[發(fā)明專利]高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知設(shè)備及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010188572.2
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111351518A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兵見;程壽山;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知設(shè)備，其特征在于，包括：

兩個(gè)感知組件，所述感知組件包括底座、儲(chǔ)液筒、液位觀察管，所述儲(chǔ)液筒內(nèi)部收納有液體，所述儲(chǔ)液筒還設(shè)有通氣孔，每個(gè)感知組件的儲(chǔ)液筒、液位觀察管連通，兩個(gè)感知組件的儲(chǔ)液筒通過通液管連通，兩個(gè)感知組件均安裝在橋梁的梁體上、且底座安裝于同一初始高度，其中一個(gè)感知組件位于橋墩上方，另一個(gè)感知組件位于跨中；

兩個(gè)超聲波傳感器組件，所述超聲波傳感器組件包括至少三個(gè)超聲波探頭，一個(gè)超聲波傳感器組件設(shè)置在一個(gè)感知組件的儲(chǔ)液筒內(nèi)部，一個(gè)超聲波探頭形成一個(gè)探測點(diǎn)，所述探測點(diǎn)位于所述儲(chǔ)液筒底部，自下至上發(fā)射超聲波；

傳輸組件，其包括光纖、光纖調(diào)制解調(diào)器，所述超聲波探頭的電纜連接光纖調(diào)制解調(diào)器，將超聲波探頭接收的振動(dòng)頻率進(jìn)行聲電光轉(zhuǎn)化后通過光纖傳輸至云平臺(tái)。

2.如權(quán)利要求1所述的高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知設(shè)備，其特征在于，所述超聲波傳感器組件包括三個(gè)超聲波探頭。

3.如權(quán)利要求1所述的高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知設(shè)備，其特征在于，還包括：

傳感器組，其包括加速度計(jì)、速度計(jì)、撓度計(jì)、裂縫計(jì)、溫度計(jì)、應(yīng)變計(jì)、壓力環(huán)，所述傳感器組安裝在橋梁的梁體、斜拉索、吊桿、橋塔和/或橋墩上。

4.高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知方法，其特征在于，包括：

步驟1)安裝權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知設(shè)備，位于橋墩上方的感知組件為基準(zhǔn)點(diǎn)，位于跨中的感知組件為觀測點(diǎn)；

步驟2)當(dāng)跨中下?lián)蠒r(shí)，對于所述基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測點(diǎn)，所述感知組件的儲(chǔ)液筒內(nèi)部的所有超聲波探頭逐次從底面向上發(fā)射超聲波，經(jīng)過液面反射后同時(shí)接收到超聲波，形成超聲矩陣，求矩，得到所述基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測點(diǎn)的液位高度，作差，得到觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的差值，即為跨中撓度。

5.如權(quán)利要求4所述的高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知方法，其特征在于，還包括：

步驟3)根據(jù)所述觀測點(diǎn)的液位高度，獲得所述超聲波傳感器組件的所有探測點(diǎn)的空間坐標(biāo)，計(jì)算水面法線的空間角，即為跨中空間傾角。

6.如權(quán)利要求5所述的高速公路橋梁結(jié)構(gòu)安全智慧感知方法，其特征在于，步驟3)中計(jì)算水面法線的空間角的方式為：

r＝r₀+t(r₁-r₀)+s(r₂-r₀)，

其中，t、s為平面基矢量對，且滿足-∞＜t,s＜∞，r₀、r₁、r₂為三個(gè)超聲波探頭的探測點(diǎn)的空間坐標(biāo)r(x_j,y_j,z_j),j＝0,1,2，r為三個(gè)探測點(diǎn)形成的平面的任一點(diǎn)的空間坐標(biāo)；

n(r-r₀)＝0，n₁(x-x₀)+n₂(y-y₀)+n₃(z-z₀)＝0

其中，n為法向矢量；

根據(jù)水面任意兩矢量的叉積求出水面法線方程：計(jì)算水面法線的空間角即為跨中空間傾角。