一体化架桥机监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一体化架桥机监测系统，一体化架桥机结构包括主梁、尾部平台、主梁前连接系、主梁后连接系、第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、第五支腿、前天车及后天车，一体化架桥机监测系统包括：安装在一体化架桥机上，用于采集一体化架桥机施工时关键截面的应力数据和倾角数据的传感器组；安装在主梁中部位置，接收应力数据和倾角数据的黑匣子；用于对来自所述黑匣子的应力数据和倾角数据进行数据清洗，并划分数据类型，依照阈值表进行条件判断，判定相应风险的远程服务器。本发明专利技术还公开了一体化架桥机监测系统的监测方法。本发明专利技术对一体化架桥机结构安全进行远程长期实时监测，提高了数据分析的效率，全面评价了架桥机结构的安全性能。机结构的安全性能。机结构的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一体化架桥机监测系统及监测方法


[0001]本专利技术涉及桥梁施工监测领域，具体涉及一体化架桥机监测系统及监测方法。

技术介绍

[0002]架桥机是大量预制装配式桥梁施工不可缺少的机械设备。架桥机在施工过程中如果局部应力过大就会造成其结构断裂，如果弯曲变形过大就会造成其局部失稳和整体失稳，这些问题都将直接影响架桥机整体的安全性。因此为了保证施工安全，避免造成重大人员伤亡，需要对其安全性进行重视，强化对架桥机的安全监测具有非常重要的社会意义和经济意义。
[0003]公开号为CN110955209A的中国专利公开了一种特大型架桥机安全控制系统及监控方法，通过传感器自动采集监控数据，利用物联网关将监控数据传输到云服务器，实现了数据的远程、可视化监控，但并未对传感器布设位置的选取原则进行介绍，且侧重于运行姿态及电气系统的监测。公开号为CN210981351U的中国专利公开了一种基于DTU的铁路架桥机无线监测系统，通过DTU无线传输单元连接监控中心及力矩限制器、多功能限位器、风速传感器、高度传感器、水平度传感器、垂直度传感器和摄像头等监测设备，实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体化架桥机监测系统，一体化架桥机结构包括主梁、尾部平台、主梁前连接系、主梁后连接系、第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、第五支腿、前天车及后天车，其特征在于，一体化架桥机监测系统包括：安装在一体化架桥机上，用于采集一体化架桥机施工时关键截面的应力数据和倾角数据的传感器组；安装在主梁中部位置，接收应力数据和倾角数据的黑匣子；用于对来自所述黑匣子的应力数据和倾角数据进行数据清洗，并划分数据类型，依照阈值表进行条件判断，判定相应风险的远程服务器；以及与远程服务器相接，用于实现人机交互控制的人机交互模块。2.根据权利要求1所述的一体化架桥机监测系统，其特征在于，所述传感器组包括用于监测主梁正应力的应变传感器组和用于监测第一支腿及主梁关键截面转角的倾角传感器组，所述应变传感器组包括等距离安装在主梁上的第一应变计、第二应变计、第三应变计和第四应变计；所述倾角传感器组包括安装在第一支腿上端的第一倾角计，分别安装在主梁一侧的第二倾角计和第三倾角计；所述第一应变计、所述第二应变计、所述第三应变计、所述第四应变计、所述第一倾角计、所述第二倾角计及所述第三倾角计的监测数据表示为S1、S2、S3、S4、α1、α2及α3。3.根据权利要求1所述的一体化架桥机监测系统，其特征在于，所述人机交互模块包括：用于项目配置的项目配置模块；用于数据监测的监测数据模块；用于报警管理的报警管理模块；用于管理报告信息的报告管理模块；以及用于管理项目配置模块、监测数据模块、报警管理模块和报告管理模块的系统管理模块；其中，所述项目配置模块包括：用于管理项目的项目管理模块；用于设备配置的设备配置模块；用于设备管理的设备管理模块；用于修改参数配置的参数配置模块；用于管理结构物的结构物管理子项模块；所述监测数据模块包括：用于收集应力数据的应变子项模块和用于收集倾角数据的倾角子项模块；所述报警管理模块包括：用于存放报警阈值的报警阈值模块和用于管理报警信息的报警信息管理子项模块；所述报告管理模块包括：用于下载报表的报表查询下载子项模块。4.基于权利要求1所述一体化架桥机监测系统的监测方法，其特征在于，包括：
