桥梁阻尼器减震监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及桥梁阻尼器减震监测系统及方法，所述系统包括阻尼器、传感器节点、无线网络节点和桥梁监测终端；阻尼器安装于桥梁并对桥梁起到减震作用，传感器节点采集阻尼器的工作数据，转换后上传无线网络节点，继而发送给桥梁监测终端。本发明专利技术能通过阻尼器对桥梁结构起到减震作用，记录减震数据加以分析，能获得震动数据的变化曲线，根据震动曲线变化规律，推理桥梁量变引起质变问题可能发生的时间点，进而预测桥梁使用时间，在质变发生前组织相关工作人员对桥梁结构进行维护。

Monitoring System and Method of Vibration Absorption for Bridge Dampers

The present invention relates to a bridge damper shock absorption monitoring system and method, which includes dampers, sensor nodes, wireless network nodes and bridge monitoring terminals; dampers are installed on bridges and play a role in shock absorption of bridges; sensor nodes collect the working data of dampers, convert and upload wireless network nodes, and then send them to bridge monitoring terminals. The invention can reduce the vibration of bridge structure by damper, record and analyze the vibration data, obtain the change curve of the vibration data, deduce the possible time point of deterioration caused by the change of bridge quantity according to the law of the change of the vibration curve, predict the service time of the bridge, organize the relevant staff to maintain the bridge structure before the deterioration occurs.

【技术实现步骤摘要】
桥梁阻尼器减震监测系统及方法
本专利技术涉及桥梁建设工程
，具体涉及一种桥梁阻尼器减震监测系统及方法。
技术介绍
随着桥梁建设的快速发展，桥梁结构的跨度不断增加，导致桥梁结构的柔性越来越大，阻尼比越来越小，在外荷载的激励下极易发生大幅振动，尤其在强风和强震的作用下，桥梁结构的大幅振动容易导致致命损害、威胁居民和行车安全。现有的应用于桥梁结构的调谐质量阻尼器主要由调节质量块、可变刚度弹簧和阻尼器系统三部分组成，因其结构简单、造价低廉的优点，使其在大型桥梁结构抗风、抗震中被广泛采用。但是调谐质量阻尼器的抑振效果对结构的振动频率十分敏感，只有当结构振动频率与调谐质量阻尼器系统特征频率接近时才有较好的减振效果。现有的调谐质量阻尼器主要采用固定刚度的弹簧系统，其特征频率基本保持不变，而现实中桥梁结构的特征频率和荷载的频率受环境气候等诸多因素的影响时刻在发生变化，容易偏离预设的频率的敏感区，导致其减振效果不佳。并且目前没有针对桥梁阻尼器的工作状况以及震数据进行实时检测。因此需要设计一种对大型桥梁结构减震控制且性能优越的阻尼器以及能够对其数据进行实时检测是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种桥梁阻尼器减震监测系统及方法，解决现有梁阻尼器存在的减震效果差、不能对其数据进行实时检测的技术问题，通过阻尼器对桥梁结构起到减震作用，并记录减震数据加以分析，对桥梁质量进行有效监测。本专利技术所采用的技术方案为：桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：所述系统包括阻尼器、传感器节点、无线网络节点和桥梁监测终端；阻尼器安装于桥梁并对桥梁起到减震作用，传感器节点采集阻尼器的工作数据，转换后上传无线网络节点，继而发送给桥梁监测终端。