一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，特別是一種用于監(jiān)測(cè)橋梁用大位移伸縮裝置的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于路橋、軌道技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)的公路交通長(zhǎng)期處于重載、高密度交通的狀況，橋梁用的大位移伸縮裝置，由于其位移量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，無(wú)論是進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的，在使用過(guò)程中都出現(xiàn)過(guò)諸多問(wèn)題。一旦發(fā)生損壞，若選擇維修，則工作量巨大，維修費(fèi)用高，若選擇整體更換，又將對(duì)交通帶來(lái)嚴(yán)重影響，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]要解決大位移伸縮裝置易損壞的問(wèn)題，必須充分掌握其破壞機(jī)理，找出其產(chǎn)生早期損壞的原因，有針對(duì)性地從結(jié)構(gòu)、材料、性能等方面對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)，也很有必要掌握以動(dòng)力學(xué)測(cè)試分析為基礎(chǔ)的智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)大位移伸縮裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，確保其長(zhǎng)期處于健康運(yùn)行狀態(tài)，盡量從一開(kāi)始就避免出現(xiàn)早期破壞或盡早進(jìn)行維護(hù)以減輕或減緩破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)橋梁用大位移伸縮裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:
一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括若干個(gè)傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、智能控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)處理單元和客戶終端，所述數(shù)據(jù)采集單元與傳感器連接，所述智能控制單元采用MSC-51單片機(jī)系統(tǒng)作為核心器件并通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集單元連接，所述數(shù)據(jù)處理單元包括FPGA系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)射模塊和信號(hào)接收模塊，F(xiàn)PGA系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元與智能控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向客戶終端發(fā)送FPGA系統(tǒng)的信號(hào)，信號(hào)接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端向FPGA系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)。
[0006]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)數(shù)據(jù)線從傳感器采集模擬信號(hào)，然后利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)并儲(chǔ)存。
[0007]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)采集單元將其轉(zhuǎn)換所得數(shù)值信號(hào)傳送到智能控制單元之前，還要先經(jīng)過(guò)預(yù)處理，若是采集的動(dòng)態(tài)信號(hào)，則通過(guò)濾波模塊對(duì)其進(jìn)行濾波處理，若是采集的靜態(tài)信號(hào)，則通過(guò)邏輯算法模塊對(duì)其信號(hào)峰值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和平均值處理。
[0008]作為優(yōu)選，所述傳感器包括位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變傳感器等傳感器的任意一種或幾種的組合。位移傳感器采集位移信號(hào)，速度傳感器采集速度信號(hào)，加速度傳感器采集加速度信號(hào)，應(yīng)變傳感器采集應(yīng)變信號(hào)。根據(jù)需要采用不同的傳感器組合，分別采集信號(hào)并進(jìn)行處理。
[0009]作為優(yōu)選，所述智能控制單元控制數(shù)據(jù)采集單元向傳感器采集模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)的過(guò)程并接收從數(shù)據(jù)采集單元傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)，所述智能控制單元還將接收到的數(shù)值信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元。
[0010]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)處理單元對(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元傳過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)先后進(jìn)行FFT變換、濾波護(hù)理、時(shí)域分析，然后根據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析和對(duì)比分析，最后將分析結(jié)果定期儲(chǔ)存并根據(jù)客戶終端的請(qǐng)求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸出。
[0011]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
1.通過(guò)將傳感器布設(shè)在橋梁的大位移伸縮裝置的伸縮縫處，收集各傳感器的信號(hào)，如伸縮裝置的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、位移信息，以及中梁、橫梁的振動(dòng)位移、速度、加速度、應(yīng)變等信息，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理可獲取伸縮裝置的健康狀況，為管理部門(mén)制定維護(hù)計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持。
[0012]2.整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各功能單元均采用模塊化設(shè)計(jì)，便于裝置的運(yùn)輸和安裝。
[0013]3、可以通過(guò)不同的傳感器采集多方面信息并進(jìn)行分析，能準(zhǔn)確獲取伸縮裝置的工作狀況。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0015]圖2是本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。
[0016]圖中標(biāo)記:I為傳感器，2為數(shù)據(jù)采集單元，3為智能控制單元，4為數(shù)據(jù)傳輸單元，5為數(shù)據(jù)處理單元，6為客戶終端，7為中梁，8為橫梁，9為彈性元件，1為橋梁梁體。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例:
如圖1所示，一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括傳感器I若干個(gè)、數(shù)據(jù)采集單元2、智能控制單元3、數(shù)據(jù)傳輸單元4、數(shù)據(jù)處理單元5和客戶終端6，所述數(shù)據(jù)采集單元2與傳感器I連接，所述智能控制單元3采用MSC-51單片機(jī)系統(tǒng)作為核心器件并通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集單元2連接，所述數(shù)據(jù)處理單元5包括FPGA系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)射模塊和信號(hào)接收模塊，F(xiàn)PGA系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元4與智能控制單元3之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向客戶終端6發(fā)送FPGA系統(tǒng)的信號(hào)，信號(hào)接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端6向FPGA系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)。
[0019]所述傳感器I包括位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變傳感器等傳感器，根據(jù)需要可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。使用時(shí)，將各傳感器I布設(shè)在橋梁的中梁7、橫梁8以及彈性單元9處。
[0020]所述數(shù)據(jù)采集單元2通過(guò)數(shù)據(jù)線從傳感器I采集模擬信號(hào)，然后利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)并儲(chǔ)存。
