[发明专利]一种移动式桥梁风温联合自动监测系统

说明书

本发明公开了一种移动式桥梁风温联合自动监测系统，涉及桥梁工程领域，包括：桥梁监测子系统、云端服务器和客户端。本发明实现桥梁表面气象参数和桥梁结构温度的联合监测，于云端服务器进行数据分析和处理，并通过客户端进行可视化数据交互；桥梁表面气象参数监测模组采用了可移动式设计，使用于气象数据监测的传感器可随时调节位置，以时分方式监测整个桥面；可调节高度的下部悬臂结构设计，使得用于气象数据监测的传感器可追踪桥梁表面边界层的高度，自适应实时调节传感器位置；桥梁结构温度监测模组采用了分布式排列的贴片式温度传感器设计，可全方位探测桥梁结构温度；客户端不仅可以进行数据交互，还可长期存储数据。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种移动式桥梁风温联合自动监测系统。

背景技术

近年来，随着交通建设的推进，越来越多的千米级超大跨径桥梁正在建设和规划。桥梁作为基础设施，常年暴露于自然环境中，难免会受到季节性温度变化、短时间的强降温、强太阳辐射和大风天气等影响。由于梁端约束的存在，环境温度的变化在桥梁内部产生次内力，严重时可导致桥梁面板开裂、支座抬起等病害，甚至出现桥梁损伤破坏。因此，日照温度作用的影响甚至超过恒载和活载，成为第一控制作用，对桥梁的耐久性与安全运营造成较大危害。

桥梁结构与环境之间的热交换主要通过热辐射和热对流，热辐射主要是指太阳辐射，通常直接作用于结构表面，而热对流主要通过桥梁周围大气的流动与桥梁结构之间进行热交换。值得说明的是：由于桥梁表面的粘滞性，使结构表面流场分布在桥面一定距离内迅速降低，形成边界层，同样地，桥梁表面流体温度也存在热边界层，热边界层的分布与桥梁表面环境参数(风速、风向和温度)以及位置有关。因此，为了解桥梁表面流场的特性(桥梁表面大气流速以及温度分布情况)以及桥梁表面风场与结构温度场的相互作用机理，需要测量桥梁表面边界层(包含流体边界层以及热边界层)高度处的风速。

由于桥梁表面的环境参数随时间变化，导致边界层的高度也随时间变化，测试塔的空间位置不同，边界层的高度也会不同，这给边界层高度处的风速测试带来困难。并且现有的测试装置中，通常是固定于桥梁表面或测试塔上，不能实时调节传感器的位置。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种移动式桥梁风温联合自动监测系统解决了现有技术无法实现桥梁表面边界层的风速、温度以及结构温度场的联合自动监测、无法实时调节传感器位置的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种移动式桥梁风温联合自动监测系统，其特征在于，包括：桥梁监测子系统、云端服务器和客户端；

所述桥梁监测子系统用于监测桥梁表面环境气象参数和桥梁结构的温度变化，与云端服务器通信连接；

所述云端服务器用于分析桥梁表面环境气象参数和桥梁结构温度数据，生成桥面风剖面和桥梁结构温度分布，并对桥梁结构表面大气环境参数进行可视化处理，与客户端通信连接；

所述客户端用于显示桥面风剖面、桥梁结构温度分布和桥梁结构表面大气环境可视化数据，并储存桥面风剖面、桥梁结构温度分布、桥梁结构表面大气环境数据。

进一步地，所述桥梁监测子系统包括：桥梁表面气象参数监测模组和至少一个桥梁结构温度监测模组；

所述桥梁表面气象参数监测模组用于监测桥梁表面的环境参数，并追踪监测随环境参数而变化高度的桥梁表面边界层处风速和温度，与云端服务器通信连接；

所述桥梁结构温度监测模组用于监测桥梁结构的温度，与云端服务器通信连接。

进一步地，所述云端服务器包括：环境参数处理模块、桥梁风温分析模块和结构温度分析模块；