)另一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測方法的流程圖；

圖5是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測裝置的框圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖，該懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)可以包括但不限于：監(jiān)測點110、數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)120、遠程監(jiān)控中心130。

如圖1所示，監(jiān)測點110設置在懸索橋100上，監(jiān)測點110與數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)120建立無線連接，數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)120通過北斗通信衛(wèi)星140與遠程監(jiān)控中心120建立連接，其中，監(jiān)測點110用于采集懸索橋100的監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括振動位移，數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)120用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，遠程監(jiān)控中心120用于對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下懸索橋100的安全狀況。

綜上所述，本公開實施例中提供的懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)，通過將用于采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)的監(jiān)測點設置在懸索橋上，利用監(jiān)測點采集懸索橋的振動位移等信息，再通過數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，最后通過遠程監(jiān)控中心用于對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況，由于懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少包括該懸索橋的振動位移；解決了目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題；達到了對懸索橋結構開展多物理量的聯(lián)合監(jiān)測，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度的效果。

仍參見圖1，該監(jiān)測點110包括定位接收機110a、諧振加速度計110b和振弦式應變計110c。

可選的，定位接收機為全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，gps)接收機，設置在懸索橋的橋面上，用于測量懸索橋的振動位移。

由于目前的gps接收機的采樣率已達到10-20hz，定位精度可達毫米級，因此，gps接收機具有精度高、定位速度快、全天候、自動化、便于實施的特點，在巖土、石油、水利、公路、橋梁等工程測量領域得到廣泛應用。

gps接收機是接收全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號并確定地面空間位置的儀器，用戶利用gps接收機可以接收到衛(wèi)星發(fā)射的測距碼(c/a碼和p碼)、載波信號(l1和l2)和數(shù)據(jù)碼(d碼)等信號。其中，數(shù)據(jù)碼用于計算衛(wèi)星坐標，測距碼和載波用于建立星地距離觀測方程，得到懸索橋的衛(wèi)星坐標和星地距離觀測方程后，利用空間距離后方交會原理即可測得懸索橋的三維坐標，在外力所用下至少獲取兩次懸索橋上同一位置的三維坐標即可得到所述懸索橋的振動位移。

諧振加速度計是一種典型的微機械慣性器件，設置在所述懸索橋的橋梁上。諧振加速度計包括諧振器(即諧振梁)、激振單元、檢測單元等部件。諧振加速度計的工作原理是將輸入加速度轉換為質量塊的位移，從而引起振動梁上的軸向應力或彎曲應力發(fā)生改變，即諧振頻率發(fā)生變化，通過檢測差分諧振頻率之差即可獲得輸入加速度的大小。諧振加速度計的輸出頻率信號為一種準數(shù)字信號，由于諧振加速度計不易受到環(huán)境噪聲的干擾，因此諧振加速度計屬于高性能器件。

振弦式應變計是目前國內外廣泛應用的一種非電量電測的傳感器，該振弦式應變計由受力彈性形變外殼(或膜片)、鋼弦、緊固夾頭、激振和接收線圈等組成。其中，鋼弦的自振頻率與張緊力的大小有關，在鋼弦的幾何尺寸確定之后，鋼弦的振動頻率的變化量，可表征受力的大小。由于振弦式應變計具有獨特的機械結構形式并以振弦頻率的變化量來表征受力的大小，因此，與傳統(tǒng)的電阻式應變計相比，振弦式應變計具有抗干擾能力強、受電參數(shù)影響小、零點飄移小、性能穩(wěn)定可靠、耐震動、壽命長等特點。

由于振弦式應變計能直接以頻率信號輸出，較電阻應變計模擬量輸出能更為簡單方便地進行數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和存儲，因此將設置在懸索橋的懸索上實現(xiàn)對懸索橋高精度的自動測試。

仍參見圖1，該數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)120包括終端節(jié)點120a、路由節(jié)點120b、中心協(xié)調器120c、下位機120d以及遙測終端機120e。

請參見圖2，圖2是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)的連接示意圖。終端節(jié)點120a通過輸入/輸出端口(input/output，i/o)端口分別與監(jiān)測點110中的定位接收機110a、諧振加速度計110b和振弦式應變計110c連接。

可選的，該懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)還包括電纜接線盒140，該電纜接線盒140的一端分別與監(jiān)測點110中的定位接收機110a、諧振加速度計110b和振弦式應變計110c連接，該電纜接線盒140的另一端通過i/o端口與終端節(jié)點120a連接。

