悬索桥索股温度自动测量系统及包括它的物联网温度测控平台技术方案

本发明专利技术公开悬索桥索股温度自动测量系统，其用于测量悬索桥的主缆索股的不同位置的温度，所述悬索桥包括悬索(1)、索塔(2)、锚碇(3)、吊杆(4)、和桥面(5)。所述悬索桥索股温度自动测量系统包括温度测量装置(11)和数据采集控制装置(12)，其中，所述温度测量装置(11)包括测温探头、温控模块、Lora无线传输模块、和第一电源；所述数据采集控制装置(12)能够对所述温度测量装置(11)的数据信息进行统一的规范化处理，并能够将采集到的温度信息保存到所述后台数据库中。将过江索股束分成9个断面进行监控，其中每个索股束断面监测5个温度值，保证了测量精度和可靠性。本发明专利技术的技术效果在于对悬索桥索股温度进行精确测量。

【技术实现步骤摘要】
悬索桥索股温度自动测量系统及包括它的物联网温度测控平台
本专利技术涉及悬索桥索股温度自动测量系统，本专利技术还涉及包括它的物联网温度测控平台。
技术介绍
悬索桥悬索桥，又名吊桥(suspensionbridge)指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个抛物线。这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。现代的悬索一般是多股的高强钢丝。悬索桥的构造方式是19世纪初被专利技术的，许多桥梁使用这种结构方式。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。是大跨径桥梁的主要形式。悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。索股索股是悬索桥桥梁建设中常用产品，用于承载桥梁重量。索股温度在桥梁建设中对索股安装过程中日照温差影响到悬索桥的整个施工阶段，过大的温差将会导致索塔和主缆坐标与设计基准温度时的坐标产生较大偏差，从而影响到整个主缆的垂度和线形偏离设计值。准确分析温度效应，实时监测调整因温度变化引起主缆索股线形的变化值，对保证主缆架设精度有着极为重要的作用。悬索桥主缆线形对温度的变化相当敏感，严格的温度测试和准确的计算修正是确保主缆架设精度的关键。温度梯度温度梯度(temperaturegradient)是自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象。是描述温度在特定的区域环境内最迅速的变化会向何方向，以及是何种速率的物理量。温度梯度是一维的数量，单位是摄氏(华氏)度/每单位长度(在特定的温度范围内)，以SI单位是每米K(K/m)。温度梯度是一个矢量，通常把温度增加的方向作为正方向。温度测量装置温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，帮需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。LoRa无线通讯LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。LoRa技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。LoRaWAN是LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网(LowPowerWideAreaNetwork，LPWAN)标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。LoRaWAN瞄准的是物联网中的一些核心需求，如安全双向通讯、移动通讯和静态位置识别等服务。该技术无需本地复杂配置，就可以让智能设备间实现无缝对接互操作，给物联网领域的用户、开发者和企业自由操作权限。LoRaWAN网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明传输的中继，连接终端设备和后端中央服务器。网关与服务器间通过标准IP连接，终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信，同时也支持云端升级等操作以减少云端通讯时间。LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算。一般来说，在城市中无线距离范围是1-2公里，在郊区无线距离最高可达20km。专利文献CN107687909A公开本一种基于智能物联网的电缆温度监测系统，一个温度采集器对应一组RFID温度标签，各组RFID温度标签中的各RFID温度标签分别设置于待测电缆的监测点位置处，柔性绝缘基板的中部开设有通孔，导热金属块内嵌于所述通孔内，测温芯片与导热金属块相接触，测温芯片与超高频RFID芯片相连接，天线与超高频RFID芯片相连接，且天线位于柔性绝缘基板上；每组RFID温度标签内各RFID温度标签中的天线与对应的温度采集器相连接，各温度采集器的输出端与汇聚控制器相连接，该系统能够实现沟道内电缆的无源无线温度监测。