[實用新型]基于地脈動測量的橋墩沖刷監測系統

有效

• 申請號: 201420843223.X
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN204286386U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 江勝華;呂高;江文華;李偉清;汪時機
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 黎昌莉

技術領域

本實用新型涉及一種橋梁安全監測領域，特別涉及一種基于地脈動測量的橋墩沖刷監測系統。

背景技術

隨著水文現象的變化，橋梁沖刷對橋梁的破壞呈現突發性和偶然性，極易造成危及生命財產的破壞，橋梁服役期間的沖刷分析需要依靠測試手段。

傳統的橋梁沖刷深度測量主要依靠人工檢測，但水上作業嚴重威脅著檢測人員的生命安全，且測量的準確性通常依賴檢測人員的操作經驗。近二十年以來，橋梁沖刷監測逐漸受到國內外研究人員和學者的重視，目前正在使用和逐漸發展的沖刷監測方法大致有聲吶、雷達、超聲波等檢測方法，及電磁波時域反射(Time?Domain?Reflectometry,TDR)、光纖光柵等在線監測方法。聲吶、雷達可確定泥沙淤積和沖刷的深度，探測裝置較易安裝，一般用于洪水過后的沖刷檢查，但聲吶和雷達的信號質量非常容易受泥沙顆粒或者水草等物的影響，在洪水期間，水流中含有大量泥沙和其他懸濁物時，監測的信號嚴重衰減，測量準確性大大降低，對于超聲波存在同樣的缺點；另一方面，因聲吶和雷達信號的測試、編譯非常復雜，需要熟練的專業操作人員。TDR應用于橋梁沖刷監測時，通過沖刷導致相應部位的電纜變形甚至破壞，從而感知沖刷，但容易造成信號失真，影響測量結果，另外，將光纖光柵與特定的懸臂梁或其他桿件組合，布置在橋墩附近的河床，光纖光柵雖然直接或者間接地感知泥沙沖刷引起的土壓力變化，但這種方法難以在惡劣服役環境下操作，并在定量方面存在困難。水下浮標和磁性定位環等作為一種沖刷監測技術，由于其監測到相應位置的沖刷后即告失效，缺乏一個長期有效、主動的服役周期。

針對上述之不足，有必要研究一種測量準確度高、服役周期長的可在線監測橋墩沖刷的監測系統及方法。

實用新型內容

為克服上述監測方法和系統所存在的問題，本實用新型要解決的技術問題在于提供一種測量準確度高、在惡劣條件下服役周期時間長的基于地脈動測量的橋墩沖刷監測系統。

與其相應，本實用新型另一個要解決的技術問題是應用上述監測系統進行精準測量、監控橋墩沖刷的方法。

就監測系統而言，包括

-固定式地脈動儀探頭，安裝在橋墩頂端；

-導軌，豎向安裝在橋墩的迎水面上且具有位于水面以下的部分；

-移動式地脈動儀探頭，沿導軌上下移動；

-地脈動儀主機，接收固定式地脈動儀探頭和移動式地脈動儀探頭檢測到的地脈動信息；

-數據處理系統，該地脈動信息處理成橋墩沖刷深度并對橋墩沖刷預警。

隨著地脈動儀的日益發展，基于地脈動微震監測信息的安全評價開始受到有關研究人員的重視，并已應用在地基場地自振頻率等建筑物構筑物的動力特性監測中。地脈動測試儀具有布設方便、測量簡便、不需要人工激振、可在橋梁工程運營的同時進行監測、不影響交通等優點，是一項具有巨大前景的測試技術。本實用新型通過地脈動儀監測的地脈動信息經數據處理系統處理成橋墩沖刷深度并對橋梁進行預警，準確度高、服役周期長。

進一步的，所述固定式地脈動儀探頭和移動式地脈動儀探頭均設有有源射頻識別標簽，所述地脈動儀主機連接有與有源射頻識別標簽相應的射頻識別閱讀器。

射頻識別，RFID(Radio?Frequency?Identification)技術，又稱無線射頻識別，?是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別，它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽，并且閱讀速度極快，大多數情況下不到100毫秒。有源式射頻識別系統的速寫能力也是重要的優點。可用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務。射頻識別包括射頻識別標簽和射頻識別閱讀器。射頻標簽：每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象，按照預設的規則周期性的進行信號發射。閱讀器是對標簽進行讀/寫操作的設備，主要包括射頻模塊和數字信號處理單元兩部分，當射頻識別標簽的信號進入閱讀器的作用區域，閱讀器獲取到標簽發射出來的信息，即完成了對標簽的識別過程。

本實用新型采用有源射頻識別標簽將地脈動儀探頭的測量信息傳輸至射頻識別閱讀器由其接收，再由射頻識別閱讀器傳輸至地脈動儀主機，相比地脈動儀探頭與地脈動儀主機間采用電纜連接，采用有源射頻識別標簽和射頻識別閱讀器可以實現遠距離無線傳輸，信號不失真，而且可以滿足水下惡劣條件下傳輸信息的需求。

進一步的，所述固定式地脈動儀探頭和移動式地脈動儀探頭均設有震動式充電電池。