可選的，終端節(jié)點120a在懸索橋100的橋梁上呈線性分布。

仍參見圖2，路由節(jié)點分別與終端節(jié)點和中心協(xié)調器建立無線連接，下位機通過rs485端口分別與中心協(xié)調器和遙測終端機連接。

可選的，終端節(jié)點為紫蜂協(xié)議(zigbee)終端節(jié)點，路由節(jié)點為zigbee路由節(jié)點、中心協(xié)調器為zigbee中心協(xié)調器。zigbee終端節(jié)點、zigbee路由節(jié)點和zigbee中心協(xié)調器通過各自的pcb天線組成zigbee無線網絡。

為了彌補有線網絡系統(tǒng)需要進行大量布線、成本高、難以適應惡劣環(huán)境等缺點，本實施例可采用面向近距離且符合低功耗、低成本、雙向無線通信要求的zigbee技術構建了監(jiān)測網絡。

zigbee是一種基于ieee802.15.4協(xié)議標準研發(fā)的短距離無線網絡技術。由于zigbee以2.4ghz為主要頻段，采用直接序列擴頻技術(directsequencespreadspectrum，dsss)，可嵌入各種設備，同時支持地理定位功能，能夠很好地滿足工業(yè)控制的需要，因此zigbee被廣泛應用于基于無線網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

仍參見圖1，該遠程監(jiān)控中心130包括地面基站130a、衛(wèi)星調制解調器130b以及上位機130c。

參見圖2，地面基站通過北斗通信衛(wèi)星與遙測終端機建立連接，衛(wèi)星調制解調器的一端通過rs485端口與地面基站連接，另一端通過lan端口與上位機連接。

北斗通信衛(wèi)星是中國自主研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，由空間端、地面端和用戶端3部分組成，具有快速定位、雙向通信和精密授時三大功能。北斗通信衛(wèi)星可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度的定位、導航和授時服務，并具備短報文通信能力，數(shù)據(jù)通信實時性強，傳輸快捷，一次數(shù)據(jù)發(fā)送時間大約為1s。由于北斗通信衛(wèi)星導航系統(tǒng)安全可靠，覆蓋范圍大，無通信盲區(qū)，具備獨立的組網能力，不需要任何其他系統(tǒng)支持，架設與維護簡便，是野外數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐胪ㄐ畔到y(tǒng)，因此，本實施例中通過北斗通信衛(wèi)星建立地面基站130a與遙測終端機之間的連接。

可選的，該懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)還包括：至少兩個顯示器，一個顯示器通過視頻傳輸標準(videographicsarray，vga)端與下位機連接，另一個顯示器通過vga端與上位機連接。

綜上所述，本公開實施例中提供的懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)，通過將用于采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)的監(jiān)測點設置在懸索橋上，利用監(jiān)測點采集懸索橋的振動位移等信息，再通過數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)用于對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，最后通過遠程監(jiān)控中心用于對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下所述懸索橋的安全狀況，由于懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少包括該懸索橋的振動位移；解決了目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題；達到了對懸索橋結構開展多物理量的聯(lián)合監(jiān)測，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度的效果。

本實施例中，zigbee是一種近距離、低功耗、雙向無線通信技術，可將懸索橋長距離范圍內的多個監(jiān)測點構成測量網絡，而衛(wèi)星通信技術面向的是遠距離通信，兩者能夠優(yōu)勢互補，通過zigbee網絡中心節(jié)點以衛(wèi)星通信方式與監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)對懸索橋的在線實時監(jiān)測預警。

本實施例中，本監(jiān)測系統(tǒng)結構簡捷可靠、安裝靈活、操作使用方便、維護保養(yǎng)簡單，使懸索橋監(jiān)測預警工作的針對性、有效性、實用性增高，可廣泛用鐵路、大壩、長輸管線、高壓輸電線等工程結構的監(jiān)測預警。

圖3是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測方法的流程圖，如圖3所示，該懸索橋監(jiān)測方法用于如圖1所示的懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)中，包括以下步驟。

步驟201，監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)。

其中，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括振動位移、振動加速度和振動應變。步驟201可包括下述步驟：

(1)定位接收機測量懸索橋的振動位移，將振動位移發(fā)送至下位機。

(2)諧振加速度計測量懸索橋的振動加速度，將振動加速度發(fā)送至下位機。

(3)振弦式應變計測量懸索橋的振動應變，將振動應變發(fā)送至下位機。

振弦式應變計工作原理：將一根金屬絲(鋼弦)兩端固定后張拉，鋼弦內部將產生一定的振動應力,此時鋼弦的固有振動頻率與振動應力具有一定的定量關系，根據(jù)動力學原理可以得到鋼弦振動公式為：

