專利名稱：一種橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對橋梁使用過程中的安全性進(jìn)行監(jiān)測的方法，特別是涉及一種對
橋梁進(jìn)行監(jiān)測并對安全進(jìn)行評估及報(bào)警的方法。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)外鐵路、公路交通建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展， 一些大跨度橋梁相繼建成，這些 大型重要橋梁的安全性、耐久性與正常使用功能受到重視。因此，國內(nèi)外相繼開展了對大 跨度橋梁安全性的研究工作，并取得了一些進(jìn)展與實(shí)際應(yīng)用，但遠(yuǎn)未能實(shí)現(xiàn)對橋梁安全性 的監(jiān)測與安全評估。橋梁的安全性實(shí)際涉及多方面，不僅涉及對已建橋梁的結(jié)構(gòu)安全性， 還涉及設(shè)計(jì)是否合理和長期使用過程中環(huán)境變化的影響等諸多方面，例如安全性的評估具 體還應(yīng)涉及對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常運(yùn)營的監(jiān)控、通過橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)控的數(shù)據(jù)完成結(jié)構(gòu)狀態(tài)的識(shí) 別、通過橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)控的數(shù)據(jù)完成結(jié)構(gòu)可靠性的評估；還應(yīng)涉及通過橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)控的數(shù)據(jù) 判定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工是否正確、對設(shè)計(jì)模型進(jìn)行驗(yàn)證并改進(jìn)設(shè)計(jì)理論、尋求新的設(shè)計(jì)方法、 并通過監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)驗(yàn)證施工質(zhì)量以便及時(shí)進(jìn)行維護(hù)或進(jìn)行結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)；還應(yīng)涉及通過橋梁結(jié) 構(gòu)的監(jiān)控和評估以研究和發(fā)現(xiàn)新問題，例如通過長期對橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)控給出環(huán)境荷載，如 結(jié)構(gòu)溫度場的變化、風(fēng)荷載或地震荷載或列車荷載引起的橋梁的動(dòng)力響應(yīng)以幫助對橋梁動(dòng) 力學(xué)的進(jìn)一步了解與發(fā)展，因此對橋梁的安全性的監(jiān)測與安全性的評估是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的 工作，對其的認(rèn)識(shí)亦是一個(gè)逐步發(fā)展與完善的過程；傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測是以人工檢測為主，該 檢測方法有諸多弊端，如需要預(yù)先判斷大橋大概的病害位置，而有些病害位置不易判斷且 難以檢測，不易做到對整座橋梁安全狀況的把握，檢測設(shè)備十分昂貴，對檢測人員的要求相 當(dāng)高，且要求檢測人員具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)和相當(dāng)?shù)臋z測經(jīng)驗(yàn)，并且檢測結(jié)果的人為主觀 性太強(qiáng)，檢測數(shù)據(jù)的隨機(jī)性太高，甚至失去科學(xué)的指導(dǎo)性。因此會(huì)造成浪費(fèi)或?qū)κ鹿孰[患的 認(rèn)識(shí)不足導(dǎo)致事故發(fā)生，特別是很多橋梁設(shè)置在偏遠(yuǎn)地區(qū)或環(huán)境相當(dāng)惡劣的地區(qū)，按傳統(tǒng) 的人工檢測方式更難以做到長期、多種參數(shù)的全面檢測，故在現(xiàn)有的各種技術(shù)不斷發(fā)展的 狀況下，如何能做到長期、多參數(shù)、多時(shí)段的全面檢測是一個(gè)必須解決的安全性的要求，其 具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種對大跨度橋梁進(jìn)行長期、實(shí)時(shí)多參數(shù)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測及 安全評估與報(bào)警方法，以完善對橋梁結(jié)構(gòu)及相應(yīng)科學(xué)理論的認(rèn)知。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下 a.在橋梁的承力部位設(shè)置傳感裝置，并將傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理；
b.利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備對上述的調(diào)理信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理； c.將數(shù)字化數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行處理，或反饋信息發(fā)回?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備；
d.監(jiān)控服務(wù)器同時(shí)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
e.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與多用戶終端之間進(jìn)行雙向信息或數(shù)據(jù)交流。
通過上述的工作步驟可以實(shí)現(xiàn)對橋梁因列車或車輛通過載荷或環(huán)境參數(shù)變化或
風(fēng)載荷或水流沖擊載荷等進(jìn)行實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)分析、安全評估和及時(shí)報(bào)
