一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及橋梁隧道結構健康監測技術領域，更具體地說，涉及一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統。
【背景技術】
[0002]公路網是保障國家經濟建設和民生的重要社會基礎設施，橋梁隧道是公路網這一生命線工程的重要組成部分。中國是世界上公路橋梁隧道最多的國家，橋梁隧道結構在服役過程中受到設計標準、施工質量、材料退化、交通負荷、極端荷載和偶然事故等各種內外因素的作用和影響，其結構安全性如不能得到完全保障，將危及人民生命財產安全和國家經濟建設。在現今這個經濟高速發展的階段，基礎建設量大、集中、質低的特點給結構安全管理帶來諸多難題。另外由于我國普遍存在“重建設，輕管養”的傾向，國內近年來在橋梁隧道安全管養技術方向的發展和進步，已遠遠不能適應我國橋梁隧道全壽命安全管養的實際需求。
[0003]由于大型橋梁隧道工程在運營期間會收到氣候、氧化、腐蝕或老化即突發性事件等因素的影響，以及長期在恒載和活載的作用下會產生各種損傷或局部損毀，其強度和剛度會隨時間而降低，這不僅影響了安全行車，更會使其使用壽命縮短。因此在目前養護資金緊缺，缺乏有效管理的情況下，需要對橋隧結構進行有效的檢測與評估、監測與預警、維修與管理等技術措施，以降低運營成本，延長橋隧使用壽命，保障交通流暢。使用最新的分布式處理技術、傳感器技術、無線通訊技術、數據分析技術，開發一套公路橋梁隧道結構健康檢測系統，用以檢測和評估橋梁和隧道工程的營運狀態，為養護管理提供科學依據。
[0004]為降低公路橋梁隧道健康檢測系統所消耗的資源，提高系統工作壽命，提升預警效率，采用分布式數據處理架構，發明一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統就顯得十分重要。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，能夠在前端節點、現場終端和后端平臺進行三級數據處理，將橋隧結構異常狀態進行分級預警，不僅減少了現場設備使用的電池和無線電資源，大大提高了系統的工作壽命，同時還降低了橋隧異常狀態告警的時延，更有效的對橋隧安全進行管養。
[0006]一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，包括:
傳感器單元包含多類傳感器，獲取公路橋梁隧道的結構內部信息；
與所述傳感器單元相連接的前端信息處理節點接收所述傳感器單元采集的信息并對其做初步的分析判斷，信息明顯異常時上傳數據并告警，其它正常情況時保持緘默以節省資源；
與所述前端信息處理節點相連接的星型傳輸網絡提供星型傳輸網絡提供現場異常信息的無線傳輸通道，多個所述前端信息處理節點將異常信息匯聚到一個現場信息處理終端;
與所述星型傳輸網絡相連接的現場信息處理終端將進行多維傳感信息融合，可以判斷出結構健康狀態異常時迅速告警，無法判斷時將原始數據通過互聯網上傳給后端信息處理平臺；
與所述現場信息處理終端相連接的后端信息處理平臺結合各種模型、算法和歷史監測數據進行綜合判斷，給出最終的精確監測結果。
[0007]上述的分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，優選的，所述傳感器單元包括:
用于橋梁監測應用的空氣溫度傳感器，錨索應力計，橋面軸載及流量傳感器，橋梁應力傳感器，橋梁溫度場分布場傳感器，橋梁撓度傳感器，橋梁傾斜傳感器和裂縫監測傳感器；用于隧道監測應用的空氣溫度傳感器，隧道氣體傳感器，路面軸載及流量傳感器、隧道收斂及沉降傳感器，拱頂下沉傳感器、初期支護水壓力和襯砌水壓力傳感器，錨桿軸力傳感器，鋼支撐內力傳感器和襯砌受力傳感器。
[0008]上述的分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，優選的，所述前端信息處理節點包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、ASIC、DSP、單片機的嵌入式系統形式，進行第一級數據處理，采用平滑濾波和閾值判斷的方式給出初步判斷結果。
[0009]上述的分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，優選的，所述星型傳輸網絡包括:
采用擴頻、窄帶、超窄帶等低功耗長距離無線傳輸技術；
采用時分多址、頻分多址、碼分多址、載波監聽多路訪問/沖突檢測的多用戶協議來支持多點接入；
采用星型網絡架構，降低網絡部署和維護的難度，簡化網絡監控和管理。
[0010]上述的分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，優選的，所述現場信息處理終端包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、AS IC、DSP、單片機、工控機、個人電腦的信息系統形式，進行第二級數據處理，采用多維傳感信息融合的模式識別算法給出精確的判斷結果。
[0011]上述的分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，優選的，所述后端信息處理平臺包括但不限于在線數據采集系統，健康分析評估系統，專家管理系統，告警反饋系統，進行第三級數據處理，結合各種模型、算法和歷史監測數據給出最終的綜合判斷結果。
[0012]通過以上方案可知，本發明實施例提供的一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統，使用三級分布式數據處理架構，降低了系統所消耗的資源，提高了系統工作壽命，提升了預警效率。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發明實施例或現有的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發明一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統實施例一的結構示意圖；
圖2為本發明一種分布式公路橋梁隧道結構健康監測系統的三級分布式結構健康監測信息處理流程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0016]實施例一
傳感器單元105、前端信息處理節點104、星型傳輸網絡103、現場信息處理終端102、后端信息處理平臺101 ;
其中:
所述傳感器單元105包含多類傳感器，獲取公路橋梁隧道的結構內部信息，輸出給所述前端處理單元104 ；
所述前端處理單元104接收此信息并對其做做初步的分析判斷，信息明明顯異常時通過所述星型傳輸網絡103向所述現場信息處理終端102上傳