[发明专利]一种桥梁状态参数实时监测及报警系统

说明书

技术领域

本发明属于力学测量技术领域，涉及一种可用于桥梁目标的多参数测量技术，特别是一种用于桥梁变形参数实时测量并报警的系统。

背景技术

桥梁的变形主要包括静态变形和动态变形，静态变形是指地基下陷、倾斜和应力松弛等变化很慢的变形，动态变形是指由于风、温度、地震及交通负载引起的短期变形，其参数监测对于目标的安全评估分析具有重要的作用。世界上很多国家都投入了很大的人力物力，进行桥梁变形测量技术的研究。

传统的桥梁变形检测的仪器有百分表、千分表、加速计、水准仪、经纬仪等。目前，这些仪器在桥梁验收、定期检测中仍然广泛使用，但是需要专业技术人员，费时、费力，且人为误差大，远远不能实现在线、实时、自动、智能测量。

近年来，信息技术的蓬勃发展大大带动了桥梁变形测量技术的发展，涌现了许多新技术和新方法，但是这些方法在应用中还存在着以下问题：

（1）传感器数量种类多，难以实现各类输出数据的精确同步，给后续数据的融合、处理和分析带来困难；

（2）桥梁变形的监测属于长期，加上传感器数量较多，为了节约数据资源，减小无线数据传输和数据存储备份的压力，需要对静态变形进行低时间分辨力的长期监测，同时对动态变形进行高时间分辨力的短期集中监测，但是现有的监测系统难以实现上述的控制，造成了数据资源的浪费或者难以达到对特殊事件的高时间分辨力测量；

（3）欠缺给客户端及时传送报警信息供人工处理。这些缺陷给桥梁的智能全方位检测带来不便，影响到桥梁的安全、养护及管理运营。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁状态参数实时监测及报警系统，该系统在桥梁上安装了环境检测传感器、流量检测传感器、结构检测传感器和用于桥梁整体形貌监测的抓拍像机，并对各个传感器和像机进行时间同步控制处理，为数据加上时间标记；同时通过对结构检测传感器的信号阈值判断，控制抓拍像机工作，识别动态变形事件，实现了对突发时间的完整记录。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种桥梁状态参数实时监测及报警系统，包括桥梁检测传感器组、抓拍像机、现场主控器、远端服务处理器和客户端；

所述的桥梁检测传感器组包括环境检测传感器单元、流量检测传感器单元和结构检测传感器单元；

所述的现场主控器包括中央控制单元及与中央控制单元相连接的数据采集单元、同步触发控制单元、现场无线数据传输单元和GPS授时单元；中央控制单元控制数据采集单元按照同步触发控制单元指令采集获得桥梁检测传感器组的数据，将数据融合进GPS授时单元的时间标示码后，再经现场无线数据传输单元传输至远端服务处理器；

所述的远端服务处理器包括远端无线数据传输单元和数据处理分析单元，远端无线数据传输单元接收到现场无线数据传输单元发射的数据后，由数据处理分析单元进行分析处理和甄别，将超出触发阈值的结果发送给客户端，同时将控制指令经现场无线数据传输单元发送至现场主控器的中央控制单元，用于控制抓拍像机工作以及桥梁检测传感器组中的一组或多组传感器按照各自的工作频率采集桥梁信号。

作为本发明进一步的方案：所述的抓拍像机的工作流程为：在数据处理分析单元对结构检测传感器单元的传感器数据进行处理过程中，当传感器数据发生的突变幅度超出预先设定的阈值时，判断为桥梁产生了动态变形，远端服务处理器一方面给客户端发送报警指令，另一方面对现场主控器的中央控制单元发送指令，驱动抓拍像机工作，对桥梁的整体图像进行记录；另外，动态变形的发生时间依靠结构检测传感器单元的传感器数据来判断；当结构检测传感器单元的传感器数据发生的突变幅度未超出预先设定的阈值时，也即参数趋于正常时，则抓拍像机停止图像抓拍。

作为本发明进一步的方案：当远端服务处理器的数据处理分析单元分析到桥梁检测传感器组的任意一个传感器数据超出阈值时，远端服务处理器一方面给客户端发送报警指令，另一方面对现场主控器的中央控制单元发送指令，驱动结构检测传感器单元加快信号采集的频率。

作为本发明进一步的方案：所述的同步触发控制单元按照GPS授时单元提供的时基信号，以及按设定的频率，同步触发数据采集单元对桥梁检测传感器组的传感器数据进行采集。

作为本发明进一步的方案：所述的数据处理分析单元用于对传感器数据进行分析、处理，以及抓拍像机触发阈值判断，并按照GPS授时单元提供的时基信号，对传感器数据和抓拍像机的图像数据进行处理，并对处理后的数据加上时间标示码。

作为本发明进一步的方案：所述的时间标记码作为传感器数据的帧头，由6个字节组成。