一种桥梁安全健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种桥梁安全健康监测系统，包括用于对桥梁结构参数进行监测的传感器组、用于将多通道模拟信号转化为对应数字信号的数字模块组、通过现场总线网络对数字模块组进行数据采集的数据汇聚器和通过无线网络与数据汇聚器进行数据交互的监控中心，所述数字模块组与数据汇聚器相连接，所述数据汇聚器与监控中心相连接；所述传感器组包括n个传感器，所述数字模块组包括n个数字模块，每个所述传感器的输出端与对应的数字模块的输入端相连接，其中n为正整数。本实用新型专利技术提高了桥梁监测的安全性，具有较高的可靠性和可用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种桥梁安全健康监测系统，属于大型老旧桥梁安全监测

技术介绍
随着现代理论研究的不断深入，以及建桥技术的成熟和完善，各种新材料、新工艺修建的桥梁层出不穷，但随着时间的推移，任何公路桥梁最终都将成为旧桥；经过长期的使用的结构也难免也会因各种原因使结构发生各种各样的损伤，存在不同程度的病害和缺陷，需要维修、加固和改造。在维修加固前均需对其进行合理的检测和评价，得出桥梁的实际工况和承载能力，分析病害、损伤的成因，从而提出有效的维修加固措施。公路桥梁工程造价高，在公路运输中发挥着重要的作用。因此，在建桥过程中，总是采取各种措施确保工程质量。尽管如此，公路桥梁长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化)和使用环境(荷载作用频率增加、材料与结构的疲劳)的作用下，逐渐产生损坏现象。二十世纪六七十年代修建的设计荷载标准较低的公路桥梁，已经运营了四五十年，但仍在使用，在交通量日趋增大，荷载日益增加的今天，旧危桥的检测评价任务十分繁重。在不断提升公路技术等级的改造和改建过程中，对旧危桥进行监测评价和安全预警研究就显得尤为迫切和重要。国际上，桥梁安全隐患常造成桥梁损坏导致重大经济损失和人身伤亡事件发生，如1967年俄亥俄河上的一座主要桥梁倒塌，致46人丧生；1983年美国康涅狄格州的Mianus江高速大桥因桥梁腐蚀和交通循环载荷引起的疲劳而突然倒塌，桥上数部车辆坠入江中，造成3死3伤；1994年韩国汉城市中心的圣水特大桥也因内部损伤突然倒塌。美国明尼苏达州横跨密西西比河的大桥在2007年8月1日晚突然坍塌，酿成重大事故。证实有4人在塌桥事故中死亡，70多人受伤，另有30多人失踪。塌桥事故对美国社会造成的冲击是巨大的。明尼苏达州这座40年的老桥坍塌不是偶然的，桥梁专家多年前就“诊断”出它在结构设计上的问题。该州政府于2001年向联邦政府运输部提交过桥梁“体检”报告。3年后，运输部据此对桥梁“健康状况”进行评估，于2004年认定它存在“结构性缺陷”。尽管如此，有关方面并未对它采取任何“救治”措施。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术目的是提供一种能够提高桥梁监测安全性的桥梁安全健康监测系统。为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：本技术的一种桥梁安全健康监测系统，包括用于对桥梁结构参数进行监测的传感器组、用于将多通道模拟信号转化为对应数字信号的数字模块组、通过现场总线网络对数字模块组进行数据采集的数据汇聚器和通过无线网络与数据汇聚器进行数据交互的监控中心，所述数字模块组与数据汇聚器相连接，所述数据汇聚器与监控中心相连接；传感器组包括n个传感器，所述数字模块组包括n个数字模块，每个所述传感器的输出端与对应的数字模块的输入端相连接，其中n为正整数。本技术的保护点在于：传感器组、数字模块组、数据汇聚器和监控中心这些设备之间的连接关系，且每个设备均为现有设备，所以本技术属于技术的保护客体。上述传感器组包括用来监测桥梁所受风力的风速风向仪、用于测量桥梁应力的光纤光栅应变传感器、用于测量桥梁局部温度的光纤光栅温度传感器、用于测量桥梁震动量的加速度传感器、用于监测桥梁塔基沉降以及位移的光纤光栅位移传感器。上述风速风向仪具体采用的是WA15型风速风向仪。上述光纤光栅应变传感器采用的是GSYC-T1型的光纤光栅应变传感器。上述光纤光栅温度传感器采用的是GSWC-T1型的光纤光栅温度传感器。上述加速度传感器采用的是ServoK-Beam8330A型伺服式加速度传感器。