[发明专利]一种桥梁实时监测系统

说明书

技术领域

本发明属于力学测量技术领域，涉及一种可用于桥梁、大坝、结构件等目标的位移和形变测量技术，特别是一种用于桥梁变形的参数和图像实时监测系统。

背景技术

桥梁、大坝、结构件等目标的变形主要包括静态变形和动态变形，静态变形是指地基下陷、倾斜和应力松弛等变化很慢的变形，动态变形是指由于风、温度、地震及交通负载引起的短期变形，其参数监测对于目标的安全评估分析具有重要的作用。世界上很多国家都投入了很大的人力物力，进行桥梁变形测量技术的研究。

传统的桥梁变形检测的仪器有百分表、千分表、加速计、水准仪、经纬仪等。目前，这些仪器在桥梁验收、定期检测中仍然广泛使用，但是需要专业技术人员，费时、费力，人为误差大，远远不能实现在线、实时、自动、智能测量。近年来，信息技术的蓬勃发展大大带动了桥梁变形测量技术的发展，涌现了许多新技术和新方法，比如激光位移法和GPS(Global Position System)定位测量法。激光位移仪能实现亚毫米的位移测量，但是量程仅能达到数十厘米，不能满足跨距较大的用于桥梁大变形的测量，其垂直位移可达米级；GPS定位测量法可实现实时在线测量桥梁的大变形，但是其精度智能达到厘米级，且费用高昂，限制了其推广应用。

此外在应用中还存在着以下问题：（1）传感器数量种类多，难以实现各类输出数据的精确同步，给后续数据的融合、处理和分析带来困难；（2）桥梁变形的监测属于长期，加上传感器数量较多，为了节约数据资源，减小无线数据传输和数据存储备份的压力，需要对静态变形进行低时间分辨力的长期监测，同时对动态变形进行高时间分辨力的短期集中监测，但是现有的监测系统难以实现上述的控制，造成了数据资源的浪费或者难以达到对特殊事件的高时间分辨力测量；3）图像实时记录会产生大量的数据，会给后续数据存储和数据传输带来压力，同样急需要一种既能满足对动态大范围形变的全过程记录，又能节省数据资源的装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种桥梁实时监测系统，在桥梁上安装了环境检测传感器、流量检测传感器、结构检测传感器和用于桥梁整体形貌监测的抓拍像机，并对各个传感器和像机进行时间同步控制处理，为数据加上时间标记；同时通过对结构检测传感器的信号阈值判断，控制抓拍像机工作，识别动态变形事件，实现了对突发时间的完整记录。此外本发明采用了先进的集成式位移传感器，大大提高了测量精度，并具有结构简单可靠、二维实时测量、测量量程大等特点。

本发明的技术内容如下：

一种桥梁实时监测系统，包括核心控制处理模块和与核心控制处理模块联接的环境检测传感器单元、流量检测传感器单元、结构检测传感器单元、抓拍像机、GPS授时单元和无线数据传输单元；

核心控制处理模块包括中央控制单元和与中央控制单元联接的数据采集单元、同步触发控制单元和数据处理单元；

数据采集单元用于获取环境检测传感器单元、流量检测传感器单元和结构检测传感器单元的传感器数据；

同步触发控制单元按照GPS授时单元提供的时基信号，按设定的频率同步触发数据采集单元对传感器信号进行采集；

数据处理单元用于传感器信号的分析、处理和抓拍像机的触发阈值判断，并按照GPS授时单元提供的时基信号，对传感器数据和抓拍像机的图像数据进行处理，加上时间标示码；

中央控制单元根据数据处理单元的触发阈值判断结果驱动抓拍像机工作，并将处理后的传感器数据和像机数据经无线数据传输单元传出。

上述桥梁实时监测系统中，环境检测传感器单元包括温度传感器、风速传感器、雨量传感器中的一种或几种组合。

上述桥梁实时监测系统中，流量检测传感器单元包括地感传感器、红外传感器、称重传感器中的一种或几种组合。

上述桥梁实时监测系统中，结构检测传感器单元包括位移传感器、应变传感器、振动传感器中的一种或几种组合。

上述桥梁实时监测系统中，位移传感器包括在被测量目标上设定的靶标和在远距离处设置的远程位移传感器，所述的远程位移传感器设置在变形可忽略的固定支点上。

远程位移传感器包括光学镜头、图像传感器、核心控制功能单元、处理存储单元、触发控制单元和数据输出单元，其中

光学镜头瞄准被测量目标上设置的靶标；

图像传感器为CCD或CMOS传感器，用于获取被测量目标的图像；

触发控制单元用于提供远程位移传感器所需的触发信号；

数据输出单元与处理存储单元联接，用于图像数据的发送；