警，為進(jìn)一步完整上述方法，還包括下面的具體實(shí)現(xiàn)步驟 上述的傳感裝置包括車輛檢測器、振動(dòng)位移傳感器、振動(dòng)加速度傳感器、應(yīng)變(應(yīng)力)傳感器、溫度檢測器、水流沖刷傳感器和軸重傳感器。 上述的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備處理的信號(hào)經(jīng)無線局域網(wǎng)或有線連接傳輸至監(jiān)控服務(wù)器。 上述的監(jiān)控服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的信號(hào)經(jīng)路由器經(jīng)本地局域網(wǎng)或VPN組網(wǎng)傳送至用戶終端。 在上述的系統(tǒng)中設(shè)有中心數(shù)據(jù)服務(wù)器與數(shù)據(jù)備份服務(wù)器并經(jīng)VPN組網(wǎng)與用戶終端和上述的各數(shù)據(jù)設(shè)備連接。 通過上述的方法步驟及相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，可以對橋梁受到的各種載荷和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理并與預(yù)先軟件設(shè)定的各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行對比與評估，可實(shí)時(shí)得到各種安全性參數(shù)及相應(yīng)的預(yù)警或提示，并因可雙向信息或數(shù)據(jù)的交流，對各信號(hào)采集點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控或?qū)π盘?hào)采集的時(shí)段進(jìn)行控制或修改，以進(jìn)行必要的強(qiáng)化監(jiān)測。本發(fā)明中的某一橋梁設(shè)置的各類傳感器廣義上可視為整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)或信息點(diǎn)，多個(gè)橋梁的信息采集可視為多個(gè)節(jié)點(diǎn)或信息點(diǎn)，上述的多個(gè)信息點(diǎn)均與監(jiān)控服務(wù)器和/或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和/或中心數(shù)據(jù)服務(wù)器與數(shù)據(jù)備份服務(wù)器連接，形成分布式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并最終與用戶終端連接。本發(fā)明結(jié)合橋梁工程學(xué)、測量科學(xué)與信息技術(shù)等諸學(xué)科的技術(shù)進(jìn)展，利用綜合性的知識(shí)，經(jīng)不斷試驗(yàn)進(jìn)行技術(shù)集成而實(shí)現(xiàn)了對橋梁結(jié)構(gòu)的全方位監(jiān)測、安全性評價(jià)和實(shí)時(shí)安全報(bào)警，為橋梁的長期安全使用奠定了基礎(chǔ)，對橋梁工程學(xué)或動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和橋梁的安全使用具有重要意義。
具體實(shí)施例方式
為進(jìn)一步了解本發(fā)明，通過具體實(shí)施例詳細(xì)給出本發(fā)明，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟首先是橋梁的承力部位設(shè)置傳感裝置，例如在立跨跨中桿件上和/或縱橫梁上設(shè)置應(yīng)變(應(yīng)力)傳感器，在鋼桁梁和/或橋墩設(shè)置振動(dòng)位移傳感器和振動(dòng)加速度傳感器，在橋墩水流沖擊面設(shè)置水流沖刷傳感器，鋼桁梁及橋面設(shè)置溫度檢測器和/或車輛檢測器及軸重傳感器，所有傳感器均采用技術(shù)成熟和性價(jià)比高的國產(chǎn)傳感器，型號(hào)與數(shù)量可根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇和多點(diǎn)設(shè)置，上述的各傳感器產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理裝置進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，例如整形、濾波、放大或積分等信號(hào)處理，該信號(hào)處理裝置均為已有技術(shù)，如濾波器、整形電路或應(yīng)變儀等；上述的各類傳感器得到的信號(hào)或經(jīng)信號(hào)調(diào)整裝置處理的信號(hào)為模擬信號(hào)，利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備對上述信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，即進(jìn)行相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換得到信號(hào)的數(shù)字化采集結(jié)果(數(shù)字化信號(hào))，再將上述采集到的數(shù)字信號(hào)通過無線局域網(wǎng)或有線傳輸方式傳送到監(jiān)控服務(wù)器，進(jìn)行各種信息處理，所述的信息處理包括實(shí)時(shí)報(bào)警、安全限值檢測、最小或最大值統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)平滑、數(shù)字示波，其中安全限值檢測包括強(qiáng)迫振動(dòng)頻提取、疲勞統(tǒng)計(jì)、壽命評估、原始數(shù)據(jù)采集分析等；上述的監(jiān)控服務(wù)器將經(jīng)過各種處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，該數(shù)據(jù)傳輸可以使用局域網(wǎng)或公共數(shù)據(jù)網(wǎng)連接并傳輸；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與多用戶終端之間進(jìn)行雙向信息或數(shù)據(jù)連接，監(jiān)控服務(wù)器與多用戶終端之間亦可進(jìn)行雙
