一种桥梁支座变形的全自动监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种桥梁支座变形的全自动监测系统及方法，其全自动监测系统包括数据采集仪、发送模块、变形监测服务器及多个MEMS倾角传感器，多个MEMS倾角传感器固定于桥梁支座的顶板、底板和中间结构；所述多个MEMS倾角传感器分别与数据采集仪连接，数据采集仪、发送模块、变形监测服务器依次连接；所述变形监测服务器根据多个MEMS倾角传感器检测的倾角数据和MEMS倾角传感器的计算长度解算出桥梁支座的倾斜变形数据。本发明专利技术采用MEMS倾角传感器测量桥梁支座各部分的倾斜变化，并依此解算出桥梁支座对应位置的变形，在保证低成本的同时，实现了桥梁支座监测的小型化，对桥梁支座的变形监测稳定、准确。

Full automatic monitoring system and method for bridge bearing deformation

The invention discloses a bridge bearing deformation automatic monitoring system and method, the automatic monitoring system comprises a data acquisition device, transmission module, deformation monitoring server and a plurality of MEMS angle sensor, a plurality of MEMS tilt sensor is fixed to the roof, bridge bearing base plate and the intermediate structure; the MEMS angle the sensor is respectively connected with the data acquisition instrument, data acquisition instrument, transmission module, deformation monitoring server connected to the server; the deformation monitoring deformation data according to the calculated length of multiple MEMS tilt angle sensor detection angle MEMS angle sensor data and calculate the bridge support. The invention adopts tilt angle sensor to measure the change of each part of the MEMS bridge bearing deformation, and then calculates the corresponding position of the bridge supports, in which low cost at the same time, to achieve the miniaturization of bridge bearing monitoring, deformation monitoring of bridge bearing accuracy and stability.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及到桥梁监测领域，具体涉及到桥梁支座变形的监测系统和方法。
技术介绍
：随着我国交通基础设施的大规模建设，我国建设了越来越多的桥梁结构，如跨江、跨河、跨海桥、市政桥梁、铁路桥梁、公路桥梁等等。随着服役时间的增长，且很多桥梁长期超载以及维修保养的不足，我国桥梁出现病害的现象与日俱增，尤其是作为连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件——桥梁支座出现了越来越多的病害，如支座脱空、支座偏位、变形过大、支座破裂、侧面鼓起波纹状凹凸等等。一旦桥梁支座出现病害，将会直接影响到桥梁上部结构的承载能力，进而威胁到桥上行人和车辆行车安全。因而，对桥梁，尤其是跨江、跨河、跨海等恶劣环境下桥梁以及长期超载运输和长期缺乏维养的桥梁，进行快速准确的桥梁支座变形监测具有十分重要的意义。然而，当前我国无论是工程界还是学术界，对桥梁支座的老化和病害主要还是采取支座更换的方式。