[0021]所述數(shù)據(jù)采集單元2將其轉(zhuǎn)換所得數(shù)值信號(hào)傳送到智能控制單元3之前，還要先經(jīng)過(guò)預(yù)處理，若是采集的動(dòng)態(tài)信號(hào)，則通過(guò)濾波模塊對(duì)其進(jìn)行濾波處理，若是采集的靜態(tài)信號(hào)，則通過(guò)邏輯算法模塊對(duì)其信號(hào)峰值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和平均值處理。
[0022]所述智能控制單元3控制數(shù)據(jù)采集單元2向傳感器I采集模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)的過(guò)程并接收從數(shù)據(jù)采集單元2傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)，所述智能控制單元3還將接收到的數(shù)值信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元4傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元5。
[0023]所述數(shù)據(jù)處理單元5對(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元4傳過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)先后進(jìn)行FFT變換、濾波護(hù)理、時(shí)域分析，然后根據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析和對(duì)比分析，最后將分析結(jié)果定期儲(chǔ)存并根據(jù)客戶終端6的請(qǐng)求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)均可)輸出。還可在數(shù)據(jù)處理單元5中預(yù)設(shè)閥值以預(yù)警，若檢測(cè)出伸縮裝置出現(xiàn)故障，則確定故障地點(diǎn)并及時(shí)向客戶終端6報(bào)警。還可對(duì)FPGA系統(tǒng)編程，使其定期生成伸縮裝置主要指標(biāo)的歷史變化趨勢(shì)報(bào)表以及統(tǒng)計(jì)出車(chē)流量、車(chē)速、車(chē)軸重、橋梁梁體自振頻率等信息。
[0024]上述各模塊的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。
[0025]在數(shù)據(jù)處理單元5中，對(duì)來(lái)自橋梁用大位移伸縮裝置各處的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析、傳遞函數(shù)分析，將分析數(shù)據(jù)與橋梁梁體10的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，獲取伸縮裝置的縫寬變化情況以及中梁7、橫梁8的振動(dòng)頻率數(shù)據(jù)。若發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)數(shù)值超過(guò)安全閥值，主動(dòng)采用有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線3G/4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸至客戶終端6進(jìn)行提前預(yù)警。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括若干個(gè)傳感器(I)、數(shù)據(jù)采集單元(2)、智能控制單元(3)、數(shù)據(jù)傳輸單元(4)、數(shù)據(jù)處理單元(5)和客戶終端(6)，所述數(shù)據(jù)采集單元(2)與傳感器(I)連接，所述智能控制單元(3)采用MSC-51單片機(jī)系統(tǒng)作為核心器件并通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集單元(2)連接，所述數(shù)據(jù)處理單元(5)包括FPGA系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)射模塊和信號(hào)接收模塊，F(xiàn)PGA系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元(4)與智能控制單元(3)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向客戶終端(6)發(fā)送FPGA系統(tǒng)的信號(hào)，信號(hào)接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端(6)向FPGA系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元(2)通過(guò)數(shù)據(jù)線從傳感器(I)采集模擬信號(hào)，然后利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單元(2)將其轉(zhuǎn)換所得數(shù)值信號(hào)傳送到智能控制單元(3)之前，還要先經(jīng)過(guò)預(yù)處理，若是采集的動(dòng)態(tài)信號(hào)，則通過(guò)濾波模塊對(duì)其進(jìn)行濾波處理，若是采集的靜態(tài)信號(hào)，則通過(guò)邏輯算法模塊對(duì)其信號(hào)峰值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和平均值處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器(I)包括位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、應(yīng)變傳感器等傳感器的任意一種或幾種的組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述智能控制單元(3)控制數(shù)據(jù)采集單元(2)向傳感器(I)采集模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)的過(guò)程并接收從數(shù)據(jù)采集單元(2)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)，所述智能控制單元(3)還將接收到的數(shù)值信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元(4)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元(5)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理單元(5)對(duì)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元(4)傳過(guò)來(lái)的數(shù)值信號(hào)先后進(jìn)行FFT變換、濾波護(hù)理、時(shí)域分析，然后根據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析和對(duì)比分析，最后將分析結(jié)果定期儲(chǔ)存并根據(jù)客戶終端(6)的請(qǐng)求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸出。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種橋梁用大位移伸縮裝置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括若干個(gè)傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、智能控制單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、數(shù)據(jù)處理單元和客戶終端。數(shù)據(jù)采集單元與傳感器連接；智能控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集單元連接；數(shù)據(jù)處理單元包括FPGA系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)射模塊和信號(hào)接收模塊，F(xiàn)PGA系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元與智能控制單元之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)發(fā)射模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向客戶終端發(fā)送信號(hào)，信號(hào)接收模塊通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收客戶終端的信號(hào)。系統(tǒng)各功能單元采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明由傳感器收集伸縮裝置工作狀態(tài)的信息，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理方可獲取伸縮裝置的健康狀況，為管理部門(mén)制定維護(hù)計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支持。
【IPC分類】G01D21/02, G01M13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105526974
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610064795
【發(fā)明人】焦洪林, 岳軍, 羅炯, 周斌, 楊樊, 張智明
【申請(qǐng)人】成都市新筑路橋機(jī)械股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日