[發明專利]一種基于物聯網的橋梁健康可視化監測系統

在審

• 申請號: 202010724543.3
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112084684A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 李健;王旭東;陳奕靜;黃華東;肖棟梁
• 申請（專利權）人: 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06F17/15;G06F9/451;G01D21/02;G08B21/18;G08C17/02;H04L29/08
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波;何秋林

1.一種基于物聯網的橋梁健康可視化監測系統，其特征在于，包括安裝在橋梁現場的多個傳感器，所述傳感器一個自成一組或若干個相近的傳感器組成一組，還包括物聯網模塊，網關和云服務器，所述物聯網模塊分布在各組傳感器附近，每組所述傳感器就近連至所述物聯網模塊，以傳遞采集數據，所述物聯網模塊通過其LoRa無線通信模塊與所述網關相連，將采集的傳感器數據發送到所述網關，再由所述網關通過4G或5G移動通信網絡轉發至所述云服務器，傳感器數據的匯集和處理在所述云服務器上集中完成，并形成可視化的監測界面。

2.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于，其通過控制圖分析方法對匯集的所述傳感器數據進行可視化顯示，具體包括如下步驟：

步驟1)將數據按照時間周期分成不同的數據塊區間；

步驟2)基于該數據塊區間繪制控制圖，通過保存形成該控制圖的相關數據來保存橋梁健康監測歷史數據；

所述控制圖包括如下信息：測點、周期時間、最大值，最小值，基于設定置信區間的頻率直方圖，最大概率區間中程數。

3.根據權利要求2所述的監測系統，其特征在于，保存的數據還包括在所述設定置信區間內的數據的均值和標準差，所述控制圖展示的信息還包括根據所述均值與標準差推斷的橋梁荷載超限概率以及破壞概率。

4.根據權利要求3所述的監測系統，其特征在于，所述橋梁荷載超限概率以及破壞概率計算方式如下：

正態概率密度函數的數學表達為：

式中，

x為隨機變量；

P(x)為特定值的概率密度；

為均值，

σ為標準差，

根據每個計算周期的數據，通過上式得到相應的正態概率密度函數，荷載超限概率以及破壞概率具體通過下式積分進行計算：

當t＝設計值時，P所求得的值為荷載超限概率；

當t＝極限值時，P所求得的值為破壞概率；

設計值和極限值通過設計規范以及有限元仿真計算得到。

5.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于，其通過將周期時間內的監測數據形成雷達圖來對匯集的所述傳感器數據進行可視化顯示。

6.根據權利要求2所述的監測系統，其特征在于，所述雷達圖的顯示效果及實現方式如下：

所述雷達圖上設置有預警值，包括雷達圖一級預警值和雷達圖二級預警值，并以所述雷達圖二級預警值作為所述雷達圖的外圈，以所述雷達圖一級預警值作為所述雷達圖的內圈；

一級預警值表示參數在某位置的設計值，二級預警值表示參數在某位置的材料破壞極限值；

采用參數各位置二級預警值歸一化處理后的“1”作為所述雷達圖二級預警值，并采用同步歸一化處理后的該參數各位置一級預警值中的最大預警值作為所述雷達圖一級預警值。