[发明专利]一种基于云平台的桥梁安全检测系统

权利要求书

1.一种基于云平台的桥梁安全检测系统，其特征在于：包括承载获取模块、通行量检测模块、环境温度采集模块、河流参数采集模块、参数影响调度处理模块、附加负载量分析模块、裂纹图像采集模块、裂纹处理模块、裂纹演变构建模块、管理服务器、预警推演模块和桥梁安全监管终端；

所述承载获取模块用于调取待检测桥梁在建造时的桥面可承受的承载力、桥面对桥墩的压力以及桥墩的承载力，并将调取的待检测桥梁的桥面可承受的承载力、桥面对桥墩的压力以及桥墩的承载力发送至管理服务器，将桥面可承受的承载力发送至附加负载量分析模块；

所述通行量检测模块安装在桥梁上，通行量检测模块用于检测固定监测周期内车辆通过桥梁时的车辆的行驶车速、车辆重量以及通过桥梁前端和后端时的车辆数量，并将检测的通过桥梁的车辆行驶车速、车辆重量以及通过桥梁前端和后端时的车辆数量发送至附加负载量分析模块；

所述附加负载量分析模块用于接收通行量检测模块发送的通过桥梁的车辆行驶车速、车辆重量以及通过桥梁前端和后端时的车辆数量，判断车辆在通过桥梁时的行驶车速是否超过设定的桥梁安全车速，若大于设定的桥梁安全车速，则发送预警信息至车辆报警器，并根据通过桥梁前端和后端时的车辆数量，统计相邻输出车辆时间段内停留在桥面上的车辆数量，以统计相邻输出时间段内附加车辆对桥面的压力，附加负载量分析模块根据车辆重量以及通过桥梁前、后端面时的车辆数量和相邻输出时间段内附加车辆对桥面的压力且接收承载获取模块发送的桥面可承受的承载力，分析附加车辆通行危险影响系数，并将附加车辆通行危险影响系数发送至管理服务器；

其中，所述附加车辆通行危险影响系数的计算公式为ψ_s表示为第s个固定监测周期内桥面对应的附加车辆通行危险影响系数，λ表示为桥面承重危险因子，等于1.829，p_h表示为车辆在第s个固定监测周期内桥梁后端统计的车辆数量，桥梁后端统计的车辆数量等于相邻输出时间段的数量加1，Mp_s表示为第p个相邻输出时间段内桥面上车辆对桥面的附加压力，表示为第s个固定监测周期中所有相邻输出时间段内桥面上车辆对桥面的附加压力所对应的附加压力最大的附加压力数值，F_桥面表示为桥面可承受的承载力；

所述环境温度采集模块用于实时监测桥梁所在环境中的温度，对采集的当天环境温度进行分析，提取当前环境中的最高温度、最低温度，并将提取的桥梁每天的环境中的最高温度、最低温度以及最高温度和最低温度对应的时间点发送至参数影响调度处理模块；

所述河流参数采集模块安装在桥墩上，用于实时采集桥墩位于河水内的深度、水流速度以及水流对桥墩的冲击力，并将采集的桥墩位于河水内的深度、水流速度以及水流对桥墩前端面的冲击力大小分别发送至裂纹存储数据模块和参数影响调度处理模块；

所述参数影响调度处理模块用于接收环境温度采集模块发送的桥梁每天的环境中的最高温度、最低温度以及最高温度和最低温度对应的时间点，并根据接收的每天中的最高温度和最低温度统计当天中的最高温度差，并根据最高温度和最低温度对应的时间点，统计每天的温度变化速率，并接收河流参数采集模块发送的桥墩位于河水中的深度、水流速度以及水流对桥墩周侧的冲击力大小，并根据桥墩位于河水中的深度从裂纹存储数据模块中提取各水位深度等级对应的上、下限水流速度和水流对桥墩前端面的上、下限冲击力，并将检测的水流速度与该水位深度等级对应的上、下限水流速度进行对比，判断水流危险系数，并统计该固定监测周期内在各水位深度等级下各水流危险系数对应的累计时长，同时，将桥墩前端面对应的冲击力与该水位深度等级对应的前端面的上、下限冲击力进行对比，判断冲击力危险系数，统计该固定监测周期内在各水位深度等级下的各冲击力危险系数对应的累计时长，参数影响调度处理模块根据桥墩所在的水流流速以及桥墩所受的冲击力大小，统计河流环境摧毁影响系数，并将固定监测周期内的每天的温度变化速率以及桥墩在固定监测周期内河流环境摧毁影响系数发送至管理服务器；

所述裂纹图像采集模块包括若干摄像头，分别安装在桥面、桥台以及桥墩处，用于以固定监测周期对桥梁的桥面、桥台以及桥墩进行全面的裂纹图像采集，并将采集的各处裂纹图像发送至裂纹处理模块；