这种解决方式有以下的不足，一方面，对支座何时更换需要长期的监测数据支持，而我国在桥梁支座监测领域主要还是采取人工监测的方法，这难以保证监测数据的准确性和及时性；另一方面，部分桥梁支座病害严重，在进行支座更换前整个桥梁结构就已经出现了严重病变甚至倒塌，甚至已经产生了严重事故。另外，进行桥梁支座更换必然会对交通的正常运转带来不利影响。因而，对桥梁支座进行快速准确的监测，对所发现的潜在病害进行及时的预警和维修，这对保障桥梁结构的安全具有重要意义，对支座进行更加高效的维修和更为经济的更换也具有重要的指导作用。但是，当前我国对支座的监测主要还以人工为主，监测数据的及时性、准确性和连续性难以保证，而用于桥梁支座监测的先进传感设备的研究和应用还鲜有报道。
技术实现思路
：为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术提出一种桥梁支座变形的全自动监测系统及方法，采用MEMS倾角传感器测量桥梁支座各部分的倾斜变化，并依此解算出桥梁支座对应位置的变形，在保证低成本的同时，实现了桥梁支座监测的小型化，对桥梁支座的变形监测稳定、准确。本专利技术监测系统采用以下技术方案来实现：一种桥梁支座变形的全自动监测系统，包括数据采集仪、发送模块、变形监测服务器及多个MEMS倾角传感器，多个MEMS倾角传感器固定于桥梁支座的顶板、底板和中间结构；所述多个MEMS倾角传感器分别与数据采集仪连接，数据采集仪、发送模块、变形监测服务器依次连接；所述变形监测服务器根据多个MEMS倾角传感器检测的倾角数据和MEMS倾角传感器的计算长度解算出桥梁支座的倾斜变形数据。优选地，所述MEMS倾角传感器均匀布置在桥梁支座的顶板和底板上，用于检测桥梁支座顶板、底板的压弯变形。优选地，所述MEMS倾角传感器用于监测支座中间结构的鼓起波纹状凹凸，MEMS倾角传感器布置于桥梁支座的中间结构的侧面，其顶端与桥梁支座顶板铰接，底端悬置。优选地，所述MEMS倾角传感器用于监测桥梁支座顶板和桥梁支座底板的相对倾斜变形；MEMS倾角传感器的顶端与桥梁支座顶板铰接，MEMS倾角传感器的底端在桥梁支座底板上自由滑动。优选地，所述MEMS倾角传感器包括依次连接的MEMS芯片、模数转换模块和MCU处理器，MEMS芯片所检测的数据经模数转换后输入到MCU处理器；MCU处理器对数据进行处理后，将结果输出给数据采集仪。优选地，所述MEMS倾角传感器还包括RS485端口，所述MCU处理器对数据进行处理后，将结果经RS485端口输出给数据采集仪。本专利技术监测方法采用以下技术方案来实现：桥梁支座变形的全自动监测方法，包括以下步骤：S1、将多个MEMS倾角传感器安装在桥梁支座的顶板、底板及中间结构上；其中用于检测桥梁支座顶板、底板的压弯变形的MEMS倾角传感器，布置在桥梁支座的顶板和底板上；用于监测支座中间结构的鼓起波纹状凹凸的MEMS倾角传感器，布置于桥梁支座的中间结构的侧面，其顶端与桥梁支座顶板铰接，底端悬置；用于监测桥梁支座顶板和桥梁支座底板的相对倾斜变形的MEMS倾角传感器，顶端与桥梁支座顶板铰接，底端在桥梁支座底板上自由滑动；S2、所述多个MEMS倾角传感器将检测的倾角数据传输给数据采集仪，数据采集仪将所述倾角数据发送给变形监测服务器；S3、所述变形监测服务器根据多个MEMS倾角传感器所检测的倾角数据和MEMS倾角传感器的计算长度解算出桥梁支座的倾斜变形数据，并将倾斜变形数据与桥梁支座相关的规范标准或者实际使用规定进行自动对比，对超限数据进行及时的预警。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及有益效果：本专利技术采用MEMS倾角传感器，通过它测量桥梁支座各部分的倾斜变化，进而通过倾斜角度和传感器计算长度解算出桥梁支座对应位置的变形。由于MEMS倾角传感器体积小、重量轻、成本低和可靠性高，因而本专利技术能保证低成本的同时，实现桥梁支座监测的小型化，对桥梁支座各部分进行长期稳定、准确的变形监测；同时相关数据全程自动采集、传输、分析、显示和预警，相对于目前人工监测技术在效率和质量上都有了显著提升。附图说明：图1是本专利技术桥梁支座变形的全自动监测系统拓扑图；图2是MEMS倾角传感器内部结构示意图；图3是MEMS倾角传感器在桥梁支座上的安装位置示意图(纵剖面图)；图4是MEMS倾角传感器在桥梁支座上的安装位置示意图(横剖面图)；图5是MEMS倾角传感器模拟桥梁支座竖向变形示意图；图6是MEMS倾角传感器模拟桥梁支座水平变形示意图；上述图中，1、MEMS倾角传感器；2、桥梁支座顶板；3、桥梁支座中间结构；4、桥梁支座底板。