[发明专利]基于工业以太网的跨海悬索桥结构监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构监测技术领域，尤其是涉及一种基于工业以太网的，具备网络传输、远程控制、数据流控制、多源异构信息融合、结构状态评估和预测、系统管理和维护功能，并可以实时、定期、全面获得桥梁结构监测数据的监测系统。

背景技术

随着科学技术的进步，近年来大跨度桥梁，尤其是悬索桥等跨度大、造型优美、节省材料的桥型备受大家的认可。在大量建造该类型桥梁的同时，实时掌握大型跨海悬索桥的安全状态就显得尤为重要。

传统的桥梁监测工作是采用人工检测手段定期或不定期分别对桥梁的关键部位单独检测，并将现场测试数据带回实验室进行分析处理。对于大型的跨海悬索桥，其主要承重构件数量众多、尺寸巨大，运营过程红构件直接受力关系非常复杂。如果沿用传统的检测方法，桥面现场的实际情况很难被全面掌握。

传统的桥梁人工检测方法因其固有的滞后性和低效性，造成了桥梁运营成本的提高和资源配置的不合理性，更重要的是他不能及时发现结构中的重要缺陷以及突变信号，也就不可能对突发事件进行预警，已远远跟不上桥梁发展形势。

发明内容

本发明的目的在于有效克服上述缺点，提供一种基于工业以太网可以远程控制的，可以实时而全面获得数据的，高效的集数据管理、结构健康监测、安全评估、应急反应、桥面交通状况监测等为一体的监控系统，以达到提高传统人工检测方法滞后性及其低效性等带来的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于工业以太网的跨海悬索桥结构监测系统，用于跨海悬索桥，该桥梁监测系统是基于工业以太网构建，由大桥现场设备、监控中心设备以及大桥现场到监控中心的通讯光缆设备组成，所述大桥现场设备包括：传感器设备、数据采集设备、供电设备以及通信设备；

所述监控中心设备包括：数据传输处理与控制模块、实时显示、预警功能模块、视频服务模块、结构安全评估模块、3D动画模型设备管理模块、巡检管理模块、病害模块、结构预警前台用户界面模块和监测和分析数据库、资料数据库、系统操作记录数据库、分析结果和报告报表数据库；

其中，所述的基于工业以太网的跨海悬索桥结构监测系统通过现场设备对桥梁结构数据进行实时采集、数据采集后通过通讯光缆设备传送到所述监控中心，由所述数据传输处理与控制模块进行数据的解算、传输控制操作后上传到数据实时显示、预警模块进行实时展示，并在实时展示的过程中实现实时数据预警功能；

经过处理的实时监测数据存入监测和分析数据库存储，所述3D动画模型设备管理模块生成桥梁的3D模型，并接收上传的处理过的GPS数据，实现大桥GPS位移监测以及大桥3D模型的位移变化展示，GPS位移数据也会被发送到监测和分析数据库存储；

外场上传的视频监测信号经过处理后传送到视频服务模块进行处理、展示工作。在结构实时监测数据被上传进监测和分析数据库中后，结构安全评估模块会根据具体功能要求从其中读取数据库并根据数据及其预先设定的桥梁常用算法进行解算完成对大桥状况的评估工作，并将结果发送到分析结果和报告报表数据库，并且可以从数据库中读取历史评估结果。

巡检管理模块用于辅助管养单位的以人工方式进行日常巡检工作，其采集到的信息以及巡检任务相关数据被存储在资料数据库中。病害管理模块适用于对巡检过程中发现病害的管理工作。

系统所有数据经过整合后在结构预警前台用户界面模块中进行显示，包括报警信息和系统错误信息的系统的管理系统人员信息、系统日志被发送到系统操作记录数据库进行记录。

所述3D动画模型设备管理模块以三维动画的形式直观的显示整个系统各个传感器、供电设备以及通信设备的数据和相关静态和动态资料，并利用GPS技术来完成对桥梁关键构件实时位移的测定；

所述3D动画模型设备管理模块与数据传输、处理与控制的相关模块在监控中心的同一台服务器中。3D动画模型设备管理模块在启动时会自动启动数据传输、处理、控制相应功能模块。

所述数据传输、处理与控制模块直接与远程数据采集终端对接，大桥现场所有传感器数据通过光纤网络进入所述数据传输、处理与控制模块，实现原始测试数据的传输、显示、预处理以及对远程数据采集终端的控制功能。