本發(fā)明涉及監(jiān)測一組柱(a stock of columns)和/或該組中的柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況(health)的方法，所述柱例如是燈柱。本發(fā)明還涉及用于監(jiān)測一組柱和/或該組中的柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況的裝置，所述柱例如是燈柱。術(shù)語“燈柱”包括“燈桿”和其他相似結(jié)構(gòu)。

成“組”(by stock)的意思是多個燈柱或類似物，所述燈柱或類似物一起位于特定的地理位置或地區(qū)，并處于相同或相似的氣候條件下。這個定義包括在一個行政區(qū)域內(nèi)的多個燈柱或類似物。

發(fā)明背景

當?shù)卣蚋咚俾窓C構(gòu)常規(guī)地測試他們的燈柱組來檢查該組的承受風(fēng)載荷的能力和/或由于例如腐蝕所導(dǎo)致的壁部(wall section)的損失。

這樣的測試目前使用幾種方法進行。這些方法包括在柱上施加人工載荷并且測量偏差，對柱的壁部進行超聲波測量，和使用渦電流來確定腐蝕等級和產(chǎn)生的壁部損失的系統(tǒng)。

這些方法的例子在文獻WO2011/142516A,US2014/0211487A,WO2014/078907A,WO2015/022213A,WO2013/007382A和JP2004125776A中被公開。

雖然這些方法和其他目前可用方法或許能夠提供精確數(shù)據(jù)和預(yù)測的使用壽命，然而，這些方法和其他已知方法存在幾個主要的缺點。

一個這樣的缺點是，在所有對申請人已知的存在的系統(tǒng)中，需要對組中待測試的柱的數(shù)量和以什么頻率進行測試做出決定。不可避免地，被配置來使用這樣的系統(tǒng)的測試程序無法考慮局部的風(fēng)載荷或地面條件。

雖然柱制造商被要求提供二十五年的最低設(shè)計壽命，由于柱設(shè)計的原因和/或由于局部條件具有超出預(yù)期的破壞性，許多情況下柱的使用壽命遠少于此。

也可以是這種情況：柱的實際安裝年齡沒有被記載，這意味著它有可能超過了其預(yù)計設(shè)計壽命。

由于多年對基礎(chǔ)設(shè)施的資金不足，時常發(fā)現(xiàn)成組的燈柱包括為數(shù)不少的(significant numbers of)燈柱超過了它們的設(shè)計壽命、并因此其需要被測試來保證它們在公共領(lǐng)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)安全性。不幸的是，有許多嚴重故障的情況，一些情況導(dǎo)致了受傷甚至死亡。

已知的測試方法的另一個缺點是這些方法通常要求操作者視察該設(shè)施并驗證柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況。在測試管理和道路交通管理方面，這可以是昂貴的活動。在執(zhí)行測試時，對操作者的風(fēng)險也有增加。特別是在測試場地處于危險場所的情況下，例如，在高速公路的中央分道區(qū)。

本發(fā)明設(shè)法提供尤其是(inter alia)用于監(jiān)測一組燈柱或類似柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況的改進的方法和裝置，本發(fā)明通過提供用于放置在這樣的一組柱中的一個或多個柱的電源上并用于連接到電源的監(jiān)測設(shè)備,克服或至少減輕與已知方法和裝置相關(guān)的問題，所述監(jiān)測設(shè)備可以操作，以獲取與正被監(jiān)測的柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h程服務(wù)器，用于由定制的軟件進行分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一方面本發(fā)明提供了一種監(jiān)測一組柱和/或該組中的柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況的方法，所述柱例如是燈柱，其中所述柱的每個都被連接以從外部源或其他方式接收電力，所述方法包括在待監(jiān)測的組內(nèi)的每個柱或多個柱的上表面上放置微控制器的步驟，所述微控制器被連接以從源獲取電力，所述微控制器包括電子芯片或電子板，所述電子芯片或電子板在電路中包括加速計，無線發(fā)射器部件，全球定位部件和/或?qū)崟r時鐘部件，所述微控制器可操作，以檢測和監(jiān)測加于相應(yīng)柱上的力的大小和方向以及這樣的力所來自的方向，并將所接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器用于分析。