专利文献CN207050867U公开一种基于LoRa物联网传输技术的温度报警装置，包括若干台LoRa网关路由器、温度报警管理主机、手机基站、温度报警管理用户、若干个已部署在被测物品内部的温度报警及LoRa通信装置。其中，部署在整个区域内且被部署在被测物品内部的若干个温度报警及LoRa通信装置，包括控制模块、温度探测模块、LoRa通信模块、电源模块、语音报警模块。本技术的技术效果是：既结构简单、又经济实用地实现了基于LoRa物联网传输技术的温度报警的功能，能满足低成本大规模的部署，又能应用在长距离和低功耗的场景。专利文献CN101393576A公开消除斜拉桥调索温度与临时荷载影响的方法，涉及斜拉索索力调整技术，具体为消除调索温度与临时荷载影响的方法。利用索长差值作为调索依据，具体步骤是计算调索前Cn号斜拉索索长和索力、弹性伸长，将斜拉索索长减去弹性伸长得到调索前原始长度，同样计算调索后斜拉桥的Cn号斜拉索的原始长度，将调整前后原始长度相减，得到斜拉索的原始长度差值，将原始长度差值作为Cn号斜拉索的拔出量或回缩量进行调索。按本专利技术，可以在现场温度和临时荷载变化的情况下保证斜拉索调索的精度。本专利技术解决了温度和临时荷载对于调整索力产生误差的问题，可以过滤掉施工现场的温度场和临时荷载变化对于调整索力产生的误差。技术问题准确测量主缆索股的各测控点的温度。索股是悬索桥桥梁建设中常用产品，用于承载桥梁重量。在桥梁建设中对索股安装过程中日照温差影响到悬索桥的整个施工阶段，过大的温差将会导致索塔和主缆坐标与设计基准温度时的坐标产生较大偏差，从而影响到整个主缆的垂度和线形偏离设计值。准确分析温度效应，实时监测调整因温度变化引起主缆索股线形的变化值，对保证主缆架设精度有着极为重要的作用。悬索桥主缆线形对温度的变化相当敏感，严格的温度测试和准确的计算修正是确保主缆架设精度的关键。
技术实现思路
为此，本专利技术提出悬索桥索股温度自动测量系统，其能够准确分析温度效应，实时监测调整因温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.悬索桥索股温度自动测量系统，其用于测量悬索桥的主缆索股的不同位置的温度，所述悬索桥包括悬索(1)、索塔(2)、锚碇(3)、吊杆(4)、和桥面(5)，其中，所述桥面(5)通过所述吊杆(4)与所述悬索(1)连接，所述悬索(1)的两端被固定在所述锚碇(3)上，并由所述索塔(2)支撑，从而能够将所述桥面(5)悬挂在河面上；所述悬索桥索股温度自动测量系统包括温度测量装置(11)和数据采集控制装置(12)，其中，所述温度测量装置(11)包括测温探头、温控模块、Lora无线传输模块、和第一电源；所述测温探头与所述温控模块电连接，并且，所述测温探头测量得到的电信号由所述温控模块转换成温度信息；所述Lora无线传输模块与所述温控模块电连接，并且能够通过Lora无线通讯方式将所述温度信息传输至所述数据采集控制装置(12)；所述第一电源能够给所述温控模块和所述Lora无线传输模块提供电能；所述数据采集控制装置(12)能够对所述温度测量装置(11)的数据信息进行统一的规范化处理，并能够与物联网温度测控平台的后台数据库连接，将采集到的温度信息保存到所述后台数据库中，从而能够面向物联网温度测控平台的客户端程序提供所述温度信息数据；所述悬索桥索股温度自动测量系统按以下方式测量所述悬索桥索股的温度：在所述悬索桥的主缆的长度方向上选取N个主缆索股的横截面位置，作为温度测量截面，其中N为大于3的正整数；在所述主缆索股的每个温度测量截面的外周上选定一温度测量点为基准温度测量点，并且设置一个所述的温度测量装置的测温探头，称之基准温度测量探头，其中，所述基准温度测量探头被固定在所述基准温度测量点上，用于测量所述基准温度测量点的温度信息；以所述基准温度测量点为基点，在所述主缆索股的横截面的外周上按设定的间隔选定M个温度测量点，称之为截面温度测量点，其中M为大于等于1的正整数，并且，为每个所述截面温度测量点设置一个所述的温度测量装置的测温探头，称之为截面温度测量探头，其中，每个所述截面温度测量探头被固定在各自对应的截面温度测量点上，用于测量所述截面温度测量点的温度信息；每个所述温度测量装置的Lora无线传输模块能够将所测得的温度信息传输给所述数据采集控制装置；同时对N个主缆索股的横截面位置的M+1个温度测量点进行温度测量，所测得的全部温度信息通过所述数据采集控制装置被保存到所述物联网温度测控平台的后台数据库中。根据所述全部温度信息，并借助于插值计算方法，拟合出所述悬索桥的主缆索股的温度分布曲线。...

