[发明专利]一种高速公路基础设施群智能监测与预警系统及方法

权利要求书

1.一种高速公路基础设施群智能监测与预警方法，包括以下几个步骤：

步骤S1，数据采集；

通过传感模块测定基础设施工作状态中的各个参数，并通过采集传输模块传输至数据处理模块，另外，通过人工巡检模块以人工巡检的方式采集所述传感模块不能覆盖和不能有效测量的位置的数据，并将数据引入所述数据处理模块；

步骤S2，数据处理；

通过所述数据处理模块预处理所述采集传输模块传输过来的数据和人工巡检引入的数据，具体包括：

S21，对外场数据的实时解算处理；

S22，进行数据存储，实现对实时采集的数据的写入，包括数据的存储、格式化以及备份；

S23，完成数据采集、传输的设置和控制；

S24，实现工作状态的监控、自诊断和自动管理；

S25，建立数据处理与控制的用户界面，响应用户对已存数据的查询请求及采集数据的控制请求，数据优劣的评估与优良数据的抽取；

步骤S3，安全预警；

根据所述数据处理模块中预处理的数据，实现对所述基础设施的主动安全预警和分级安全预警，并在计算机终端软件界面上以醒目的图形方式表示预警状态和通过短信通知方式通知管理人员；其中，

所述主动安全预警是选取所述基础设施中的关键节点，布设覆盖全线的轴载感知系统，并通过所述轴载感知系统实时获取当前关键节点中的重载车辆信息，并将实时获取的所述重载车辆信息输入该所述基础设施的承载能力模型中进行仿真计算，通过规划安全行驶路线，保障车辆的安全通行和基础设施的运营安全；

所述分级安全预警过程需要先设定预警阈值，分为黄色和红色预警等级，然后确定所述数据处理模块中预处理的数据中的预警参数，并比较所述预警参数所处的预警等级，根据所述预警等级发出预警级别、对应的报警编号和位置以及报警的监测值和预警值；

步骤S4，安全评估；

步骤S4和步骤S3同步或分步进行，根据所述数据处理模块中存储的数据，完成在线评估和离线评估，并生成对应的在线评估报告和离线评估报告；其中，

所述在线评估是先按照底层至高层分层次打分，根据关键构造物的底层指标重要程度给予不同的权重，此时，底层指标的评估需要基于评估项目进行，根据所述数据处理模块中预处理的数据，并考虑步骤S3中安全预警和损伤识别的结果对评估项目进行打分评价，并逐层向上计算桥梁综合技术状况分数，生成所述在线评估报告；

所述离线评估是先利用所述数据处理模块中所述传感模块和所述人工巡检采集的数据对初始有限元模型进行修正，建立当前所述基础设施实际状态的有限元模型，并在获得反映当前所述基础设施实际力学行为的基础上，通过非线性有限元分析和推导分析，获得当前所述基础设施在极限状况下的承载能力，得到当前所述基础设施极限载荷作用下的极限应力、内力和变形，并生成所述离线评估报告。

2.根据权利要求1所述的高速公路基础设施群智能监测与预警方法，其特征在于，包括高速公路基础设施群智能监测与预警系统，且高速公路基础设施群智能监测与预警系统包括：

所述传感模块，安装于所述基础设施中，用于测定所述基础设施工作状态中的各个参数；

所述人工巡检模块，用于所述基础设施上所述传感模块不能覆盖和不能有效测量的位置的参数测定；

所述采集传输模块，包括数据采集站和传输网络，用于对所述传感模块的信号数据进行预调理并按采样频率进行模数转换，并将转换后的数据保存至所述数据采集站以及通过所述传输网络进行远程传输；

所述数据处理模块，用于预处理所述采集传输模块传输过来的数据和所述人工巡检模块采集的数据，并提交后续模块使用；

监测预警模块，用于接收所述数据处理模块发出的预警数据并发出预警信号；

安全评估模块，结合所述数据处理模块中预处理的数据进行在线评估和离线评估，并生成评估报告。

3.根据权利要求2所述的高速公路基础设施群智能监测与预警方法，其特征在于，所述传感模块包括固定式传感器、车载智能传感器、卫星以及无人机，所述固定式传感器固定安装于所述基础设施上，所述车载智能传感器在所述基础设施上移动并进行移动检测，所述卫星和所述无人机用于所述基础设施中重点位置实时形变监测。