所述無線發(fā)射器優(yōu)選為WI-FI/RF發(fā)射器或3G/4G部件。

所述全球定位部件優(yōu)選為GPS部件。

所述微控制器還可以包括陀螺儀部件。

所述微控制器在電路中還可以包括電涌保護器。

風(fēng)速計可以位于所述組內(nèi)的每個柱或多個柱的上表面上，每個這樣的風(fēng)速計通過微控制器被連接，以實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)向的測量，測量結(jié)果被傳輸?shù)竭h程服務(wù)器。

另一方面，本發(fā)明提供了一種監(jiān)測一組柱和/或該組中的柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況的裝置，所述柱例如是燈柱，所述裝置包括微控制器，所述微控制器用于放置在待監(jiān)測的組內(nèi)的多個柱的每個柱的上表面上，并且可連接到電源，所述微控制器包括電子芯片或電子板，所述電子芯片或電子板在電路中包括加速計，無線發(fā)射器和全球定位部件和/或?qū)崟r時鐘部件，所述微控制器被編程以檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)記錄了被加于其上安裝所述微控制器的柱上的力的大小和方向和效果，以將所接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器用于分析。

所述微控制器在電路中還可以包括陀螺儀部件和/或電涌保護器。

風(fēng)速計可以位于所述組內(nèi)的一個柱或多個柱中的每個柱的上表面上，所述風(fēng)速計或每個這樣的風(fēng)速計通過微控制器被連接，以實現(xiàn)風(fēng)速和風(fēng)向的測量，測量結(jié)果被另外傳輸?shù)剿鲞h程服務(wù)器。

優(yōu)選實施例的詳細描述

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，監(jiān)測裝置包括微控制器，該微控制器被放置于其結(jié)構(gòu)牢靠性狀況將被監(jiān)測的每個燈柱的上表面上。

每個微控制器由它所位于其上的燈柱的電源供電，并包括電子芯片或電子板，所述電子芯片或電子板在電路中包括加速計，無線發(fā)射器例如Wi-Fi/RF部件和/或3G/4G部件，全球定位傳感器(GPS)部件和/或?qū)崟r時鐘部件，陀螺儀部件和電涌保護器。

所述監(jiān)測裝置還包括安裝在該組的一個或多個柱上的風(fēng)速計陣列，以測量風(fēng)速和風(fēng)向。該風(fēng)速計陣列也由它們所位于其上的燈柱的電源供電。

所述加速計被使用來檢測和監(jiān)測尤其是在例如大風(fēng)期間所加于柱上的振動力的大小和方向，以及由通過這樣的力施加的動態(tài)載荷所導(dǎo)致的柱運動。

所述陀螺儀部件被使用來檢測相應(yīng)柱的上部遠離其法線垂直位置的移動或偏移以及這些移動的方向。因此，所述陀螺儀部件將提供所檢查的柱的在X，Y和Z方向上以度數(shù)表示的移動或偏移的角速率。通過這個數(shù)據(jù)，在X，Y和Z方向上的加速度能夠被計算。

所述WI-FI/RF部件被提供用于將由監(jiān)測系統(tǒng)或中心(hub)所接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務(wù)器用于分析，并且加速計部件提供對被加于柱上的力所來自的方向的測量。

從所述監(jiān)測設(shè)備所獲取的數(shù)據(jù)由該柱組的WI-FI/RF部件發(fā)送到中央數(shù)據(jù)中心。被收集的數(shù)據(jù)隨后被傳輸?shù)竭h程服務(wù)器，用于使用定制的軟件進行分析。這樣，例如燈柱的一組柱的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況能夠被連續(xù)地或周期性地評估，并且如果從收集到的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)該柱組中的一個或多個柱需要被修理或替換，則能夠采取補救措施。

在此優(yōu)選布置中，風(fēng)速計被固定到所選柱的合適位置上，這些風(fēng)速計一起提供了圍繞該柱組的基本上360度方向的范圍。

風(fēng)速計可以被設(shè)置在待監(jiān)測的一個柱組的每個柱上，或可以，可替代地，基于在每個地理位置上大體相似的風(fēng)速和風(fēng)向、以及來自單個結(jié)構(gòu)的測量可以被用來應(yīng)用到一組柱上，風(fēng)速計可以位于該組內(nèi)的單個柱或所選的幾個柱上。