上述光纤光栅位移传感器采用的是SR-RP-S1型光纤光栅位移传感器。上述数据汇聚器的核心芯片为ARM9。本技术提高了桥梁监测的安全性，具有较高的可靠性和可用性。附图说明图1为本技术的一种桥梁安全健康监测系统原理框图；图2为本技术的数据汇聚器原理框图。具体实施方式为使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本技术。一种桥梁安全健康监测系统包括传感器组、数字模块组、数据汇聚器和监控中心。监控中心通过无线网络与数据汇聚器进行数据交互，数据汇聚器通过现场总线RS485网络对现场监测设备进行数据采集。桥梁安全健康监测系统通过安装在桥梁、高架路和大型立交的设备，自动监测桥梁、高架路和大型立交的应力应变、结构震动、绕度、裂缝、沉降、和渗漏等结构参数信息。然后通过数据采集、传输网络发送给监测中心，最后由桥梁安全远程监测系统的安全评估模块对数据进行分析和预测给出相应的评估结果。桥梁安全监测的内容大致可以分为以下三个部分：(1)环境量。主要包括风速、温度、湿度和车荷载等。(2)几何量。主要包括监控部位的位移、沉降等。(3)结构梁。主要包括结构的应力、应变、绕度、震动、加速度、裂缝和渗漏等。由于考虑到项目的实际投入成本，不可能对所有结构梁进行监测，在本监测系统所监测的内容主要选取不同监测种类中具有代表性的结构参数进行监测，主要选择风速、温度、应力、震动、位移和沉降。在本监测系统中，主要采用以下传感器设备对桥梁结构参数进行监测：(1)WA15型风速风向仪，用来监测桥梁所受风力；(2)GSYC-T1型的光纤光栅应变传感器，主要用于桥梁应力的测量；(3)GSWC-T1型的光纤光栅温度传感器，主要用于测量桥梁局部的温度；(4)瑞士Kistler公司的ServoK-Beam8330A型伺服式加速度传感器，用于测量桥梁震动量；(5)SR-RP-S1型光纤光栅位移传感器，用于监测桥梁塔基沉降以及位移。整个系统分为桥梁监测中心(上位机)、数据汇聚中心(数据光电信号汇聚器)和现场监测三级结构。监测中心通过因特网与数据汇聚器进行数据的交互，数据汇聚器通过利用现场总线RS485网络对现场监测设备进行数据采集。监测中心不能直接对现场监测设备进行访问，所有的远程采集数据命令必须通过数据汇聚器进行解析后转发给下面的现场监测设备。现场监测由两部分组成，即传感器、数字模块。传感器主要负责将桥梁现场结构物理信号转化为相应的光电信号；数字模块用于将多通道的模拟信号转化为对应的数字信号。数据模块将数字信号通过RS485总线传送给数据汇聚器。参见图1，分布式的系统将功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁安全健康监测系统，其特征在于，包括传感器组、数字模块组、通过现场总线网络对数字模块组进行数据采集的数据汇聚器和通过无线网络与数据汇聚器进行数据交互的监控中心，所述数字模块组与数据汇聚器相连接，所述数据汇聚器与监控中心相连接；所述传感器组包括n个传感器，所述数字模块组包括n个数字模块，每个所述传感器的输出端与对应的数字模块的输入端相连接，其中n为正整数。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁安全健康监测系统，其特征在于，包括传感器组、
数字模块组、通过现场总线网络对数字模块组进行数据采集的数据汇
聚器和通过无线网络与数据汇聚器进行数据交互的监控中心，所述数
字模块组与数据汇聚器相连接，所述数据汇聚器与监控中心相连接；
所述传感器组包括n个传感器，所述数字模块组包括n个数字模
块，每个所述传感器的输出端与对应的数字模块的输入端相连接，其
中n为正整数。
2.根据权利要求1所述的桥梁安全健康监测系统，其特征在于，
所述传感器组包括用来监测桥梁所受风力的风速风向仪、用于测量桥
梁应力的光纤光栅应变传感器、用于测量桥梁局部温度的光纤光栅温
度传感器、用于测量桥梁震动量的加速度传感器、用于监测桥梁塔基
沉降以及位移的光纤光栅位移传感器。
3.根据权利要求2所述的桥梁安全健康监测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王其，卢祎灵，蒋平，李严，卢晓东，顾培培，程致远，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32