一种风险控制与预警装置及施工桥下预警系统的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁施工预警，具体涉及一种风险控制与预警装置及施工桥下预警系统。


背景技术：

2.随着国家交通运输事业迅速发展，下穿高速铁路建设施工项目越来越多，下穿施工对既有高速铁路尤其是对桥梁的安全风险也愈发严重。下穿施工不仅要满足对既有桥梁桥墩的沉降与轨面平顺性等的影响可控，还要满足桥下净空自身的施工要求。现有施工技术一般是根据相关规范进行人工测量，确定铁路安全影响区范围，设置临时防护网架等设施来保证施工安全，施工后需拆除临时防护设施，而施工过程中存在地质环境复杂、降雨等不可控因素，常需要变换防护设施重新安装，会增加人力物力投入，增加施工成本，也无法实时控制施工风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种对下穿桥下施工提供较好预警的风险控制与预警装置。
4.为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是一种风险控制与预警装置，包括：
5.监测模块，该监测模块包含用于设置在桥下的超声波测距仪，用于监测桥下物体；
6.远程控制模块，该远程控制模块与所述监测模块通信连接，用于接收所述超声波测距仪监测信号、对监测信号进行分析处理以及对超声波测距仪发出指令；
7.预警模块，该预警模块与所述远程控制模块通信连接，用于接收远程控制模块指令并根据该指令发出警报；
8.所述监测模块包含至少四个超声波测距仪；至少两个超声波测距仪分别设置于相对的两个桥墩上，该至少两个超声波测距仪相向设置，用于接收相互发射的超声波或接收反射的超声波；至少一个超声波测距仪设置于桥梁梁体下侧，用于向桥下地面发出超声波并接收反射超声波，至少一个超声波测距仪设置于地面上。
9.本实用新型实现下穿高速铁路施工桥下安全控制与报警功能，通过在桥梁梁体下和桥墩上设置超声波测距仪，实现包括桥下安全净空侵入报警和桥墩过大沉降报警两大功能；现有下穿高速铁路桥梁施工，按照铁路安全影响区，设置防护网架或其他桩板隔离防护结构，不易拆换且造价较高，而本实用新型利用了多个超声波测距仪相互配合形成监测体系，采用距离测量原理，对桥下安全净空实现实时保护作用，原理简单，成本较低。
10.进一步地是，所述远程控制模块包含用于对接收信号进行处理的数据分析模块、用于根据数据分析模块分析结果对超声波测距仪和预警模块发出指令的控制模块；所述数据分析模块分别与监测模块、预警模块无线通信连接。
11.进一步地是，所述预警模块包含声光警报器，用于在接收到所述控制模块发出的指令后发出声音信号或光信号。
12.进一步地是，所述预警模块包含移动终端，所述移动终端与数据分析模块通信连接，用于接收数据分析模块所发指令后发出警报信息。
13.本实用新型还提供了一种具有较好预警效果的施工桥下预警系统，包括桥梁，该桥梁包含有桥梁梁体和桥墩，所述桥梁梁体下侧设置上述的风险控制与预警装置的超声波测距仪，两桥墩相向的一侧各设置至少一个所述的超声波测距仪；所述桥梁外设置有位于地面上的至少一个超声波测距仪。
14.现有技术针对桥下净空简单设置防护设施，桥墩沉降只可简单监测，并且监测范围较为局限，采用本施工桥下预警系统，使对施工过程中异物侵入桥梁安全影响区时进行更为充分的实时报警，结构简单，操作安装方便。
15.进一步地是，设置于地面上的超声波测距仪距离桥梁到地面的投影距离≥5m。
16.进一步地是，所述桥梁梁体下侧的超声波测距仪距离桥墩的侧壁＞3m。
17.进一步地是，所述风险控制与预警装置的声光警报器设置于以设置有超声波测距仪桥梁梁体到地面的投影的中心点，半径为0
‑
20m的球体范围内。
18.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
20.在附图中：
21.图1为用于说明本实用新型的一种风险控制与预警装置的示意图；
22.图2为用于说明本实用新型的施工桥下预警系统的示意图；
23.图中标记：监测模块1、超声波测距仪101、固定机架102、远程控制模块2、数据分析模块201、控制模块202、预警模块3、声光警报器301、移动终端302、无线传输模块4、桥墩100、桥梁梁体200。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
25.本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
26.此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
27.关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分
中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
28.如图1，一种风险控制与预警装置，包括监测模块1，远程控制模块2和预警模块3，监测模块1包含用于设置在桥下的超声波测距仪101，用于监测桥下物体；远程控制模块2与所述监测模块1通信连接，用于接收所述超声波测距仪101监测信号、对监测信号进行分析处理以及对超声波测距仪101发出指令；预警模块3与所述远程控制模块2通信连接，用于接收远程控制模块2指令并根据该指令发出警报；所述监测模块1包含五个超声波测距仪101；两个超声波测距仪101分别设置于相对的两个桥墩100上，该两个超声波测距仪101相向设置，用于接收相互发射的超声波或接收反射的超声波；两个超声波测距仪101设置于桥梁梁体200下侧，用于向桥下地面发出超声波并接收反射超声波，一个超声波测距仪101设置于地面上。
