[發明專利]一種橋梁載荷工況的抓拍裝置

有效

• 申請號: 201410145863.8
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103940409A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 屈戰輝;楊利峰;高文武;曾有全;毛慶洲;郭敏;黃元庫;徐克強
• 申請（專利權）人: 郭敏;曾有全
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01B11/16;H04L29/08
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明屬于力學測量技術領域，涉及一種可用于橋梁、大壩、結構件等目標的位移和形變測量技術，特別是一種用于橋梁工況變形的實時圖像記錄裝置。

背景技術

橋梁、大壩、結構件等目標的變形主要包括靜態變形和動態變形，靜態變形是指地基下陷、傾斜和應力松弛等變化很慢的變形，動態變形是指由于風、溫度、地震及交通負載引起的短期變形，其參數監測對于目標的安全評估分析具有重要的作用。世界上很多國家都投入了很大的人力物力，進行橋梁變形測量技術的研究。

目前橋梁的變形監測的參數主要包括撓度、應變和振動，在參數監測的同時實現橋梁的圖像實時記錄，對于直觀地發現較大形變及分析原因具有重要的意義。

但是在實際應用中存在著以下問題：（1）圖像實時記錄數據難以與其他傳感器數據精確同步，給后續數據的處理和分析帶來困難；（2）橋梁變形的監測屬于長期行為，而圖像實時記錄會產生大量的數據，會給后續數據存儲和數據傳輸帶來壓力，急需要一種既能滿足對動態大范圍形變的全過程記錄，又能節省數據資源的裝置。

發明內容

本發明提出了一種橋梁載荷工況的抓拍裝置，一方面對圖像記錄系統的和其他傳感器的數據加入時間標示碼，便于對橋梁參數的同步整體分析；同時利用荷載參數傳感器的結果對橋梁的動態變形和靜態變形進行識別，并控制對應的圖像記錄系統的采集記錄頻率，兼顧了對動態變形的精細參數監測和對靜態變形的長期完整監測，節省了數據資源。

本發明的技術內容如下：

一種橋梁荷載工況的抓拍裝置，包括GPS系統、無線S輸出終端、圖像記錄系統、荷載參數傳感器和數據處理控制系統；其中數據處理控制系統包括時基單元、時源數據融合單元、數據處理單元和觸發脈沖輸出單元；時基單元與GPS系統相聯，為圖像數據提供時間基準；時源數據融合單元分別與無線輸出終端和圖像記錄系統的數據輸出端相聯，時源數據融合單元按照時基單元提供的時間基準，對圖像記錄系統的數據處理后，加上時間標示碼，并經無線傳輸終端輸出；數據處理單元與外置的荷載參數傳感器相聯，對上述傳感器信號進行分析、觸發閾值判斷和處理；觸發脈沖輸出單元與圖像記錄系統的觸發端相聯，并根據數據處理單元的結果輸出觸發脈沖，驅動圖像記錄系統。

其中時基單元通過GPS輸出的PPS對高穩晶振輸出的秒脈沖邊沿進行相位自校準，獲取精確的時間起始時刻。

其中荷載參數傳感器包括撓度傳感器、應變傳感器、振動傳感器中的一種或幾種，無線傳輸終端為GPRS系統、無線3G傳輸系統或者RF系統，圖像記錄系統為CCD或CMOS傳感器。

本發明的技術效果如下：

1、將GPS的時間基準信號引入圖像記錄系統，為每幀數據加上時刻標示碼，實現了圖像數據精確同步，為后續圖像數據和其他傳感器數據的融合、后續同步數據處理和分析提供了基準。

2、通過對外界的撓度傳感器、應變傳感器、振動傳感器等荷載參數傳感器的信號進行采集、分析和閾值判斷，確定是否為動態變形，并根據結果輸出觸發信號，驅動圖像記錄系統按照不同的時間分辨率工作，確保了對橋梁動態變形的合理監測，并具有節省數據資源，減小無線數據傳輸和數據存儲備份的壓力的效果。

3、本發明采用GPS輸出的PPS對高穩晶振的輸出時鐘進行自校準的方法，獲得了精確的時間起始時刻，提高了時間基準的長期穩定度。

附圖說明

圖1為本發明橋梁荷載工況的抓拍裝置原理圖；

圖2為本發明時基單元中相差檢測電路原理圖；

圖3為本發明橋梁荷載工況的抓拍裝置的工作流程。

附圖標記如下：1—GPS系統；2—無線傳輸終端；3—撓度傳感器；4—應變傳感器；5—振動傳感器；6—數據處理控制系統；7—圖像記錄系統；8—高穩晶振。

具體實施方式

如圖1所示，本發明用于橋梁荷載工況的抓拍裝置包括GPS系統1、GPRS無線輸出終端2、圖像記錄系統7、荷載參數傳感器和數據處理控制系統6，其中荷載參數傳感器包括撓度傳感器1、應變傳感器2、振動傳感器3或其他傳感器，圖像記錄系統7為CCD或CMOS傳感器。

數據處理控制系統6包括時基單元、時源數據融合單元、數據處理單元和觸發脈沖輸出單元；其中的時基單元與GPS系統1相聯，為圖像數據提供時間基準。

其中時基單元為基準時間建立單元，其與GPS和高穩晶振相聯，由高溫晶振提供振蕩基準時鐘，產生設定的頻率的內同步信號，同時獲取GPS的時間信號。