[发明专利]一种自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统及检测方法

说明书

本发明属于桥梁应力检测技术领域，公开了一种自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统及检测方法，所述自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统包括：综合环境能量采集模块、能量收集存储模块、能量转换模块、信号处理及发送模块、应力预估模块、应力检测模块、应力数据获取模块、数据传输模块、移动终端模块、中央控制和处理模块。本发明通过应力检测系统将太阳能、桥梁振动能、风能转换为电能，通过能量收集存储模块对电能进行存储，实现系统自供电，解决桥梁上通过有线电对桥梁应力检测系统进行供电的问题；应力传感器采用石墨烯为敏感栅极材料，可以增加对桥梁振动变化的感知能力，与移动终端模块相连接可以方便维护人员远程监测桥梁的安全状况。

技术领域

本发明属于桥梁应力检测技术领域，尤其涉及一种自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统及检测方法。

背景技术

目前，桥梁安全是关系到国家安全，人民生命，财产安全的重点问题。随着经济的发展，桥梁建设变得频繁，建设的规模也变得越来越大型化，而由于种种原因，近些年，桥梁事故发生的频率也变得越来越高，造成桥梁事故的因素也比较复杂，有部分是因为桥梁设计问题和施工问题，还有部分原因是桥梁的使用年限长，桥梁需要长时间承受荷载，桥梁材料不可避免的发生老化和损伤。

桥梁检测的常规定期检测包括桥面系检测、上部结构检测和下部结构检测。通常使用的方式是人工巡检。但是人工巡检人力成本过高，并且检测结果受限于人工的个人水平，难以得到稳定的检测结果。而人工无法实时对桥梁进行检测，无法预测桥梁的裂隙风险，由于桥梁结构的特殊性，直接采用有线电源进行供电会比较困难。因此，亟需一种新的、成本低、检测精度高的桥梁应力检测系统及检测方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有人工巡检方法人力成本过高，并且检测结果受限于人工的个人水平，难以得到稳定的检测结果。

(2)现有人工巡检方法无法实时对桥梁进行检测，无法预测桥梁的裂隙风险，由于桥梁结构的特殊性，直接采用有线电源进行供电会比较困难。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统及检测方法，尤其涉及一种基于综合环境能量采集的自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统及检测方法。

本发明是这样实现的，一种自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统，所述自供电的高灵敏度的桥梁应力检测系统包括：

综合环境能量采集模块，与中央控制和管理模块连接，用于通过综合环境能量采集设备采集环境中存在的太阳能、桥梁振动能以及风能；

能量收集存储模块，与中央控制和处理模块连接，用于通过能量收集存储设备将采集到的太阳能、桥梁振动能以及风能进行存储；

能量转换模块，与中央控制和处理模块连接，用于通过能量转换装置将收集存储到的太阳能、桥梁振动能以及风能转换得到电能，包括：

获取所述桥梁应力检测系统中多种类型的能量转换装置的剩余能量E(t)：

其中，E_j(t)为设备j在时刻t的剩余能量，m为分布式发电区域待统一管理的总设备数；将m台设备的使用时长，即下次更换时间T_change记为：

其中，T_change为设备j下次更换时间；

预先设置m台设备的最大更换时间间隔T_interval，则m台设备的最早更换时间T_f为：