阻尼器包含有可调节质量块、可变刚度弹簧、阻尼系统和定位芯片；可调节质量块和可变刚度弹簧产生的位移形变和阻尼系统产生的震动频率变化为阻尼器的工作数据，将被传感器节点采集；定位芯片的位置信息实施发送给桥梁监测终端。传感器节点包括传感单元、数模转换单元、数据处理与储存单元以及无线通信单元；传感单元采集阻尼器的工作数据，通过数模转换单元进行模拟信号与数字信号的转换，转换后的数据将储存于数据处理与储存单元中；当工作数据数值大于设定的阈值上限数值时，无线通信单元将数据上传至无线网络节点。无线网络节点包括数据输入单元和数据输出单元；传感器节点的数据通过数据输入单元被接收，再通过数据输出单元被发送。桥梁监测终端包括数据通信单元、储存单元和数据处理与分析单元；数据通信单元接收无线网络节点发送的数据，存储于储存单元，并发送给数据处理与分析单元分析处理。桥梁阻尼器减震监测方法，其特征在于：利用安装于桥梁的阻尼器对桥梁进行减震，并通过传感器节点采集阻尼器的工作数据，超出阈值上限数值时，上传无线网络节点，继而发送给桥梁监测终端，桥梁监测终端对数据进行分析与处理，确定桥梁问题结构的位置，组织相关维护。具体包括以下步骤：步骤1：阻尼器安装于桥梁上，用于采集桥梁不同路段的震动情况；阻尼器安装后，阻尼器的定位芯片将实时发送位置信息给桥梁监测终端的数据通信单元；阻尼器安装后，安装传感器节点，每个传感器节点对应一个阻尼器，用于读取、采集阻尼器信号；步骤2：传感器节点的传感单元用于采集阻尼器的工作数据，通过采集可调节质量块、可变刚度弹簧的位移形变，读取震动力数据，通过采集阻尼系统的频率，读取震动频率数据，通过定位芯片读取阻尼器位置信息；步骤3：如果桥梁发生震动，阻尼器将对桥梁起到减震作用，减震方式为阻尼器的可调节质量块、可变刚度弹簧将发生位移形变，阻尼系统将发生震动频率变化；传感器节点的传感单元将读取可调节质量块、可变刚度弹簧的位移数据及阻尼系统的震动频率数据，并通过数模转换单元进行模拟信号与数字信号的转换，转换后的数据将储存于数据处理与储存单元中；步骤4：传感器节点的数据处理与储存单元对读取的数值进行处理；如果震动数据数值大于设定的阈值上限数值时，表明有大的震动发生，传感器节点的无线通信单元将数据上传至无线网络节点的数据输入单元，数据输出单元将数据发送给桥梁监测终端的数据通信单元；数据处理与分析单元将对此震动数据进行分析，并及时发布桥梁可能会受到破坏的信息，对桥梁通行采取应对措施，防止人员伤亡；同时，该超过阈值上限的震动数据及分析结果会在储存单元中储存。如果震动数据数值不大于设定的阈值上限数值，则，下一步；步骤5：如果震动数据数值小于设定的阈值下限数值，表明阻尼器已减震，但减震数值较小，可以忽略，则，阻尼器的减震数据将不在传感器节点的数据处理与储存单元中储存，也不会通过无线网络节点传输给桥梁监测终端；如果震动数据数值不小于设定的阈值下限数值，则，下一步；步骤6：传感器节点的数据处理与储存单元处理与储存的减震数据将通过无线通信单元发送给无线网络节点的数据输入单元，通过数据输出单元将数据发送给桥梁监测终端的数据通信单元，减震数据将在储存单元中储存；步骤7：读取一段时间的减震数据，桥梁监测终端的数据处理与分析单元将对收集的数据进行分析与处理，确定桥梁问题结构的位置，组织相关维护，推理桥梁量变引起质变问题可能发生的时间点，进而预测桥梁使用时间，在质变发生前组织相关工作人员对桥梁结构进行维护。本专利技术具有以下优点：本专利技术能通过阻尼器对桥梁结构起到减震作用，记录减震数据加以分析，能获得震动数据的变化曲线，根据震动曲线变化规律，推理桥梁量变引起质变问题可能发生的时间点，进而预测桥梁使用时间，在质变发生前组织相关工作人员对桥梁结构进行维护。附图说明图1为桥梁阻尼器减震监测系统工作示意图。图2为桥梁阻尼器减震监测系统工作原理图。图3为桥梁阻尼器减震监测系统工作流程图。图中，1为桥梁，2为阻尼器，3为传感器节点，4为无线网络节点，5为桥梁监测终端；201为可调节质量块，202为可变刚度弹簧，203为阻尼系统，204为定位芯片；301为传感单元，302为数模转换单元，303为数据处理与储存单元，304为无线通信单元；401为数据输入单元，402为数据输出单元；501为数据通信单元，502为储存单元，503为数据处理与分析单元。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种桥梁阻尼器减震监测系统，包括阻尼器2、传感器节点3、无线网络节点4和桥梁监测终端5。