這個風(fēng)數(shù)據(jù)隨后由中央監(jiān)測系統(tǒng)或中心獲取，并由WI-FI/RF部件傳輸給遠程服務(wù)器。

應(yīng)當理解所述電子芯片或電子板可以使用幾個不同的產(chǎn)品平臺制造。因此，電子板可以被附接到照明CMS(中央管理系統(tǒng))模塊或可以被形成為附接到所述燈柱的燈(lamp)或燈籠(lantern)的電子板上的單獨模塊(separate module)。

在這兩種情況中，平臺都被構(gòu)建成安裝在所述柱的燈或燈籠內(nèi)部或與所述柱的燈或燈籠緊密相鄰，并使用燈或燈籠電源。

其它部件選項包括被安裝在燈或燈籠的上表面上的單獨模塊，也使用燈或燈籠電源，或包括被安裝在所述結(jié)構(gòu)的上表面上的單獨模塊。

WI-FI/RF部件優(yōu)選可操作，以將實時數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程服務(wù)器。WI-FI/RF部件的可替代物是3G/4G部件。

由遠程服務(wù)器收集的數(shù)據(jù)將包括，例如，數(shù)據(jù)獲取的日期和時間，收集的數(shù)據(jù)所源自的柱和/或柱組的地理位置，從其中收集數(shù)據(jù)的燈柱組的海平面標高，與單獨柱(individual column)的標識相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及在所測量的風(fēng)荷載下所測量的柱組的加速度的速度和方向。

在所描述的布置中，所有被獲取的數(shù)據(jù)被發(fā)送到遠程服務(wù)器并保留在遠程服務(wù)器中，在此，相關(guān)數(shù)據(jù)或提取的數(shù)據(jù)能夠被授權(quán)的人員通過定制軟件瀏覽。

在已知風(fēng)荷載期間的被監(jiān)測的柱的結(jié)構(gòu)偏移通過由加速計所獲取的數(shù)據(jù)計算。因此，所接收的加速度數(shù)據(jù)可以被集成(be integrated)兩次，以提供在X和Y軸的偏移測量。然后，可以針對每種類型的柱的特定結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，對偏移進行分析。

可以提供警報功能，以指示一個組中的一個或多個柱處于不安全狀態(tài)。該功能可以是預(yù)測性的，以指示一個組內(nèi)的一個或多個柱在預(yù)測的時間周期內(nèi)可能變得不安全。

在全球工業(yè)中，通過使用風(fēng)荷載代碼和地圖來評估結(jié)構(gòu)能力是標準做法。然后，這些結(jié)構(gòu)計算結(jié)果由與風(fēng)速直接相關(guān)的偏移量決定?？梢允褂眠@些實時數(shù)據(jù)來驗證該結(jié)構(gòu)是耐用的并且甚至來預(yù)測其他失效模式例如疲勞壽命。

定制軟件被設(shè)計，以便在任何時間點都能夠查詢柱的結(jié)構(gòu)完整性，而且以由授權(quán)的人員確定的頻率來常規(guī)性地(routinely)獲取數(shù)據(jù)。某些結(jié)構(gòu)參數(shù)將會被包括，以便如果結(jié)構(gòu)偏移到正常操作范圍之外，授權(quán)的人員能夠收到警報。

可以利用這種方法來指示如果，例如，柱涉及道路交通意外或遭受嚴重的結(jié)構(gòu)損壞。還提供有附加的安全效益，因為相關(guān)授權(quán)機構(gòu)能夠通過由監(jiān)測裝置所傳輸?shù)木瘓?，對道路上的可能障礙物快速響應(yīng)，這與等待接收來自過路人的報告的情況是相反的。

軟件也可以鏈接到地方當局的資產(chǎn)登記，從而提供關(guān)于來自本發(fā)明的監(jiān)測方法和裝置的結(jié)構(gòu)輸出結(jié)果的歷史數(shù)據(jù)。

應(yīng)當理解，前文僅為根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測柱和柱組的結(jié)構(gòu)牢靠性狀況的方法和裝置的示例性說明，并且在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍下，能夠容易地做出修改。因此，雖然本發(fā)明使用具體的參考來描述燈柱和這樣的柱組，本發(fā)明與其他種類的柱和柱組具有同等相關(guān)性，包括電信桅桿、鐵路信號、配電桅桿、架線塔和類似物。