4向信息或數(shù)據(jù)連接；為便于對上述的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)護(hù)管理和提高安全性，還設(shè)有中心數(shù)據(jù)服務(wù)器與數(shù)據(jù)備份服務(wù)器，并經(jīng)VPN組網(wǎng)與用戶終端和上述的各數(shù)據(jù)設(shè)備連接。上述即為本發(fā)明的描述的對橋梁進(jìn)行安全監(jiān)測、評估及報(bào)警的方法以及相應(yīng)形成的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)及管理的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，上述的用戶終端為多用戶，如按現(xiàn)行的橋梁管理體制，橋梁車間、橋工段、鐵路局、鐵道部基礎(chǔ)檢測中心等均為用戶終端，上述的各類終端均與監(jiān)控服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)交流，各用戶終端的管理功能視各自的授權(quán)權(quán)限而定，例如有的用戶終端僅可對部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，有的用戶終端可處理中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)信息、計(jì)算各項(xiàng)性能指標(biāo)、根據(jù)需要顯示分析結(jié)果，有的用戶終端負(fù)責(zé)監(jiān)控各橋梁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集調(diào)度與控制管理與遠(yuǎn)程維護(hù)。 為便于對傳感器工作的管理，還可在橋梁的某一距離設(shè)置觸發(fā)信號(hào)裝置，當(dāng)車輛或列車進(jìn)入橋梁前，通過觸發(fā)信號(hào)裝置給傳感器一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，車輛或列車駛出橋梁，傳感器停止工作，傳感器亦可全時(shí)段處于工作狀態(tài)，以對風(fēng)載荷或地震載荷或其它可能對橋梁或橋墩施加作用力的荷載隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，有授權(quán)權(quán)限的用戶終端可對上述的傳感器進(jìn)行管理，例如要求傳感器定時(shí)進(jìn)行信號(hào)采集，則可實(shí)現(xiàn)對橋梁的實(shí)時(shí)或定時(shí)或有載荷進(jìn)行監(jiān)測。 根據(jù)各用戶終端的軟件，可通過不同授權(quán)權(quán)限實(shí)現(xiàn)不同的管理或?yàn)g覽功能，本發(fā)明的監(jiān)測、評估、報(bào)警方法及相應(yīng)形成的對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)開放性的系統(tǒng)，對用戶終端的多個(gè)和需檢測的橋梁的數(shù)量無實(shí)質(zhì)性限制，按前述的方法和系統(tǒng)構(gòu)成均可實(shí)現(xiàn)拓展，僅是各用戶終端的軟件內(nèi)容不同或授權(quán)權(quán)限不同而實(shí)現(xiàn)各用戶終端的功能。
權(quán)利要求
一種橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法，其步驟如下a.在橋梁的承力部位設(shè)置傳感裝置，并將傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理；b.利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備對上述的調(diào)理信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理；c.將數(shù)字化數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行處理，或反饋信息發(fā)回?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備；d.監(jiān)控服務(wù)器同時(shí)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；e.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與多用戶終端之間進(jìn)行雙向信息或數(shù)據(jù)交流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法，其特征在于所述的傳 感裝置包括車輛檢測器、振動(dòng)位移傳感器、振動(dòng)加速度傳感器、應(yīng)變(應(yīng)力)傳感器、溫度檢 測器、水流沖刷傳感器和軸重傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法，其特征在于所述 的數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備處理的信號(hào)經(jīng)無線局域網(wǎng)或有線連接傳輸至監(jiān)控服務(wù)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法，其特征在于所述的監(jiān) 控服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的信號(hào)經(jīng)路由器經(jīng)本地局域網(wǎng)或VPN組網(wǎng)傳送至用戶終端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橋梁無線監(jiān)測與安全評估及報(bào)警方法，其特征在于還設(shè)有中 心數(shù)據(jù)服務(wù)器與數(shù)據(jù)備份服務(wù)器并經(jīng)VPN組網(wǎng)與用戶終端和上述的各數(shù)據(jù)設(shè)備連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對大跨度橋梁進(jìn)行長期、實(shí)時(shí)多參數(shù)的結(jié)構(gòu)監(jiān)測及安全評估與報(bào)警方法。其步驟如下a.在橋梁的承力部位設(shè)置傳感裝置，并將傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理；b.利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備對上述的調(diào)理信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理；c.將數(shù)字化數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行處理，或反饋信息發(fā)回?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備；d.監(jiān)控服務(wù)器同時(shí)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；e.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與多用戶終端之間進(jìn)行雙向信息或數(shù)據(jù)交流。
文檔編號(hào)G05B19/048GK101770213SQ20081018768
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者嚴(yán)萍, 唐澤, 唐鋒, 姚亞飛, 季晨, 宮維凱, 龐紅宇, 張煅, 朱其杰, 蘇松濤, 齊法琳 申請人:北京鐵科海聯(lián)數(shù)碼技術(shù)有限公司