具体实施方式：下面将结合实施例和说明书附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本专利技术桥梁支座变形的全自动化监测系统基于MEMS技术，包括数据采集仪、发送模块、变形监测服务器及多个MEMS倾角传感器，多个MEMS倾角传感器通过电缆线分别与数据采集仪连接，数据采集仪、发送模块、变形监测服务器依次连接。发送模块可以为无线发送模块或有线发送模块。MEMS倾角传感器的结构如图2所示，包括依次连接的MEMS芯片、缓存及模数转换模块、MCU处理器、RS485端口，RS485端口与电缆连接，MEMS芯片所检测的数据经模数转换后输入到MCU处理器；MCU处理器对数据进行处理后，将结果输出给RS485端口。为了提高数据检测的准确性，MEMS倾角传感器还可以增设与MCU处理器连接的温度传感器。为了便于检测系统的故障，方便对系统进行维修，MEMS倾角传感器还设有自检测端口，自检测端口与MCU处理器连接。MEMS倾角传感器由DC电源供电，DC电源经稳压电路与RS485端口连接。参见图3、4，本专利技术将MEMS倾角传感器1固定于桥梁支座的顶板2、底板4和中间结构3位置。例如，在支座的顶板和底板安装时，均匀布置一定数量的MEMS倾角传感器，传感器与顶板、底板接触良好，此时传感器用于监测顶板、底板的压弯变形。在支座的中间部位安装时，在中间结构的侧面布置一定数量传感器，传感器竖向紧贴在支座中间结构的侧面，并且传感器顶端和支座顶板铰接，传感器底端悬置，此时传感器用于监测支座中间结构的鼓起波纹状凹凸；还可将传感器的两端分别连接支座的顶板(传感器顶端与支座顶板铰接)和底板(传感器底端可在支座底板上自由滑动)，此时传感器用于监测顶板和底板的相对倾斜变形。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，包括数据采集仪、发送模块、变形监测服务器及多个MEMS倾角传感器，多个MEMS倾角传感器固定于桥梁支座的顶板、底板和中间结构；所述多个MEMS倾角传感器分别与数据采集仪连接，数据采集仪、发送模块、变形监测服务器依次连接；所述变形监测服务器根据多个MEMS倾角传感器检测的倾角数据和MEMS倾角传感器的计算长度解算出桥梁支座的倾斜变形数据。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，包括数据采集仪、发送模块、变形监测服务器及多个MEMS倾角传感器，多个MEMS倾角传感器固定于桥梁支座的顶板、底板和中间结构；所述多个MEMS倾角传感器分别与数据采集仪连接，数据采集仪、发送模块、变形监测服务器依次连接；所述变形监测服务器根据多个MEMS倾角传感器检测的倾角数据和MEMS倾角传感器的计算长度解算出桥梁支座的倾斜变形数据。2.根据权利要求1所述的桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，所述MEMS倾角传感器均匀布置在桥梁支座的顶板和底板上，用于检测桥梁支座顶板、底板的压弯变形。3.根据权利要求1所述的桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，所述MEMS倾角传感器用于监测支座中间结构的鼓起波纹状凹凸，MEMS倾角传感器布置于桥梁支座的中间结构的侧面，其顶端与桥梁支座顶板铰接，底端悬置。4.根据权利要求1所述的桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，所述MEMS倾角传感器用于监测桥梁支座顶板和桥梁支座底板的相对倾斜变形；MEMS倾角传感器的顶端与桥梁支座顶板铰接，MEMS倾角传感器的底端在桥梁支座底板上自由滑动。5.根据权利要求1所述的桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，所述MEMS倾角传感器包括依次连接的MEMS芯片、模数转换模块和MCU处理器，MEMS芯片所检测的数据经模数转换后输入到MCU处理器；MCU处理器对数据进行处理后，将结果输出给数据采集仪。6.根据权利要求5所述的桥梁支座变形的全自动监测系统，其特征在于，所述MEMS倾角传感器还包括RS485端口，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙峻岭，邱波，刘其军，於永东，蔡文举，
申请(专利权)人：广州瀚阳工程咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44