[實(shí)用新型]基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320053977.0
• 申請(qǐng)日: 2013-01-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203243364U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尤婷;李培江;呂梅蕾;周暉;江鴻;陳育民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 衢州學(xué)院
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

橋梁建設(shè)和維護(hù)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在國(guó)家建設(shè)和人民生活中發(fā)揮著重要作用，橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性受到人們的高度重視，在現(xiàn)代橋梁工程領(lǐng)域中有關(guān)大型橋梁的健康監(jiān)測(cè)、安全評(píng)估以及壽命預(yù)測(cè)等問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前橋梁工程界和民用公益工程領(lǐng)域的一個(gè)新的熱點(diǎn)技術(shù)。?

由于橋梁工程結(jié)構(gòu)的特殊性，其一旦建成投入使用后，除了材料自身性能會(huì)不斷退化、老化外，還會(huì)受到車(chē)輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為等因素作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有不同程度的自然損傷和突然損傷。在美國(guó)，至少兩年要對(duì)約57.5萬(wàn)座橋梁進(jìn)行一次檢測(cè)，據(jù)FHA（Federal?Highway?Administration）統(tǒng)計(jì)約40%的橋梁存在缺陷；1990年英國(guó)運(yùn)輸部抽樣調(diào)查過(guò)200座混凝土公路橋，調(diào)查結(jié)果表明大約30%的橋梁運(yùn)營(yíng)條件不良；至2006年末，我國(guó)已經(jīng)擁有公路橋梁53.36萬(wàn)座，但是我國(guó)公路橋梁安全隱患問(wèn)題尤為突出。在2007年至2011年5年間，全國(guó)已經(jīng)有至少17座大橋發(fā)生垮塌事故，共造成200余人傷亡。僅2011年出現(xiàn)的大橋垮塌事故就有9起之多。?

一系列令人觸目驚心的橋梁坍塌事故，提醒我們必須要高度重視橋梁的健康檢測(cè)與安全評(píng)估，及危橋的損傷檢測(cè)和監(jiān)控，爭(zhēng)取消除隱患。所以對(duì)橋梁健康狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，掌握其健康狀況是有非常?重要的意義。橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)也就成為橋梁結(jié)構(gòu)安全養(yǎng)護(hù)和保障正常使用的主要技術(shù)手段。?

傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)主要存在如下問(wèn)題：?

⑴只能做定期檢測(cè)，只能確定橋梁當(dāng)時(shí)的健康狀態(tài)，不能夠保證在有效保障期間內(nèi)的橋梁安全使用。例如：美國(guó)密西西比河大橋雖然于2005和2006年分別進(jìn)行過(guò)檢查，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何結(jié)構(gòu)性的安全隱患，但還是在2007年發(fā)生了垮塌。因此，需要對(duì)橋梁做出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。?

⑵數(shù)據(jù)傳輸均采用有線電纜方式完成，線路布設(shè)復(fù)雜，接線繁瑣，安裝造價(jià)高，后期的線纜維護(hù)所耗的時(shí)間和精力巨大，應(yīng)用上有較大局限性；監(jiān)測(cè)傳輸距離太遠(yuǎn)，對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)中的很多傳感器微弱信號(hào)造成數(shù)據(jù)失真；采集速度慢，數(shù)據(jù)接口和系統(tǒng)整合能力差；這種串行集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很大程度上影響系統(tǒng)的處理速度、系統(tǒng)的可靠性和靈活性，不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)缺乏真實(shí)性。因此，需要對(duì)橋梁做出無(wú)線的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。?

⑶只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)檢測(cè)，同時(shí)需要封閉交通，影響正常的交通運(yùn)行。因此，需要安裝具有無(wú)線、遠(yuǎn)程傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)，將現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變、撓度等值進(jìn)行遠(yuǎn)程、無(wú)線、實(shí)時(shí)的傳輸，傳輸給監(jiān)控中心。發(fā)明內(nèi)容?

基于以上傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的各個(gè)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其能夠在不影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)觀測(cè)累積損傷狀態(tài)，可對(duì)服役期間的橋梁安全狀況進(jìn)行長(zhǎng)期遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)。?

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：?

一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器終端節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、雙匯集節(jié)點(diǎn)的3G網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)；其中，?

所述傳感器終端節(jié)點(diǎn)包括應(yīng)變傳感器、傾角傳感器、加速度傳感器和用于依照感知層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，處理采集應(yīng)變與加速度參數(shù)并發(fā)送信息至匯集節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)的第一微控制器單元；?

所述中繼節(jié)點(diǎn)包括：用于為節(jié)點(diǎn)的正常工作及射頻電路工作提供所需電源的第一供電單元；用于依照感知層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，接收傳感器終端節(jié)點(diǎn)無(wú)線方式發(fā)送來(lái)的應(yīng)變與加速度信息，然后再以無(wú)線通訊的方式轉(zhuǎn)發(fā)至匯集節(jié)點(diǎn)的第二微控制器單元；?

所述雙匯集節(jié)點(diǎn)的3G網(wǎng)關(guān)包括2個(gè)匯集節(jié)點(diǎn)，所述匯集節(jié)點(diǎn)包括：用于為節(jié)點(diǎn)的正常工作及射頻電路工作提供所需電源的第二供電單元；用于提供3G網(wǎng)關(guān)與第三微控制器單元正常工作提供所需電源的第三供電單元；用于通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)接入Internet并為數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中心提供通路的3G電路單元；用于接收匯集節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳送的數(shù)據(jù)，并通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的第三微控制器單元；?

所述傳感器終端節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、匯集節(jié)點(diǎn)之間無(wú)線通信連接。?

進(jìn)一步，所述傳感器終端節(jié)點(diǎn)還包括用于為節(jié)點(diǎn)的正常工作及射頻電路工作提供所需電源的第四供電單元；用于為應(yīng)變傳感器輸出的微弱電壓提供放大與降噪處理的第一調(diào)理單元；用于為調(diào)理單元正常工作提供所需電源第五供電單元；用于依照感知層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，處理采集應(yīng)變與加速度參數(shù)并發(fā)送信息至匯集節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)的第四微控制器單元。?