一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]公路網(wǎng)是保障國家經(jīng)濟建設(shè)和民生的重要社會基礎(chǔ)設(shè)施，橋梁隧道是公路網(wǎng)這一生命線工程的重要組成部分。中國是世界上公路橋梁隧道最多的國家，橋梁隧道結(jié)構(gòu)在服役過程中受到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量、材料退化、交通負荷、極端荷載和偶然事故等各種內(nèi)外因素的作用和影響，其結(jié)構(gòu)安全性如不能得到完全保障，將危及人民生命財產(chǎn)安全和國家經(jīng)濟建設(shè)。在現(xiàn)今這個經(jīng)濟高速發(fā)展的階段，基礎(chǔ)建設(shè)量大、集中、質(zhì)低的特點給結(jié)構(gòu)安全管理帶來諸多難題。另外由于我國普遍存在“重建設(shè)，輕管養(yǎng)”的傾向，國內(nèi)近年來在橋梁隧道安全管養(yǎng)技術(shù)方向的發(fā)展和進步，已遠遠不能適應(yīng)我國橋梁隧道全壽命安全管養(yǎng)的實際需求。
[0003]由于大型橋梁隧道工程在運營期間會收到氣候、氧化、腐蝕或老化即突發(fā)性事件等因素的影響，以及長期在恒載和活載的作用下會產(chǎn)生各種損傷或局部損毀，其強度和剛度會隨時間而降低，這不僅影響了安全行車，更會使其使用壽命縮短。因此在目前養(yǎng)護資金緊缺，缺乏有效管理的情況下，需要對橋隧結(jié)構(gòu)進行有效的檢測與評估、監(jiān)測與預(yù)警、維修與管理等技術(shù)措施，以降低運營成本，延長橋隧使用壽命，保障交通流暢。使用最新的分布式處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開發(fā)一套公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)，用以檢測和評估橋梁和隧道工程的營運狀態(tài)，為養(yǎng)護管理提供科學(xué)依據(jù)。
[0004]為降低公路橋梁隧道健康檢測系統(tǒng)所消耗的資源，提高系統(tǒng)工作壽命，提升預(yù)警效率，采用分布式數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，發(fā)明一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在前端節(jié)點、現(xiàn)場終端和后端平臺進行三級數(shù)據(jù)處理，將橋隧結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)進行分級預(yù)警，不僅減少了現(xiàn)場設(shè)備使用的電池和無線電資源，大大提高了系統(tǒng)的工作壽命，同時還降低了橋隧異常狀態(tài)告警的時延，更有效的對橋隧安全進行管養(yǎng)。
[0006]一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
傳感器單元包含多類傳感器，獲取公路橋梁隧道的結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息；
與所述傳感器單元相連接的前端信息處理節(jié)點接收所述傳感器單元采集的信息并對其做初步的分析判斷，信息明顯異常時上傳數(shù)據(jù)并告警，其它正常情況時保持緘默以節(jié)省資源；
與所述前端信息處理節(jié)點相連接的星型傳輸網(wǎng)絡(luò)提供星型傳輸網(wǎng)絡(luò)提供現(xiàn)場異常信息的無線傳輸通道，多個所述前端信息處理節(jié)點將異常信息匯聚到一個現(xiàn)場信息處理終端;
與所述星型傳輸網(wǎng)絡(luò)相連接的現(xiàn)場信息處理終端將進行多維傳感信息融合，可以判斷出結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)異常時迅速告警，無法判斷時將原始數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳給后端信息處理平臺；
與所述現(xiàn)場信息處理終端相連接的后端信息處理平臺結(jié)合各種模型、算法和歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合判斷，給出最終的精確監(jiān)測結(jié)果。
[0007]上述的分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述傳感器單元包括:
用于橋梁監(jiān)測應(yīng)用的空氣溫度傳感器，錨索應(yīng)力計，橋面軸載及流量傳感器，橋梁應(yīng)力傳感器，橋梁溫度場分布場傳感器，橋梁撓度傳感器，橋梁傾斜傳感器和裂縫監(jiān)測傳感器；用于隧道監(jiān)測應(yīng)用的空氣溫度傳感器，隧道氣體傳感器，路面軸載及流量傳感器、隧道收斂及沉降傳感器，拱頂下沉傳感器、初期支護水壓力和襯砌水壓力傳感器，錨桿軸力傳感器，鋼支撐內(nèi)力傳感器和襯砌受力傳感器。
[0008]上述的分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述前端信息處理節(jié)點包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、ASIC、DSP、單片機的嵌入式系統(tǒng)形式，進行第一級數(shù)據(jù)處理，采用平滑濾波和閾值判斷的方式給出初步判斷結(jié)果。
[0009]上述的分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述星型傳輸網(wǎng)絡(luò)包括:
采用擴頻、窄帶、超窄帶等低功耗長距離無線傳輸技術(shù)；
采用時分多址、頻分多址、碼分多址、載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測的多用戶協(xié)議來支持多點接入；
采用星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，降低網(wǎng)絡(luò)部署和維護的難度，簡化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理。
[0010]上述的分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述現(xiàn)場信息處理終端包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、AS IC、DSP、單片機、工控機、個人電腦的信息系統(tǒng)形式，進行第二級數(shù)據(jù)處理，采用多維傳感信息融合的模式識別算法給出精確的判斷結(jié)果。
[0011]上述的分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述后端信息處理平臺包括但不限于在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，健康分析評估系統(tǒng)，專家管理系統(tǒng)，告警反饋系統(tǒng)，進行第三級數(shù)據(jù)處理，結(jié)合各種模型、算法和歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)給出最終的綜合判斷結(jié)果。
[0012]通過以上方案可知，本發(fā)明實施例提供的一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，使用三級分布式數(shù)據(jù)處理架構(gòu)，降低了系統(tǒng)所消耗的資源，提高了系統(tǒng)工作壽命，提升了預(yù)警效率。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明一種分布式公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的三級分布式結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0016]實施例一
傳感器單元105、前端信息處理節(jié)點104、星型傳輸網(wǎng)絡(luò)103、現(xiàn)場信息處理終端102、后端信息處理平臺101 ;
其中:
所述傳感器單元105包含多類傳感器，獲取公路橋梁隧道的結(jié)構(gòu)內(nèi)部信息，輸出給所述前端處理單元104 ；
所述前端處理單元104接收此信息并對其做做初步的分析判斷，信息明明顯異常時通過所述星型傳輸網(wǎng)絡(luò)103向所述現(xiàn)場信息處理終端102上傳