[发明专利]一种基于大数据和云计算的桥梁动态载荷安全在线实时监测分析预警管理平台

权利要求书

1.一种基于大数据和云计算的桥梁动态载荷安全在线实时监测分析预警管理平台，其特征在于：包括桥梁桥面区域划分模块、区域承重载荷检测模块、数据库、区域承重载荷动态危险系数统计模块、区域总承重载荷统计模块、区域风力参数检测模块、区域风力载荷统计模块、管理云平台、预警模块和显示终端；

所述桥梁桥面区域划分模块分别与区域承重载荷检测模块和区域风力参数检测模块连接，区域承重载荷检测模块分别与区域承重载荷动态危险系数统计模块和区域总承重载荷统计模块连接，区域风力参数检测模块与区域风力载荷统计模块连接，区域承重载荷动态危险系数统计模块、区域总承重载荷统计模块和区域风力载荷统计模块均与管理云平台连接，管理云平台分别与预警模块和显示终端连接；

所述桥梁桥面区域划分模块用于对桥梁桥面区域以桥梁的长度为划分依据，并按照设定的局部区域划分方法划分为若干局部区域，进而对划分的各局部区域按照距离桥头由近到远的距离顺序进行编号，依次标记为1,2...i...n，同时对划分的各局部区域以桥梁的宽度为划分依据，并按照设定的子区域划分方法划分为各子区域，由此将各局部区域划分的各子区域进行编号，分别标记为1,2...j...m；

所述区域承重载荷检测模块包括若干压力传感器，其分别安装在桥梁桥面各局部区域对应的各子区域桥面底部，用于在设定的各时间点对桥梁桥面各局部区域对应的各子区域的承重载荷进行检测，得到的桥梁桥面各局部区域对应的各子区域在各时间点的承重载荷构成区域时间点承重载荷集合F_压^ij(f_压^ij1,f_压^ij2...,f_压^ijt,...,f_压^ijz)，f_压^ijt表示为第i个局部区域的第j个子区域在第t个时间点的承重载荷，t表示为时间点，t＝1,2...,z,区域承重载荷检测模块分别将区域时间点承重载荷集合发送至区域承重载荷动态危险系数统计模块和区域总承重载荷统计分析模块；

所述数据库用于存储桥梁桥面能够承受的安全承重载荷，存储桥梁局部区域对应的安全承重载荷动态危险系数，存储桥梁相邻局部区域的安全综合载荷对比差值，并存储总承重载荷、有效风力载荷对应的桥梁荷载权重系数；

所述区域承重载荷动态危险系数统计模块接收区域承重载荷检测模块发送的区域时间点承重载荷集合，并从接收的区域时间点承重载荷集合中按照局部区域的编号顺序和各局部区域对应的各子区域的编号顺序，依次提取各局部区域对应各子区域在各时间点的承重载荷，由此将同一局部区域同一子区域在各时间点的承重载荷进行相邻两个时间点的承重载荷相减操作，从而得到同一局部区域同一子区域的相邻两个时间点的承重载荷差值，构成相邻时间点承重载荷差集合ΔF_压^ij[Δf_压^ij1,Δf_压^ij2...,Δf_压^ijt,...,Δf_压^ij(z-1)]，Δf_压^ijt表示为第i个局部区域的第j个子区域在第t个时间点的承重载荷与在第t+1个时间点的承重载荷之间的承重载荷差值，此时从数据库中提取桥梁桥面能够承受的安全承重载荷，由此结合相邻时间点承重载荷差集合和桥梁桥面能够承受的安全承重载荷统计桥梁桥面各局部区域对应各子区域的承重载荷动态危险系数，并发送至管理云平台；

所述区域总承重载荷统计模块接收区域承重载荷检测模块发送的区域时间点承重载荷集合，进而根据接收的区域时间点承重载荷集合统计桥梁桥面各局部区域在各时间点的总承重载荷，并发送至管理云平台；

所述区域风力参数检测模块包括若干风向风速仪，其分别安装在各局部区域侧面位置处，用于在设定的各时间点对各局部区域进行风速和风向角度检测，得到的各局部区域在各时间点的风速和风向角度构成区域风力参数集合Q_wⁱ(q_wⁱ1,q_wⁱ2...,q_wⁱt,...,q_wⁱz)，q_wⁱt表示为第i个局部区域在第t个时间点的风力参数对应的数值，w表示为风力参数，w＝p1,p2,分别表示为风速，风向角度，区域风力参数检测模块将区域风力参数集合发送至区域风力载荷统计模块；

所述区域风力载荷统计模块接收区域风力参数检测模块发送的区域风力参数集合，并获取各局部区域的桥梁侧面面积，由此根据区域风力参数集合和各局部区域的桥梁侧面面积统计各局部区域在各时间点的有效风力载荷，进而发送至管理云平台；

所述管理云平台接收区域承重载荷动态危险系数统计模块发送的桥梁桥面各局部区域对应各子区域的承重载荷动态危险系数，并将桥梁桥面的各局部区域对应各子区域的承重载荷动态危险系数按照由大到小的顺序进行排序，进而从中筛选出各局部区域对应的承重载荷动态危险系数最大值，从而将其与数据库中设置的桥梁局部区域对应的安全承重载荷动态危险系数进行对比，若某局部区域对应的承重载荷动态危险系数最大值大于桥梁局部区域对应的安全承重载荷动态危险系数，则表明该局部区域存在危险，该局部区域记为危险局部区域，此时统计危险局部区域编号，发送至显示终端，同时发送预警指令至预警模块；

所述管理云平台分别接收区域总承重载荷统计模块发送的各局部区域在各时间点的总承重载荷和区域风力载荷统计模块发送的各局部区域在各时间点的有效风力载荷，并根据接收的各局部区域在各时间点的总承重载荷和各局部区域在各时间点的有效风力载荷统计各时间点各局部区域的综合荷载，并构成时间点局部区域综合荷载集合D^t(D^t1,D^t2...,D^ti,...,D^tn)，D^ti表示为第t个时间点第i个局部区域的综合载荷，由此按照各时间点的先后顺序，将同一时间点相邻局部区域的综合荷载进行相减操作，得到同一时间相邻局部区域的综合荷载差值，构成各时间点相邻局部区域综合荷载对比集合ΔD^ti表示为第t个时间点的第i个局部区域的综合载荷与第i+1个局部区域的综合载荷之间的对比差值，由此从数据库中提取桥梁相邻局部区域的安全综合载荷对比差值，从而根据各时间点相邻局部区域综合荷载对比集合和相邻局部区域的安全综合载荷对比差值统计桥梁的整体综合载荷动态危险系数，并发送至显示终端；

所述预警模块接收管理云平台发送的局部预警指令，进行局部区域预警；

所述显示终端接收管理云平台发送的危险局部区域编号和桥梁的整体综合载荷动态危险系数，并进行显示。