[发明专利]一种基于前端处理的斜拉索智能监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于前端处理的斜拉索智能监测方法及系统，涉及桥梁监测技术领域，本发明变换传统实现方式，将传统的后台分析系统的一部分数据预处理功能前置在前端的检测设备中，与振动信号采集集成于一体，需要传输的数据均为预处理之后的有效数据，且数据量大大减少，使全桥所有拉索的监测数据通过无线传输成为可能，同时也避免了在大桥健康监测系统中存储海量的原始信息，达到全桥拉索索力、振动信号特征、异常振动等方面的实时监测。

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，具体涉及一种基于前端处理的斜拉索智能监测方法及系统。

背景技术

大跨度斜拉桥作为我国交通枢纽的控制性工程，均为百年大桥，在日常的运营管养方面提出了更高的要求。而斜拉索作为斜拉桥结构的主要受力构件，更是日常管养和健康监测系统的重点，而斜拉索需要关注的有索力、振动情况和异常的冲击等情况，因为索力异常可能表征斜拉索的结构甚至整个桥梁出现问题，拉索的振动问题会引起斜拉索本身和桥梁锚固结构的疲劳损伤，而诸如重车剐蹭等问题更会斜拉索造成严重的损伤，拉索上述状态均应得到实时有效的监测，才能保证斜拉索结构的安全。

目前的拉索监测手段中，包含压力环法、磁通量法和振动法，均存在一定的缺陷。

压力环法只能测试得到拉索的索力，而且压力环一旦损坏，将难以更换。

专利号为CN 105527047 A的中国专利“一种基于MEMS加速度传感器修正的磁通量索力检测装置”，通过MEMS加速度传感器修正磁通量传感器的数据漂移，提高磁通量法的索力测试稳定性和可靠性。但是该方法对斜拉索日常运营的振动情况和异常冲击等情况难以有效监测。

振动法是目前应用较为广泛的一种拉索监测手段，所采用的加速度传感器类型众多，如压电传感器，或者新型的微机电传感器(专利号为CN 202710599 U的中国专利“基于MEMS技术的低频振动加速度传感器系统”)。基于上述传感器系统的斜拉索健康监测方案中，一般是将振动的原始信号通过信号传输线的方式传输回健康监测系统中，然后后台进行数据处理。上述方式有两方面问题，一方面是振动信号通过长距离的信号线传输，不可避免有外力和电磁干扰，需要通过专门的屏蔽线和防护钢管，传输距离受限，而且成本和后期维护难度较大；另一方面是所有的原始振动信号一刻不停的传输回健康监测系统，数据传输和后台存储的数据量巨大，而这些海量数据只有经过分析处理之后的少量数据才是有效的。上述方案的实施方式和数据传输方式，使健康监测系统只能有选择的对某些斜拉索进行监测(该比例一般低于25％)，难以实现全桥覆盖，但是全桥所有拉索收到损伤的几率是差不多的。

随着物联网和信息通讯技术的发展，亟需研发新的拉索智能监测技术，以实现对全桥拉索全覆盖、多方位的有效监测。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于前端处理的斜拉索智能监测方法及系统，需传输的且数据量大大减少，避免了在大桥健康监测系统中存储海量的原始信息。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种基于前端处理的斜拉索智能监测方法，包括以下步骤：

将加速度传感器和信号分析设备集成在前端的测试设备中，对加速度传感器采集到的振动加速度信号进行分析处理，将处理后的信号无线或有线方式传输至远端监测系统。

在上述技术方案的基础上，对加速度传感器采集到的振动加速度信号进行分析处理，具体包括以下步骤：

对加速度传感器采集到的原始振动信号进行傅里叶变换，从分析得到的频谱数据中筛选出输频谱信号值最强的若干数据传输至远端监测系统。

在上述技术方案的基础上，对加速度传感器采集到的振动加速度信号进行分析处理，具体还包括以下步骤：

对拉索的振动数据进行统计分析，传输拉索振动的最大值、最小值和振幅最大的若干阶主频至远端监测系统；