阻尼器2安装于桥梁1并对桥梁1起到减震作用，传感器节点3采集阻尼器2的工作数据，转换后上传无线网络节点4，继而发送给桥梁监测终端5。阻尼器2包含有可调节质量块201、可变刚度弹簧202、阻尼系统203和定位芯片204；可调节质量块201和可变刚度弹簧202产生的位移形变和阻尼系统203产生的震动频率变化为阻尼器2的工作数据，将被传感器节点3采集；定位芯片204的位置信息实施发送给桥梁监测终端5。阻尼器2具体为粘滞阻尼器，参见网址产品结构。传感器节点3包括传感单元301、数模转换单元302、数据处理与储存单元303以及无线通信单元304；传感单元301采集阻尼器2的工作数据，通过数模转换单元302进行模拟信号与数字信号的转换，转换后的数据将储存于数据处理与储存单元303中；当工作数据数值大于设定的阈值上限数值时，无线通信单元304将数据上传至无线网络节点4。传感器节点是一种现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：所述系统包括阻尼器（2）、传感器节点（3）、无线网络节点（4）和桥梁监测终端（5）；阻尼器（2）安装于桥梁（1）并对桥梁（1）起到减震作用，传感器节点（3）采集阻尼器（2）的工作数据，转换后上传无线网络节点（4），继而发送给桥梁监测终端（5）。

【技术特征摘要】
1.桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：所述系统包括阻尼器（2）、传感器节点（3）、无线网络节点（4）和桥梁监测终端（5）；阻尼器（2）安装于桥梁（1）并对桥梁（1）起到减震作用，传感器节点（3）采集阻尼器（2）的工作数据，转换后上传无线网络节点（4），继而发送给桥梁监测终端（5）。2.根据权利要求1所述的桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：阻尼器（2）包含有可调节质量块（201）、可变刚度弹簧（202）、阻尼系统（203）和定位芯片（204）；可调节质量块（201）和可变刚度弹簧（202）产生的位移形变和阻尼系统（203）产生的震动频率变化为阻尼器（2）的工作数据，将被传感器节点（3）采集；定位芯片（204）的位置信息实施发送给桥梁监测终端（5）。3.根据权利要求2所述的桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：传感器节点（3）包括传感单元（301）、数模转换单元（302）、数据处理与储存单元（303）以及无线通信单元（304）；传感单元（301）采集阻尼器（2）的工作数据，通过数模转换单元（302）进行模拟信号与数字信号的转换，转换后的数据将储存于数据处理与储存单元（303）中；当工作数据数值大于设定的阈值上限数值时，无线通信单元（304）将数据上传至无线网络节点（4）。4.根据权利要求3所述的桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：无线网络节点（4）包括数据输入单元（401）和数据输出单元（402）；传感器节点（3）的数据通过数据输入单元（401）被接收，再通过数据输出单元（402）被发送。5.根据权利要求4所述的桥梁阻尼器减震监测系统，其特征在于：桥梁监测终端（5）包括数据通信单元（501）、储存单元（502）和数据处理与分析单元（503）；数据通信单元（501）接收无线网络节点（4）发送的数据，存储于储存单元（502），并发送给数据处理与分析单元（503）分析处理。6.桥梁阻尼器减震监测方法，其特征在于：利用安装于桥梁（1）的阻尼器（2）对桥梁（1）进行减震，并通过传感器节点（3）采集阻尼器（2）的工作数据，超出阈值上限数值时，上传无线网络节点（4），继而发送给桥梁监测终端（5），桥梁监测终端（5）对数据进行分析与处理，确定桥梁问题结构的位置，组织相关维护。7.根据权利要求6所述的桥梁阻尼器减震监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：阻尼器（2）安装于桥梁上，用于采集桥梁不同路段的震动情况；阻尼器（2）安装后，阻尼器（2）的定位芯片（204）将实时发送位置信息给桥梁监测终端（5）的数据通信单元（501）；阻尼器（2）安装后...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文，毛念华，安秉忠，王可峰，张海，高志宏，胡智民，胡双平，张晓锋，石建刚，宁子健，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61