[发明专利]一种基于加速度计的桥梁振动监测系统

说明书

本发明公开了一种基于加速度计的桥梁振动监测系统，本发明属于基础设施状态监测与智能感知领域，包括：数据采集模块、数据传输模块和数据监测模块；其中数据采集模块、数据传输模块和数据监测模块依次连接；数据采集模块，用于通过加速度传感器采集桥梁整体的加速度数据；数据传输模块，用于通过无线传输方式将加速度数据传输至网络协调器；数据监测模块，用于通过上位机接收网络协调器发送的一定时间间隔的加速度数据并转换成振动数据，基于振动数据实现监测桥梁振动。本发明具有精度高、扩展性强、实用性好，可依据桥梁具体需求设定阈值参数误差范围，达到预警效果，满足桥梁振动监测需求。

技术领域

本发明属于基础设施状态监测与智能感知领域，特别是涉及一种基于加速度计的桥梁振动监测系统。

背景技术

为了保障道路行车安全，需要对桥梁状态进行监测，及时发现桥梁的安全隐患并对桥梁异常状况进行处理，有效防止安全事故发生。其中，对桥梁振动情况进行有效测量与采集已成为桥梁运营监测工作的一项重要内容。

桥梁振动监测的方法有很多，例如激光测振、CCD测振、光纤光栅测振、加速度测振、雷达测振等。其中，加速度测振一般使用加速度计进行测量，加速度计作为一种能够测量加速力的电子设备，可以方便测出加速度。目前应用比较广泛的是压电式加速度传感器，其原理简单，主要利用石英晶体的压电效应，当加速度计受振时，质量块作用于压电元件上的力也随之相应变化，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，此时力的变化值与被测加速度成正比，经数值转换后达到测量振动目的。

传统的振动监测是通过采集桥梁局部点位数据从而得到局部的振动，其他点位发生振动则无法获取，故无法完成对桥梁整体的振动监测。此外，一般的振动监测只满足于对数据的采集记录，而缺失对数据的处理分析，无法起到监测预警的作用。因此，对桥梁整体振动测量方法进行研究并开发一套系统用于处理桥梁振动数据，同时提供异常值预警是亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于加速度计的桥梁振动监测系统，以解决上述现有技术存在桥梁振动数据处理不完备和桥梁整体振动状态监测不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于加速度计的桥梁振动监测系统，包括：数据采集模块、数据传输模块和数据监测模块；其中所述数据采集模块、所述数据传输模块和所述数据监测模块依次连接；

所述数据采集模块，用于通过加速度传感器采集桥梁整体的加速度数据；

所述数据传输模块，用于通过无线传输方式将所述加速度数据传输至网络协调器；

所述数据监测模块，用于通过上位机接收所述网络协调器发送的一定时间间隔的加速度数据并转换成振动数据，基于所述振动数据以实现监测桥梁振动。

优选地，所述数据采集模块包括：传感器安装单元和数据测量单元；其中所述传感器安装单元、所述数据测量单元分别与所述数据传输模块连接；

所述传感器安装单元，用于基于桥梁车速，计算传感器布设间隔距离，基于所述间隔距离在桥梁下表面安装若干个加速度传感器；

所述数据测量单元，用于基于若干个加速度传感器协同测量获得各节点加速度数据后，通过数值积分得到桥梁不同部位的振动幅度和X/Y/Z轴角度。

优选地，所述数据传输模块包括：传输单元和接收单元；其中所述传输单元、所述接收单元分别与所述数据监测模块连接；

所述传输单元，用于通过ZigBee无线传输模块将各节点的加速度数据汇总传输至接收单元；

所述接收单元，用于接收各节点的加速度数据并处理打包所述加速度数据。

优选地，所述接收单元采用网络协调器，所述网络协调器包括：CC2530芯片处理器模块、RF射频通信模块、电源管理模块、接口模块、天线模块和GPRS扩展通信模块。

优选地，所述数据监测模块包括：显示单元和转换单元；