公式1中，f0為鋼弦的初始振動頻率，l為鋼弦的有效長度，σ0為鋼弦的初始應力，ρ為鋼弦的材料密度。

當外力未施加時，鋼弦按初始應力σ0作穩(wěn)幅振動，輸出初始頻率f0；當施加外力(即振動應力)時，形變殼體(或膜片)發(fā)生相應的拉伸或壓縮，使鋼弦的應力增加或減少δσ，這時初始頻率也隨之增加或減少δf。因此，只要測得振弦頻率值f，即可得到相應被測的振動應力和振動應變。

步驟202，數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控中心。

下位機根據(jù)接收到的振動位移、振動加速度和振動應變，分別計算出懸索橋的振動頻率和懸索應力，將懸索橋的振動頻率和懸索應力發(fā)送至遙測終端機。

其中，懸索橋的振動頻率的計算過程如下：

在風荷載、載重汽車等外力作用下，懸索橋做振幅為a、角頻率為ω的簡諧振動，懸索橋的振動位移x(t)可用公式2來表示：

公式2中，t為時間，為常數(shù)，角頻率ω。其中角頻率ω表達式可用公式3來表示：

ω＝2πf公式3

公式3中，f為懸索橋的振動頻率。

對公式2進行二階求導，得到懸索橋的振動加速度x″(t)，x″(t)可用公式4來表示：

聯(lián)合公式2至公式4，可得公式5：

由公式5可知，通過定位接收機測得懸索橋的振動位移x(t)、通過諧振加速度計測得懸索橋的振動加速度x″(t)，可求得懸索橋的振動頻率f。

其中，懸索橋的懸索應力的計算過程如下：

當懸索橋在風荷載、載重汽車等外力作用下發(fā)生振動時，懸索橋的懸索隨之產生懸索應力，根據(jù)胡克定律可得到如下公式6和公式7：

公式6和公式7中，σ0為鋼弦應力，σ為懸索應力，ε0為鋼弦應變，ε為懸索應變，e0為鋼弦彈性模量，e為懸索彈性模量，δt為溫度變化值，α為鋼弦材料的熱膨脹系數(shù)，β為懸索材料的熱膨脹系數(shù)。

根據(jù)應變測量的基本原理，鋼弦與懸索保持同步變形，即ε0＝ε，聯(lián)合公式6、公式6以及公式7，可計算得到懸索橋的懸索應力σ。其中，懸索橋的懸索應力σ的計算公式如下：

當遙測終端機接收到下位機發(fā)送的懸索橋的振動頻率和懸索應力后，通過北斗通信衛(wèi)星將懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力發(fā)送至地面基站。

步驟203，遠程監(jiān)控中心對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下懸索橋的安全狀況。

地面基站通過衛(wèi)星調制解調器，將接收到的懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力發(fā)送至上位機。上位機根據(jù)接收到的懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力，綜合判斷外力作用下懸索橋的安全狀況。

具體的，上位機在接收數(shù)據(jù)后，首先將數(shù)據(jù)進行分類，調用labview自編程序對懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力進行分析處理并輸入顯示器，由顯示器動態(tài)顯示振動位移、振動頻率和懸索應力分別對應的圖形曲線，并將振動位移、振動頻率和懸索應力分別對應的圖形曲線與定位接收機測量的懸索橋的振動位移相結合，分別判定懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力是否超過對應的預設閾值，若懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力中至少一項超過對應的預設閾值，則進行預警提示。

需要說明的是，圖4是根據(jù)另一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測方法的流程圖，步驟201至步驟203的詳細流程可以由圖4體現(xiàn)。

綜上所述，本公開實施例中提供的懸索橋監(jiān)測方法，通過監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控中心，由遠程監(jiān)控中心對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下懸索橋的安全狀況，由于懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少包括該懸索橋的振動位移；解決了目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題；達到了對懸索橋結構開展多物理量的聯(lián)合監(jiān)測，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度的效果。

本實施例中，針對懸索橋目前監(jiān)測手段和監(jiān)測目標較為單一的狀況，首次提出基于懸索應力、振動位移、振動頻率三種物理量進行三位一體聯(lián)合監(jiān)測的方法，揭示了振動位移、振動加速度與振動頻率之間的關聯(lián)特征，用多指標綜合判斷風力荷載、載重汽車等外力作用下懸索橋的安全狀態(tài)。

