[發明專利]基于物聯網技術橋梁健康監測系統

無效

• 申請號: 201010604540.2
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102096763A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 江祥林;曾國良;易漢斌
• 申請（專利權）人: 江西省交通科學研究院;江西省交通運輸技術創新中心
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01M99/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明屬于橋梁結構工程領域，具體的講是一種基于物聯網技術的對大型復雜橋梁結構的健康監測系統。

背景技術

橋梁建成后隨著運營時間的推移，大橋各構建將面臨受到各種損傷及內力狀態的改變，相應橋梁的剛度和承載能力就會出現不同程度的衰減，這些損傷和內力狀態的改變如果能夠被預先被警告獲知，并且及時進行適當的調整、維護、維修就不會危及橋梁結構的運營安全，否則將可能導致災難性事故。

為力求避免災難性事故的發生，實時掌控大橋的安全使用狀態，輔助大橋管養維護，構建一個技術先進、措施合理、實用經濟、易于管理、開放兼容、符合九江長江大橋橋梁結構健康監測與安全監控預警系統（簡稱結構監測預警系統）是十分必要的。

運營期橋梁的健康監測理念起源于上世紀80年代初的美國，由于該理念與日益迫切的現代橋梁養護技術發展的需求相匹配，隨后二十年來在歐、美、日等橋梁強國的運營養護管理系統中得到了迅速的發展和推廣，并于上世紀九十年代中期進入我國香港特別行政區的橋梁建設和養護管理領域。2000年，香港路政署率全國之先依托歐、美、日國家的橋梁結構設計、監測技術以及高等院校的科研實力，在香港青嶼干線上的青馬、江九、涉水門大橋上首先構建了風與結構健康監測系統（英文統稱WIND?AND?STRUCTURE?HEALEHY?MONITORING?SYSTEM,簡稱WASHMS系統）。由于此項目系統的構建，國際結構健康監測學會規范與標準委員會、國際結構控制與監測學會、美國土木工程師學會結構控制與監測分委員會聯合香港路政署委托此工程首次在中國召開了橋梁結構健康監測技術國際研討會，并對其有效的成果進行了全球范圍的推廣和應用。WASHMS系統隨大橋主題工程建成投入運營以來不斷補充完善，為香港地區積累了諸多橋梁實測的環境和結構響應資料，為后續十號干線昂船洲大橋和深港西部通道深圳灣大橋的設計、建設和安全監測以及養護運營管理提供了諸多實用、可參考的資料。

2000年后，特大橋的健康監測理念開始進入內陸橋梁界并日益引進國家和行業主管部門的高度重視，自英國STRAINSTELL公司獨立為江蘇長江江陰大橋承建結構安全監測系統后，國內通過幾年的經驗和教訓，自2003年開始，獲國家及相關行業主管部門的批準，新建和在建的特大型橋梁開始在設計、建設期結合運營期特大型橋梁結構的養護、維修（護）管理的實際需求，同步考慮研發、構建橋梁結構健康監測及安全監控預警系統。截至到現在，國內各行業公路橋梁、城市道路橋梁部門還未有正式的橋梁監測規范或標準出臺供遵循。

隨著現代物聯網技術和傳感測試、信號分析、遠程智能控制、計算機技術、危險性分析、結構計算等技術的迅猛發展，進行設計與實施大橋結構監測報警系統已經有了可能。本發明提出基于物聯網技術的橋梁結構健康監測系統就是建立在物聯網技術和橋梁工程技術的基礎之上的。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于物聯網技術對大型復雜橋梁工作狀態進行實時監測和評估，以保證橋梁結構在復雜環境荷載和車輛荷載作用下保持結構安全和交通順暢的健康監測系統。

本發明分為三部分：（1）數據采集層，負責傳感器數據采集、視頻數據采集以及數據庫維護與管理；（2）業務邏輯層，負責完成系統各個業務功能的實現，包括：數據查詢與監測、數據統計與分析、信號處理、橋梁結構安全預警、損傷識別分析、結構健康分析、視頻監控等；（3）系統表現層，系統以Windows程序或Web程序的方式呈現。其特點是：傳感系統采集到的環境、荷載和結構響應信息通過采集通信模塊實時的傳輸到數據采集服務器，并實時存儲到數據庫服務器進行存儲和備份，應用服務器實時讀取數據庫數據，并調用數據統計分析模塊、橋梁安全預警處理模塊、橋梁動力學分析模塊、損傷識別模塊和結構健康評估模塊對數據進行實時分析和評估，實時判別結構的健康狀態，并進行評估和預警，保證大橋的結構安全和交通順暢。

??本發明基于物聯網技術橋梁健康監測系統，具體的技術方案為：由數據采集層、業務邏輯層和系統三部分組成的信息系統，數據采集層由傳感器采集系統通過通信模塊將數據傳輸到服務器存儲系統，并在應用服務器中開展業務邏輯分析，進行數據的實時統計分析、安全預警、動力分析、損傷識別和健康評估，并提供系統配置管理、數據安全、傳輸、查詢與下載功能，并通過internet在系統表現層中提供給客戶端隨時隨地的進行查詢和管理；數據采集層包括傳感器系統，數據采集服務器，通信模塊，其中傳感器系統通過通信模塊與數據采集服務器相連，業務邏輯層內置在應用服務器和數據庫服務器內并與internet連接。