[發明專利]一種橋梁箱梁健康狀態監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 202010038376.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111189658B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 裴宇博;李彤彤;李宗霖;李旭洋;彭一軒;李巖龍;張雄志;姬戰勇
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M5/00
• 代理公司: 鄭州中科鼎佳專利代理事務所(特殊普通合伙) 41151
• 代理人: 蔡佳寧

一種橋梁箱梁健康狀態監測系統及監測方法，包括主節點、從節點、后臺主站；主節點、從節點通過微功率無線通信連接，主節點通過5G通信與后臺主站通信連接；主節點、從節點均設置有振動激勵源、振動檢測裝置，其固定設置在箱梁底部，與箱梁一起構成振動檢測系統；振動激勵源產生的振動經箱梁傳遞至振動檢測裝置，其振動傳遞函數是由箱梁的結構所決定，振動檢測裝置檢測的振動結果包含了振動激勵源的振動信息和箱梁的結構信息，通過對振動檢測裝置檢測的結果進行頻率、振幅分析，及頻率、振幅變化趨勢性分析，實現對橋梁箱梁健康狀態的監測。

技術領域

本發明涉及橋梁箱梁安全監測技術領域，具體涉及一種橋梁箱梁健康狀態監測系統及監測方法。

背景技術

隨著中國經濟的快速發展，國內在30年的時間內修建了大量橋梁梁，現在仍然在繼續修建中；這其中預應力箱梁結構的橋梁占絕大多數；隨著橋梁的持續使用，特別是車輛超載對預應力箱梁構成的破壞性影響，預應力箱梁不可避免的會存在結構老化和損傷，結構性老化和損傷持續發展并達到一定程度時，預應力箱梁存在斷裂垮塌的隱患，成為橋梁行車的重大安全威脅；而目前國內對橋梁箱梁的檢測仍停留在試驗研究階段，僅限于高校或研究院所的研究，所用儀器及裝置昂貴、復雜，無法大規模應用于現場對橋梁箱梁進行動態安全監測，因此急需開發一種成本低廉、穩定可靠的監測系統，用于對橋梁箱梁的健康狀態進行動態監測，對存在安全隱患的橋梁箱梁及時發出安全預警并采取處置措施，避免發生橋梁箱梁斷裂垮塌事故發生。

發明內容

為了克服背景技術中的不足，本發明公開了一種橋梁箱梁健康狀態監測系統及監測方法，包括主節點、從節點、后臺主站；所述主節點、從節點通過微功率無線通信連接，主節點通過5G通信與后臺主站通信連接；所述主節點、從節點均設置有振動激勵源、振動檢測裝置，其固定設置在箱梁底部，與箱梁一起構成振動檢測系統；振動激勵源產生的振動經箱梁傳遞至振動檢測裝置，其振動傳遞函數是由箱梁的結構所決定，振動檢測裝置檢測的振動曲線包含了振動激勵源的振動信息和箱梁的結構信息，當振動激勵源的振動方式、振幅及箱梁的結構保持不變時，振動檢測裝置檢測的振動結果保持不變；當振動激勵源的振動方式、振幅保持不變，而箱梁的結構發生變化時，振動檢測裝置檢測的振動結果會隨箱梁結構的變化而發生變化；通過對振動檢測裝置檢測的曲線進行時域到頻域的轉換，提取諧振頻率及振幅的相關信息，與原始記錄信息進行對比，以及對諧振頻率及振幅變化趨勢性進行分析，實現對橋梁箱梁健康狀態的監測。

為了實現所述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種橋梁箱梁健康狀態監測系統，包括現場裝置、后臺主站，所述現場裝置通過5G通信與后臺主站通信連接；

所述現場裝置包括主節點、從節點，主節點數量一般為一個，從節點設置有若干個，其數量與被監測橋梁的箱梁數目相關；主節點、從節點通過微功率無線通信連接；其中主節點為控制節點，其控制其他所有從節點動作的執行，從節點接收主節點控制指令，進行箱梁振動檢測、檢測數據上傳及啟動安全警告裝置等；

所述主節點包括數據集中裝置、安全警告裝置；所述數據集中裝置包括數據集中器、振動激勵源、振動檢測裝置；所述振動激勵源、振動檢測裝置與數據集中器電性連接；所述安全警告裝置與數據集中器機械、電性連接；所述從節點包括數據采集裝置、安全警告裝置；所述數據采集裝置包括數據采集器、振動激勵源、振動檢測裝置；所述振動激勵源、振動檢測裝置與數據采集器電性連接；所述安全警告裝置與數據采集器機械、電性連接；主節點與從節點相比，除數據集中器與數據采集器不同外，其他裝置完全相同；數據集中器相比數據采集器，其設置有5G通信模塊，可以與后臺主站進行通信；