步骤T1，传感器组采集一体化架桥机施工时关键截面的应力数据和倾角数据；步骤T2，黑匣子接收从传感器组采集一体化架桥机施工时关键截面的应力数据和倾角数据，并通过网关发送到一体化架桥机监测系统的远程服务器中；步骤T3，对获取的数据进行解析并持续进行数据清洗，通过数据清洗将数据划分为离群数据与非离群数据，若为离群数据，进行步骤T4，若为非离群数据，进行步骤T6；步骤T4，在离群数据中进行数据分类，若连续3秒的离群数据超出传感器的量程范围时，则判定为异常数据，进行步骤T5，否则判定为非异常数据，进行步骤T6；步骤T5，则进行设备状况排查，再返回至步骤T3；步骤T6，将非离群数据与非异常数据进行整合，依照阈值表进行条件判断；步骤T7，若连续3秒的应变或倾角数值满足阈值表规定的预警值时，则按照相应风险等级采用具体预警形式启动一体化架桥机的预警工作，待现场结构安全风险排除后继续进行桥梁构件安装，若不满足阈值表规定的预警值时，则返回步骤T3；步骤T8，若应变及倾角数值未达到预警值时，则返回步骤T3，直至一体化架桥机停止工作为止。5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，数据清洗方法具体如下：采用箱形图识别方法，即分别将应变监测数据、倾角监测数据的上下界、上下四分位数、中位数、均值展示在箱形图中，超出上下界的监测数据归类为离群数据，上下界获取的方法如下：U
w
＝U
q
+k(U
q
‑
L
q
)，L
w
＝L
q
‑
k(U
q
‑
L
q
)；式中，U
w
为监测数据的上界值，L
w
为监测数据的下界值，U
q
为监测数据的上四分位数，L
q
为监测数据的下四分位数，k取1.5～2.0；所述阈值表中预警值由监测数据、检测数据、算例数据及规范要求四部分综合决定，并依照不断更新的监测及检测数据进行修正。6.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述阈值表中规定了相应风险等级的预警阈值，所述风险等级由低到高分为一至三级；三级预警下的阈值由规范计算得出，数值表示分别为
Ⅲ‑
α1、
Ⅲ‑
α2、
Ⅲ‑
α3、
Ⅲ‑
S1、
Ⅲ‑
S2、
Ⅲ‑
S3及
Ⅲ‑
S4；二级预警下的阈值由有限元分析软件按设计荷载计算得出，数值表示分别为
Ⅱ‑
α1、
Ⅱ‑
α2、
Ⅱ‑
α3、
Ⅱ‑
S1、
Ⅱ‑
S2、
Ⅱ‑
S3及
Ⅱ‑
S4；一级预警下的阈值由实时监测数据及定期检测数据综合评价得出，数值表示分别为
Ⅰ‑
α1、
Ⅰ‑
α2、
Ⅰ‑
α3、
Ⅰ‑
S1、
Ⅰ‑
S2、
Ⅰ‑
S3及
Ⅰ‑
S4。7.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述监测数据由安装在一体化架桥机上的传感器组获取；所述检测数据通过光电图像测量仪在现场定期采集，利用三脚架固定并远离一体化架桥机远端位置，距离一体化架桥机50m～100m，在架桥机主梁的下弦杆位置等间距粘贴带有灰度特征的靶标纸，在采集界面调整参数后采集一体化架桥机运营期间的主梁挠度，并依据采集数据拟合出架桥机的挠曲线，通过拟合的挠曲线计算得出倾角传感器安装位置所处截面倾角；所述算例数据由有限元分析软件计算得出，输出数据为各工况下的应变、倾角极值；所述规范要求是依据对应钢材的强度设计值，强度及变形限值要求推算得出的倾角数
值选取。8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，依据光电图像测量仪的采集数据拟合出的所述挠曲线表达式如下：w1(x)＝
‑
2.46
×
10
‑
12
x7+7.36
×
10
‑
10
x6‑
8.73
×
10
‑8x5+5.16
×
10
‑6x4‑
1.54
×
10
‑4x3+1.92
×
10
‑3x2+1.44
×
10
‑3x
‑
0.14；w2(x)＝
‑
3.53
×
10
‑
12
x7+1.03
×
10
‑9x6‑
1.18
×
10
‑7x5+6.71
×
10
‑6x4‑
1.90
×
10
‑4x3+2.12
×
10
‑3x2+1.44
×
10
‑3x
‑
0.18；w3(x)＝
‑
1.19
×
10
‑
12
x7+3.33
×
10
‑
10
x6‑
3.60
×
10
‑8x5+1.86
×
10
‑6x4‑
4.56
×
10
‑5x3+4.24
×
10
‑4x2+8.60
×
10
‑6x
‑
0.01；w4(x)＝
‑
1.94
×
10
‑
12
x7+5.26
×
10
‑
10
x6‑
5.57
×
10
‑8x5+2.90
×
10
‑6x4‑
7.65
×
10
‑5x3+8.76
×
10
‑4x2‑
4.93
×
10
‑4x
‑
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王峥，盛强，孙鹤，杨鹏，张益伟，袁俊俊，
申请(专利权)人：中交三航局第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：