[發明專利]一種基于大數據分析的大跨度橋梁安全實時監測系統

在審

• 申請號: 202011256525.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112414734A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 郭含新;楊小毛
• 申請（專利權）人: 杭州宣迅電子科技有限公司
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01M9/00;G01M9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于大數據分析的大跨度橋梁安全實時監測系統，其特征在于：包括區域劃分模塊、監測點布設模塊、風速檢測模塊、風向角檢測模塊、受力分析模塊、受力面積檢測模塊、受力面積分析模塊、橋面寬度檢測模塊、分析服務器、預警提醒模塊和存儲數據庫；

所述分析服務器分別與受力分析模塊、受力面積分析模塊、橋面寬度檢測模塊、預警提醒模塊和存儲數據庫連接，存儲數據庫分別與監測點布設模塊和受力分析模塊連接，區域劃分模塊與監測點布設模塊連接，受力分析模塊分別與風速檢測模塊和風向角檢測模塊連接，受力面積檢測模塊與受力面積分析模塊連接；

所述區域劃分模塊用于將待監測橋梁的橋面區域進行劃分，將橋面區域的凹凸段按照從前往后的順序劃分成若干子區域，對若干子區域依次進行編號，若干子區域的編號分別為1,2,...,i,...,n，并對各子區域的弧面頂點處進行劃分，劃分成各左邊子區域和各右邊子區域，統計各子區域中各邊子區域的編號，構成各子區域中各邊子區域的編號集合Ax(a₁x,a₂x,...,a_ix,...,a_nx)，a_ix表示為第i個子區域中第x邊子區域的編號，x＝x′,x″，x′,x″分別為子區域中左邊子區域和右邊子區域，將各子區域中各邊子區域的編號集合發送至監測點布設模塊；

所述監測點布設模塊用于接收區域劃分模塊發送的各子區域中各邊子區域的編號集合，對劃分的各子區域的受力側面進行監測點的布設，通過采用均勻分布的方式將若干監測點布設在各子區域中各邊子區域的受力側面，且各子區域中各邊子區域內布設的監測點數目相同，并對各子區域中各邊子區域內各監測點按照布設的先后順序依次進行編號，統計各子區域中各邊子區域內各監測點的編號，構成各子區域中各邊子區域內各監測點的編號集合A_ix(a_ix₁,a_ix₂,...,a_ix_j,...,a_ix_m)，a_ix_j表示為第i個子區域中第x邊子區域內第j個監測點的編號，將各子區域中各邊子區域內各監測點的編號集合發送至存儲數據庫；

所述風速檢測模塊包括風速傳感器，用于對待監測橋梁的橋面區域周圍的風速進行檢測，通過風速傳感器實時檢測待監測橋梁的橋面區域周圍的風速值，記為v，將待監測橋梁的橋面區域周圍的風速值發送至受力分析模塊；

所述風向角檢測模塊用于對各子區域中各邊子區域內各監測點處風向與橋梁受力側面的風向角進行檢測，構成各子區域中各邊子區域內各監測點處風向與橋梁受力側面的風向角集合表示為第i個子區域中第x邊子區域內第j個監測點處風向與橋梁受力側面的風向角，將各子區域中各邊子區域內各監測點處風向與橋梁受力側面的風向角集合發送至受力分析模塊；

所述受力分析模塊用于接收風速檢測模塊發送的待監測橋梁的橋面區域周圍的風速值，同時接收風向角檢測模塊發送的各子區域中各邊子區域內各監測點處風向與橋梁受力側面的風向角集合，提取存儲數據庫中存儲的大氣中的空氣密度，計算各子區域中各邊子區域內各監測點承受的橫向風力和縱向風力，統計各子區域中各邊子區域內各監測點承受的橫向風力和縱向風力，構成各子區域中各邊子區域內各監測點承受的橫向風力集合表示為第i個子區域中第x邊子區域內第j個監測點承受的橫向風力，同時構成各子區域中各邊子區域內各監測點承受的縱向風力集合表示為第i個子區域中第x邊子區域內第j個監測點承受的縱向風力，將各子區域中各邊子區域內各監測點承受的橫向風力集合和縱向風力集合發送至分析服務器；

所述分析服務器用于接收受力分析模塊發送的各子區域中各邊子區域內各監測點承受的橫向風力集合和縱向風力集合，計算待監測橋梁的橋面區域承受的總橫向風力和總縱向風力，提取存儲數據庫中存儲的標準橋梁的橋面承受的安全橫向風力和安全縱向風力，將接收的待監測橋梁的橋面區域承受的總橫向風力和總縱向風力分別與對應的安全橫向風力和安全縱向風力進行對比，若待監測橋梁的橋面區域承受的總橫向風力和總縱向風力均小于或等于對應的安全橫向風力和安全縱向風力，表明該橋梁處于安全階段，若待監測橋梁的橋面區域承受的總橫向風力或總縱向風力大于對應的安全橫向風力和安全縱向風力，表明該橋梁處于危險階段，則發送預警指令至預警提醒模塊；

所述受力面積檢測模塊包括面積測量儀，用于對各子區域中各邊子區域的受力面積進行檢測，通過面積測量儀測量各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積，將測量的各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積發送至受力面積分析模塊；

所述受力面積分析模塊用于接收受力面積檢測模塊發送的各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積，統計各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積，構成各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積集合表示為第i個子區域中第x邊子區域承受風力作用的受力面積，x＝x′,x″，將各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積集合發送至分析服務器；

所述橋面寬度檢測模塊包括水平測距儀，用于對各子區域中各邊子區域內各監測點上方的橋面寬度進行檢測，通過水平測距儀檢測各子區域中各邊子區域內各監測點上方的橋面寬度，構成各子區域中各邊子區域內各監測點上方的橋面寬度集合表示為第i個子區域中第x邊子區域內第j個監測點上方的橋面寬度，將各子區域中各邊子區域內各監測點上方的橋面寬度集合發送至分析服務器；

所述分析服務器用于接收受力面積分析模塊發送的各子區域中各邊子區域承受風力作用的受力面積集合，同時接收橋面寬度檢測模塊發送的各子區域中各邊子區域內各監測點上方的橋面寬度集合，提取存儲數據庫中存儲的橋梁承受橫向風力和縱向風力的影響系數，計算待監測橋梁的綜合安全影響系數，同時提取存儲數據庫中存儲的橋梁的標準安全影響系數，將待監測橋梁的綜合安全影響系數與標準安全影響系數進行對比，若待監測橋梁的綜合安全影響系數小于或等于標準安全影響系數，表明該橋梁的安全性合格，若待監測橋梁的綜合安全影響系數大于標準安全影響系數，表明該橋梁的安全性不合格，則發送安全性不合格的報警指令至預警提醒模塊；

所述預警提醒模塊用于接收分析服務器發送的預警指令和安全性不合格的報警指令，通知相關人員對該橋梁進行封鎖，同時進行檢查與維修；

所述存儲數據庫用于接收監測點布設模塊發送的各子區域中各邊子區域內各監測點的編號集合，同時存儲大氣中的空氣密度ρ，并存儲標準橋梁的橋面承受的安全橫向風力和安全縱向風力，存儲橋梁承受橫向風力和縱向風力的影響系數，分別為λ¹,λ²。