[发明专利]一种桥梁裂缝动态监测系统及其装置

说明书

本发明公开了一种桥梁裂缝动态监测系统及其装置，属于桥梁养护技术领域，包括定位模块、通信模块、中央处理器、位移传感器、蓄电池以及数据中心，所述位移传感器、通信模块、定位模块和中央处理器分别通过蓄电池供电，位移传感器、通信模块和定位模块又分别与中央处理器连接，所述通信模块与数据中心保持无线连接。本技术方案引入了智能模块，通过通信模块将数据实时上传，减少了人工定期现场监测的工作量，减少了人工检测所得数据的误差和人工操作的不稳定性；通过将裂缝的直接变化值进行数倍放大后才通过位移传感器监测，使得传感器更容易监测到裂缝的变化数据，降低了病害监测对传感器的精度和灵敏度要求。

技术领域

本发明属于桥梁养护技术领域，涉及一种用于桥梁养护及病害防治的辅助设备，尤其是涉及一种桥梁裂缝动态监测系统及其装置。

背景技术

桥梁作为交通的咽喉，其安全状况不仅直接影响到整个交通路网的正常运营，而且因为桥梁的特殊性，一旦发生桥毁人亡的事件，造成社会负面影响巨大。由于历史局限性或人为因素影响，桥梁可能会出现设计不周、施工不良、管理不当等情况，随着运营年限的增长，已有不少桥梁出现了不同程度的病害。为了避免灾难性事故的发生，保证人民生命财产的安全，必须确保这些缺陷或隐患能够被及时发现，并得到补救和消除。

目前，绝大部分的中小跨径混凝土桥梁，其结构状态的获知，主要通过定期的人工检测或借助荷载试验加以实现。当桥梁结构出现病害需要加固维修或改建时，申报、立项、批复到正式实施往往需要一个较长的周期，短则数月，长则数年。桥梁在这段“真空期”内出现重大安全问题的可能性较高。为确保安全，桥梁管理部门会在这期间不断提高人工检测频率，从而获得桥梁结构病害的最新发展状况。这样做的结果是，大大提高了桥梁的日常养护成本，随着时间的推移，若有越来越多的桥梁出现不同程度病害，桥梁管理部门和检测单位将难以承受桥梁日常维护的工作量。而且，人工检测前后数据受人工因素影响，数据的准确性和可比性偏差大，有可能导致无法及时发现问题。

随着大数据、人工智能技术的发展日趋成熟，开始逐渐将大数据、人工智能等技术应用到桥梁病害监测中。其中，针对桥梁裂缝的监测，申请号为201820522926.0的中国实用新型专利公开了一种大体积混凝土裂缝监控装置，利用湿度传感器、温度传感器、中央处理器、图像采集装置、图像处理装置等对大体积混凝土进行实时监控，当湿度传感器和温度传感器中的一个传感器测得的数据超出预设阈值后，中央处理器将控制信号触发器发出图像采集触发信号，图像采集装置采集待测大体积混凝土的图像信息，并经过图像处理装置后传输至中央处理器，中央处理器通过接收到的图像处理装置输出的图像信息判断待测大体积混凝土是否存在裂缝，若是，则触发报警装置发出报警信息。该装置主要是针对裂缝病害的发现。

申请号为CN201821707974.3的中国实用新型专利公开了一种便携式裂缝宽度长期监测、预警系统，包括传感器、数据采集设备和远程监控装置等，通过数据处理单元自主对数据进行解析、计算，减少人为因素失误，并将计算结果与设置的上限阈值进行比较，若测量值大则自动触发警报，实现自动化监测，解放现场监测人员，提高生产力，实现远程监测，可向管理者实时提供最直接的判断依据。该技术方案虽然给出了监测预警系统，但未给出监测装置的具体结构。

申请号为CN201821112927.4的中国实用新型专利，公开了一种混凝土结构裂缝宽度监测尺，通过主尺两端固定连接在混凝土结构裂缝的两侧，副尺正面开设有滑轨，主尺滑动连接的滑轨内，主尺背面两端均固定连接有加固板，加固板和主尺的连接处开设有通孔，通孔贯穿于加固板和主尺，通孔内设有水泥钉，水泥钉贯穿于通孔并延伸至混凝土内部，主尺和副尺正面设刻度线，通过定期读取刻度线的变化值，即可得出裂缝的变化情况。该技术为传统的裂缝监测技术，需要人工定期检查，工作量较大。

现有技术中，对大体积混凝土工程裂缝监测的工具较多，普遍存在的问题是，第一，智能化程度不高，很大程度上还依赖于人工定期采集数据；第二，体积较大，因裂缝的变化较小，想要采集精确的数据，所用的监测仪器体积就会较大，难以实现安装，更难保证仪器的正常工作；第三，当裂缝一定时期内变化极其微小时，可能获取不到有效数据。