【技术特征摘要】
1.悬索桥索股温度自动测量系统，其用于测量悬索桥的主缆索股的不同位置的温度，所述悬索桥包括悬索(1)、索塔(2)、锚碇(3)、吊杆(4)、和桥面(5)，其中，所述桥面(5)通过所述吊杆(4)与所述悬索(1)连接，所述悬索(1)的两端被固定在所述锚碇(3)上，并由所述索塔(2)支撑，从而能够将所述桥面(5)悬挂在河面上；所述悬索桥索股温度自动测量系统包括温度测量装置(11)和数据采集控制装置(12)，其中，所述温度测量装置(11)包括测温探头、温控模块、Lora无线传输模块、和第一电源；所述测温探头与所述温控模块电连接，并且，所述测温探头测量得到的电信号由所述温控模块转换成温度信息；所述Lora无线传输模块与所述温控模块电连接，并且能够通过Lora无线通讯方式将所述温度信息传输至所述数据采集控制装置(12)；所述第一电源能够给所述温控模块和所述Lora无线传输模块提供电能；所述数据采集控制装置(12)能够对所述温度测量装置(11)的数据信息进行统一的规范化处理，并能够与物联网温度测控平台的后台数据库连接，将采集到的温度信息保存到所述后台数据库中，从而能够面向物联网温度测控平台的客户端程序提供所述温度信息数据；所述悬索桥索股温度自动测量系统按以下方式测量所述悬索桥索股的温度：在所述悬索桥的主缆的长度方向上选取N个主缆索股的横截面位置，作为温度测量截面，其中N为大于3的正整数；在所述主缆索股的每个温度测量截面的外周上选定一温度测量点为基准温度测量点，并且设置一个所述的温度测量装置的测温探头，称之基准温度测量探头，其中，所述基准温度测量探头被固定在所述基准温度测量点上，用于测量所述基准温度测量点的温度信息；以所述基准温度测量点为基点，在所述主缆索股的横截面的外周上按设定的间隔选定M个温度测量点，称之为截面温度测量点，其中M为大于等于1的正整数，并且，为每个所述截面温度测量点设置一个所述的温度测量装置的测温探头，称之为截面温度测量探头，其中，每个所述截面温度测量探头被固定在各自对应的截面温度测量点上，用于测量所述截面温度测量点的温度信息；每个所述温度测量装置的Lora无线传输模块能够将所测得的温度信息传输给所述数据采集控制装置；同时对N个主缆索股的横截面位置的M+1个温度测量点进行温度测量，所测得的全部温度信息通过所述数据采集控制装置被保存到所述物联网温度测控平台的后台数据库中。根据所述全部温度信息，并借助于插值计算方法，拟合出所述悬索桥的主缆索股的温度分布曲线。2.根据权利要求1所述的悬索桥索股温度自动测量系统，其特征在于：所述温度测量截面数目N等于9，所述9个温度测量截面均匀地分布在所述悬索桥的主缆的长度上；所述截面温度测量点数目M为5个，与相同温度测量截面的所述基准温度测量点一起共6个温度测量点，该6个温度测量点均匀分布在所述温度测量截面的外周上。3.根据权利要求1所述的悬索桥索股温度自动测量系统，其特征在于：设定所述悬索桥为东西走向；所述温度测量截面数目N等于11，所述11个温度测量截面位置是：东边跨近锚碇(301)、东边跨跨中(302)、东边跨近东塔(303)、主跨近东塔(304)、主跨四分之三(305)、主跨中(306)、主跨四分之一(307)、主跨近西塔(308)、西边跨近西塔(309)、西边跨跨中(310)、和西边跨近锚碇(311)；所述截面温度测量点数目M为3至5个，与相同温度测量截面的所述基准温度测量点一起共4至6个温度测量点，该6个温度测量点均匀分布在所述温度测量截面的外周上。4.根据权利要求1所述的悬索桥索股温度自动测量系统，其特征在于：所述测温探头是磁吸式测温探头，其能够牢固地将所述磁吸式测温探头固定在所述温度测量点上。5.根据权利要求1所述的悬索桥索股温度自动测量系统，其特征在于：所述温控模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立心，王晓佳，罗超云，罗人昆，匡一成，郑波涛，张东曾，张凯，吴育剑，
申请(专利权)人：广东省长大公路工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44