在實際應用中，采用本實施里所涉及的懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)在湖北巴東縣野三關鎮(zhèn)的四渡河懸索橋進行了試驗，該四渡河懸索橋大橋全長1365m，由長1105m的大橋和長228.9m的路基組成，大橋主跨為900m，橋面寬24.5m。其中，懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)中各個部件的具體為：

定位接收機為trimble5800雙頻接收機，諧振加速度計為表面硅微單軸mems加速度計；振弦式應變計為vk-4100/4150點焊型應變計；終端節(jié)點為sz06-2k-(01)無線數(shù)據(jù)采集模塊；路由節(jié)點和中心協(xié)調器均包括sz05-adv無線串口模塊；遙測終端機為h5110標準型遙測終端機。

經現(xiàn)場試驗，本例提出的懸索橋三位一體監(jiān)測系統(tǒng)以及懸索橋監(jiān)測方法，通過對懸索橋開展振動位移、振動頻率和懸索應力三種物理量的聯(lián)合監(jiān)測，可以綜合反映懸索橋的健康狀況，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度，同時采用zigbee技術構建的無線網絡系統(tǒng)，易于懸索橋三位一體監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時采集和近距離無線通信。

下述為本公開裝置實施例，可以用于執(zhí)行本公開方法實施例。對于本公開裝置實施例中未披露的細節(jié)，請參照本公開方法實施例。

圖5是根據(jù)一示例性實施例示出的一種懸索橋監(jiān)測裝置的框圖，如圖5所示，該懸索橋監(jiān)測裝置包括但不限于：采集模塊301、預處理模塊302和分析模塊303。

采集模塊301，用于控制監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)至少包括振動位移；

預處理模塊302，用于控制數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控中心；

分析模塊303，用于控制遠程監(jiān)控中心對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下懸索橋的安全狀況。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，監(jiān)測數(shù)據(jù)還包括振動加速度和振動應變，該采集模塊301，包括：第一測量單元、第二測量單元和第三測量單元。

第一測量單元，用于控制定位接收機測量懸索橋的振動位移，將振動位移發(fā)送至下位機；

第二測量單元，用于控制諧振加速度計測量懸索橋的振動加速度，將振動加速度發(fā)送至下位機；

第三測量單元，用于控制振弦式應變計測量懸索橋的振動應變，將振動應變發(fā)送至下位機。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，該預處理模塊302，包括：計算單元和第一發(fā)送單元。

計算單元，用于控制下位機根據(jù)接收到的振動位移、振動加速度和振動應變，分別計算出懸索橋的振動頻率和懸索應力，將懸索橋的振動頻率和懸索應力發(fā)送至遙測終端機；

第一發(fā)送單元，用于控制遙測終端機通過北斗通信衛(wèi)星將懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力發(fā)送至地面基站。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，該分析模塊303，包括：第二發(fā)送單元、判定單元和提示單元。

第二發(fā)送單元，用于控制地面基站通過衛(wèi)星調制解調器，將接收到的懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力發(fā)送至上位機；

判定單元，用于控制上位機根據(jù)接收到的懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力，分別判定懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力是否超過對應的預設閾值；

提示單元，用于控制若懸索橋的振動位移、振動頻率和懸索應力中至少一項超過對應的預設閾值，則進行預警提示。

綜上所述，本公開實施例中提供的懸索橋監(jiān)測裝置，通過監(jiān)測點采集懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集發(fā)射系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程監(jiān)控中心，由遠程監(jiān)控中心對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，判定外力作用下懸索橋的安全狀況，由于懸索橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)中至少包括該懸索橋的振動位移；解決了目前針對懸索橋結構的安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，未考慮懸索橋的振動位移，導致監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度不佳的問題；達到了對懸索橋結構開展多物理量的聯(lián)合監(jiān)測，能有效提高監(jiān)測預警結果的可靠性和可信度的效果。

本實施例中，針對懸索橋目前監(jiān)測手段和監(jiān)測目標較為單一的狀況，首次提出基于懸索應力、振動位移、振動頻率三種物理量進行三位一體聯(lián)合監(jiān)測的方法，揭示了振動位移、振動加速度與振動頻率之間的關聯(lián)特征，用多指標綜合判斷風力荷載、載重汽車等外力作用下懸索橋的安全狀態(tài)。

關于上述實施例中的裝置，其中各個模塊執(zhí)行操作的具體方式已經在有關該方法的實施例中進行了詳細描述，此處將不做詳細闡述說明。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本公開并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權利要求來限制。