[發明專利]一種正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測系統和方法

有效

• 申請號: 201410129006.9
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103944970B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 程斌;湯維力
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G01N21/00;G01N27/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測方法，其特征在于，所述方法采用正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測系統，所述系統包括原位檢測裝置、無線網關以及遠程控制設備；其中：

所述原位檢測裝置包含斷裂線組件、通路檢測器和無線終端；斷裂線組件由雙向正交排布的光纖或電阻斷裂線組成，并粘貼于正交異性鋼橋面板的疲勞開裂敏感區域或已有裂紋尖端前方區域；通路檢測器與斷裂線組件相連，并按照無線終端的指令對每根光纖或電阻斷裂線的連通或斷裂情況進行檢測；

所述無線網關包含Zigbee網關模塊和GPRS網關模塊；Zigbee網關模塊與無線終端之間組成Zigbee近距離無線傳輸網絡，將來自Zigbee網關模塊的外部監測指令轉化成激勵信號傳遞給通路檢測器，同時將裂紋檢測數據返回給Zigbee網關模塊；

所述遠程控制設備包含遠程服務器和遠程計算機；GPRS網關模塊與遠程服務器之間采用GPRS遠距離通訊，將遠程控制指令從遠程服務器傳遞至各無線終端，同時也將裂紋檢測數據從無線終端傳送至遠程服務器，遠程計算機從遠程服務器獲取裂紋檢測數據并對裂紋檢測數據進行處理，實現正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測；所述遠程計算機將監測指令直接發送至遠程服務器，并從遠程服務器獲取裂紋檢測數據，然后分析數據得到裂縫的擴展角度、長度與速率，并進一步形成裂紋分布圖和裂紋監測報告；

所述系統既能用于未開裂橋面板的疲勞裂紋萌生監測，也能用于鋼橋面板已有疲勞裂紋的擴展情況監測；當用于未開裂鋼橋面板的潛在裂紋萌生監測時，將斷裂線組件粘貼在疲勞開裂敏感區域，所述敏感區域包括縱肋與面板連接焊縫、縱肋與橫隔板連接焊縫、橫隔板與面板連接焊縫、縱肋對接焊縫的鋼板表面；對于已經開裂的正交異性鋼橋面板，將光纖斷裂線組件粘貼在裂紋尖端前方區域的鋼板表面；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：對于未開裂的正交異性鋼橋面板，將斷裂線組件粘貼在疲勞開裂敏感區域的鋼板表面；對于已經開裂的正交異性鋼橋面板，將斷裂線組件粘貼在裂紋尖端前方區域的鋼板表面；

步驟2：將通路檢測器連同無線終端一并粘貼在斷裂線組件附近，并形成連接通路；

步驟3：將集成有Zigbee網關模塊和GPRS網關模塊的無線網關固定在正交異性鋼橋面板內部中間位置；

步驟4：利用內置電池啟動通路檢測器、無線終端和無線網關，實現Zigbee及GPRS無線網絡連接成功；

步驟5：通過遠程計算機發送裂紋監測指令；

步驟6：遠程計算機接收裂紋檢測數據，包括斷裂線組件的斷裂位置編號和斷裂時間，并分析數據得到裂縫的擴展角度、長度與速率，并進一步形成裂紋分布圖和裂紋監測報告；

所述Zigbee網關模塊能同時與254個無線終端建立Zigbee拓撲網絡；

所述Zigbee網關模塊與無線終端的最遠通訊距離為2km，可在全橋范圍內靈活布置無線網關的位置。

2.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測方法，其特征在于，所述通路檢測器接收無線終端的指令，以一定時間間隔自動檢測并記錄斷裂線組件的斷裂位置和斷裂時間，并將檢測數據傳遞至無線終端。

3.根據權利要求1所述的一種正交異性鋼橋面板疲勞裂紋遠程監測方法，其特征在于，所述光纖斷裂線組件的大小根據檢測區域范圍進行定做，光纖或電阻斷裂線的數量和間距按照檢測精度要求進行調整。