29.监测模块1采用超声波测距仪101，主要利用超声波指向性强，能量消耗缓慢及在介质中传播距离较远的优点，采用超声波测距仪101发挥作用，超声波发射器向安装在其他位置超声波测距仪101发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，没有异物侵入发射路径方向时，超声波碰到超声波测距仪立即返回，停止计时。各超声波测距仪101可用粘性较强的双面胶固定，可共用电源，也可单独各配置电源，监测模块1还可包含有固定超声波测距仪101的固定机架102，通过螺栓等方式固定在桥梁梁体200上。
30.通过在桥梁梁体200下和桥墩100上设置超声波测距仪101，实现包括桥下安全净空侵入报警和桥墩100过大沉降报警两大功能；现有下穿高速铁路桥梁施工，按照铁路安全影响区，设置防护网架或其他桩板隔离防护结构，不易拆换且造价较高，而本实用新型利用了超声波测距仪101的功能，采用距离测量原理，对桥下安全净空实现实时保护作用，原理简单，成本较低。
31.远程控制模块2包含用于对接收信号进行处理的数据分析模块201、用于根据数据分析模块201分析结果对超声波测距仪101和预警模块3发出指令的控制模块202；所述数据分析模块201分别与监测模块1、预警模块3无线通信连接。将对超声波测距仪101监测数据的处理通过无线的方式进行通信，这样可根据实际情况在对远程控制模块2设置时能更加灵活的布置。预警模块3包含声光警报器301，用于在接收到所述控制模块202发出的指令后发出声音信号或光信号。这里采用声音信号或光信号以用于对施工人员或现场人员直接发出警报。预警模块3包含移动终端302，所述移动终端302与数据分析模块201通信连接，用于接收数据分析模块201所发指令后发出警报信息。这里的移动终端302可以是施工人员或操作者的手机等。
32.如图2，采用上述的风险控制与预警装置，一种具有较好预警效果的施工桥下预警系统，包括桥梁，该桥梁包含有桥梁梁体200和桥墩100，所述桥梁梁体200下侧设置上述的风险控制与预警装置的超声波测距仪101，两桥墩100相向的一侧各设置至少一个所述的超声波测距仪101；所述桥梁外设置有位于地面上的至少一个超声波测距仪101。
33.现有技术针对桥下净空简单设置防护设施，桥墩100沉降只可简单监测，并且监测范围较为局限，采用本施工桥下预警系统，使对施工过程中异物侵入桥梁安全影响区时进行更为充分的实时报警，结构简单，操作安装方便。
34.设置于地面上的超声波测距仪101距离桥梁到地面的投影距离≥5m，以保障设置于地面上的超声波测距仪101收发信号不会过多的被施工干涉，也保障该超声波测距仪101
的使用安全。桥梁梁体200下侧的超声波测距仪101距离桥墩100的侧壁＞3m，以保障超声波测距仪101与桥梁的排水沟可错开布置，保障该超声波测距仪101的使用安全。风险控制与预警装置的声光警报器301设置于以设置有超声波测距仪101桥梁梁体200到地面的投影的中心点，半径为0
‑
20m的球体范围内。
35.地面上的超声波测距仪101使用时(安装于坚固地表面)：先测地面到桥墩上两个超声波测距仪的初始距离，并通过测角度仪器监测桥墩上两个超声波测距仪到地面上的超声波测距仪与水平面的夹角α、β水平角，施工过程中，随时监测地面到桥墩上两个超声波测距仪的距离l1,l2和α、β水平角；地面上的超声波测距仪101也用来计算两桥墩各自绝对沉降值以及两桥墩之间的相对沉降值，h1＝l1tanα；h2＝l2tanα；δh＝h1
‑
h2；其中h1、h2分别为桥墩绝对沉降，δh为两桥墩相对沉降，即不均匀沉降。目的：当h1、h2、δh超过各桥墩自然状态下沉降速率，控制模块开始工作，通过无线传播，发步报警指令到移动终端上；当安装于施工现场的声光警报器触发，或者施工人员手机上收到相关信息，从而人工复查现场施工行为，评估现场属于异物入侵预警还是桥墩沉降预警，评估相应施工行为的安全性。若由于非施工时异物侵入的其他偶然原因造成报警触发，控制模块具有人工修正命令功能，及时取消非安全报警行为。
36.具体的使用时，通过无线传输模块4采用无线网络将计时数据等实时传输至远程控制模块2；远程控制模块2的数据分析模块201处理两类报警：
37.(1)预先设定计算参数，如传播速度340m/s，利用传输收到的计时数据，根据超声波在空气中传播速度为340m/s，计时器记录时间为t，就可以计算出发射点距离超声波测距仪(或侵入障碍物)的距离s，即：s＝340t/2；初始计算结果设定为默认值，即没有任何异物侵入图2中阴影区域，超声波传播碰到地面c、d点或者下一超声波测距仪才反射。在施工开始后，如有大型机械设备或其他建筑物侵入阴影区域，则数据分析模块201计算得到新的结果，小于初始值则判定有异物侵入桥梁安全净空，控制器开始工作，通过无线传播，发步声报警指令。
38.(2)现场传输收到的计时和α、β角度数据，计算各桥墩100绝对沉降值以及两桥墩100之间相对沉降，h1、h2分别为桥墩100绝对沉降，δh为两桥墩100相对沉降，即不均匀沉降，当h1、h2、δh超过各桥墩100自然状态下沉降速率，控制器开始工作，通过无线传播，发步报警指令到手机；当安装于施工现场的声报警触发，或者施工人员手机上收到相关信息，从而人工复查现场施工行为，评估现场属于异物入侵预警还是桥墩100沉降预警，评估相应施工行为的安全性。若由于非施工时异物侵入的其他偶然原因造成报警触发，控制模块202具有人工修正命令功能，及时取消非安全报警行为。
39.以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。