所述裂纹处理模块用于接收裂纹图像采集模块发送的桥梁各处的裂纹图像，提取各裂纹图像对应的编号，并根据各裂纹图像对应的不同编号对裂纹图像进行划分，将同一编号的裂纹图像进行归类，且对采集的各编号的裂纹图像进行预处理，提高裂纹图像的清晰程度，并将经预处理后的各编号的裂纹图像发送至裂纹演变构造模块；

所述裂纹演变构造模块用于接收裂纹处理模块发送的经预处理后的各编号的裂纹图像，对裂纹图像进行特征提取，判断是否具有裂纹特征，并根据裂纹特征进行长度、宽度统计，将统计的该裂纹长度和宽度分别与设定的各裂纹长度等级、宽度等级进行对比，确定该编号下的裂纹长度等级和裂纹宽度等级，并依次对各编号下的裂纹图像进行裂纹长度和宽度等级，并将统计的各编号下的裂纹长度等级和宽度等级发送至裂纹存储数据模块，同时，将各编号下的裂纹图像所对应的裂纹长度和宽度数值以及裂纹长度等级和裂纹宽度等级分别发送至管理服务器；

裂纹存储数据模块用于存储各裂纹对应的特征以及各裂纹长度等级对应的长度范围、各裂纹宽度等级对应的裂纹宽度范围，用于存储河流参数采集模块发送的桥墩位于河水中的深度、水流速度以及水流对桥墩前端面的冲击力大小，另外，存储各水位深度等级对应的水位深度范围、各水位深度等级对应的上、下限水流速度和水流对桥墩前端面的上、下限冲击力，以及管理服务器发送的桥面可承受的承载力、桥面对桥墩的压力以及桥墩的承载力，所述水位深度等级分别为H1、H2、H3、H4、H5；

所述管理服务器用于接收承载获取模块发送的桥面可承受的承载力、桥面对桥墩的压力以及桥墩的承载力，并将接收的桥面可承受的承载力、桥面对桥墩的压力以及桥墩的承载力存储至裂纹存储数据模块，接收附加负载量分析模块发送的各固定监测周期内的附加车辆通行危险影响系数，接收参数影响调度处理模块发送的各固定监测周期内的每天的温度变化速率以及桥墩在固定监测周期内河流环境摧毁影响系数，并接收裂纹演变构造模块发送的各编号下的裂纹图像所对应的裂纹长度和宽度数值以及裂纹长度等级和裂纹宽度等级，提取第s个以及第s+1个固定监测周期内的各编号下的裂纹图像所对应的裂纹长度和宽度数值以及裂纹长度等级和裂纹宽度等级，以及前s个固定监测周期内的附加车辆通行危险影响、每天的温度变化速率以及桥墩在固定监测周期内河流环境摧毁影响系数，并根据以上参数统计桥梁在当前环境参数的影响下的裂纹变化影响系数，管理服务器将统计的裂纹变化影响系数分别发送至预警推演模块和桥梁安全监管终端；

其中，所述河流环境摧毁影响系数的计算公式为，φ_s表示为河流环境对桥墩在第s个固定监测周期内的河流环境摧毁影响系数，e是自然数，η_sj表示为桥墩在第s个固定监测周期内第j个水位深度等级对应的流速影响因子，水位深度等级与该水位深度等级对应对应的流速影响因子呈正比，γ_sj表示为桥墩在第s个固定监测周期内第j个水位深度等级对应的冲击力影响因子，水位深度等级越大，该水位深度等级对应对的冲击力影响因子呈正比，T_阈表示为设定的时间阈值，B1、B2和B3分别表示为桥墩前端面所受的冲击力与上、下限冲击力对比后所对应的不同冲击力危险系数，T_sjB1、T_sjB2和T_sjB3分别表示为第s个固定监测周期内第j个水位深度等级下各冲击力危险系数所对应的累计时长，A1、A2和A3分别表示为桥墩所在的河水中的水流速度与上、下限水流速度对比后所对应的不同水流危险系数，T_sjA1、T_sjA2和T_sjA3分别表示为第s个固定监测周期内第j个水位深度等级下各水流危险系数所对应的累计时长；

所述预警推演模块用于接收管理服务器发送的裂纹变化影响系数，并预估推演桥梁以当前裂纹变化影响系数从当前桥梁裂痕状态到不可通行状态下的裂纹阈值所对应的预计通行预警时间，并预计通行预警时间发送至桥梁安全监管终端；

所述桥梁安全监管终端用于接收预警推演模块发送的桥梁上裂纹的预计通行预警时间以及管理服务器发送的各固定监测周期内的裂纹影响系数，并进行显示。