一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统

1.本技术涉及桥梁性能检测领域，尤其涉及一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统。


背景技术：

2.桥梁在温度等因素作用下，将产生纵向的膨胀和收缩。为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的交接位置上设置伸缩缝。桥梁伸缩缝是桥梁在使用中容易被破坏的主要部分。因此，对桥梁伸缩缝健康状态的实时监测，对桥梁伸缩缝的故障进行及时的预测与诊断极其重要。
3.传统的桥梁伸缩缝病害监测在很大程度上依赖于管理者和技术人员的经验，由于缺乏科学系统的方法，管理者和技术人员往往对桥梁伸缩缝，特别是大型桥梁伸缩缝的状况缺乏全面的把握和了解，现场信息无法得到及时反馈。因此，需要一种实时监测系统，用于监测桥梁伸缩缝的健康状态，以便在故障发生初期及时监测到问题提出报警。但是构建实时监测系统需要大量的桥梁伸缩缝病害数据作为实验数据。
4.目前一种方法是使用而真实的桥梁伸缩缝病害数据作为实验数据。但是真实的桥梁伸缩缝故障难以定制，导致真实的病害实验数据难以采集。另一种方法是搭建桥梁模型，模拟真实桥梁上的伸缩缝故障状况。但目前的桥梁模型中，很少有专门针对桥梁伸缩缝的设计，因此，目前的桥梁模型无法用于模拟桥梁伸缩缝病害数据的采集。


技术实现要素：

5.为解决目前的桥梁模型无法用于模拟桥梁伸缩缝病害数据的采集的问题，本技术通过以下方面提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统。
6.第一方面，本技术提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统。所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统包括车辆模型、底座支架、道路引桥模块、伸缩缝模块、桥梁主体模块、以及传感模块；其中，底座支架连接在道路引桥模块和桥梁主体模块的下侧，用于支撑道路引桥模块和桥梁主体模块；道路引桥模块与桥梁主体模块通过伸缩缝模块连接；车辆模型用于模拟行驶在真实桥梁上的车辆；传感模块设于桥梁主体模块或者道路引桥模块的下方且距离伸缩缝模块第一距离的位置；传感模块用于采集车辆模型经过伸缩缝模块时的实时传感信息。
7.可选的，底座支架包括可调螺杆和第一金属垫片；道路引桥模块通过第一金属垫片与可调螺杆连接；桥梁主体模块通过第一金属垫片与可调螺杆连接。
8.可选的，道路引桥模块包括第一道路引桥模块和第二道路引桥模块，第一道路引桥模块和第二道路引桥模块分别位于桥梁主体模块的两侧；
第一道路引桥模块的外端设有第一定滑轮，第二道路引桥模块的外端设有第二定滑轮；桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统还包括第一金属线和第二金属线；第一金属线穿过第一定滑轮与车辆模型的一端连接，第二金属线穿过第二定滑轮与车辆模型的另一端连接；车辆模型通过装卸砝码模拟真实桥梁上不同载重的车辆，车辆模型在第一金属线和第二金属线的牵引下改变运动状态，运动状态包括加速运动和匀速运动。
9.可选的，伸缩缝模块包括柔性结构，以及位于柔性结构下侧的刚性结构。
10.可选的，刚性结构包括多个依次平行排列的第一金属连接片，多个与第一金属连接片垂直的第二金属连接片，以及多个紧固件；第一金属连接片的一端通过紧固件与道路引桥模块固定连接，另一端通过紧固件与桥梁主体模块固定连接；任意两个相邻的第一金属连接片通过紧固件与一个第二金属连接片固定连接。
11.可选的，紧固件包括螺丝和第二金属垫片。
12.可选的，通过控制螺丝的松紧，以模拟第一病害，第一病害为桥梁伸缩缝螺丝松动；通过控制第二金属垫片的松动或者掉落，以模拟第二病害，第二病害为桥梁伸缩缝垫片松动或者掉落；通过控制第一金属连接片和第二金属连接片的数量或者目标连接片断裂或者目标连接片掉落，以模拟第三病害，第三病害为桥梁伸缩缝支座掉落或者断裂，目标连接片为第一金属连接片或者第二金属连接片中的任意一个。
13.可选的，传感模块包括mese声音传感器、三轴振动加速度传感器和温度传感器；其中，mese声音传感器用于检测车辆模型经过伸缩缝模块时的声纹信息，三轴振动加速度传感器用于检测车辆模型经过伸缩缝模块时的振动加速度信息，温度传感器用于检测车辆模型经过伸缩缝模块时的温度信息。
14.可选的，传感模块还包括物联网单元；物联网单元用于将实时传感信息传输到云端。
15.可选的，所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统还包括图像采集模块；图像采集模块用于采集伸缩缝模块处的图像。
16.本技术提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统，系统包括车辆模型、底座支架、道路引桥模块、伸缩缝模块、桥梁主体模块、以及传感模块；其中，底座支架连接在道路引桥模块和桥梁主体模块的下侧；道路引桥模块与桥梁主体模块通过伸缩缝模块连接；传感模块设于桥梁主体模块或者道路引桥模块的下方且距离伸缩缝模块第一距离的位置，用于采集车辆模型经过伸缩缝模块时的实时传感信息。所述系统专门设置桥梁伸缩缝模块，并在固定位置设置传感模组，用于实时采集模拟的伸缩缝病害数据，为构建实时检测系统提供大量的实验数据。进一步，所述系统取材方便，容易组装，只需要打孔和固定等简单的组装操作即可搭建完成。
附图说明
17.图1为本技术实施例提供的一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统中所述车辆模型的示意图；图3为本技术实施例提供的一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统中所述桥梁伸缩缝模块的仰视示意图；图4为本技术实施例提供的一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统中所述第一金属连接片的示意图；图中，1-车辆模型，2-底座支架，21-可调螺杆，22-第一金属垫片，3-道路引桥模块，31-第一道路引桥模块，32-第二道路引桥模块，4-伸缩缝模块，41-柔性结构，42-刚性结构，421-第一金属连接片，422-第二金属连接片，423-紧固件，5-桥梁主体模块，61-第一定滑轮，62-第二定滑轮，63-第一金属线，64-第二金属线。
具体实施方式
18.下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的系统和方法的示例。
19.需要说明的是，本技术中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本技术的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
20.本技术中说明书和权利要求书及上述附图的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出所有组件，而是可包括没有清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其他组件。
21.为解决目前的桥梁模型无法用于模拟桥梁伸缩缝病害数据的采集的问题，本技术通过以下实施例提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统。
22.参见图1，本技术第一实施例提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统，包括车辆模型1、底座支架2、道路引桥模块3、伸缩缝模块4、桥梁主体模块5、以及传感模块（图中未示出）；其中，所述底座支架2连接在所述道路引桥模块3和所述桥梁主体模块5的下侧，用于支撑所述道路引桥模块3和所述桥梁主体模块5。为了便于描述，将底座支架2、道路引桥模块3、伸缩缝模块4、桥梁主体模块5组成的结构称为桥梁模型。
23.在一种实现方式中，所述底座支架2包括可调螺杆21和第一金属垫片22。如图1所示，所述道路引桥模块3通过所述第一金属垫片22与所述可调螺杆21连接；所述桥梁主体模块5通过所述第一金属垫片22与所述可调螺杆21连接。
24.所述可调螺杆21用于模拟桥梁的桥墩。通过调节各个所述可调螺杆21的高度，以
控制整个桥梁模型的高度和倾斜程度。所述第一金属垫片22用于模拟桥梁中桥身和桥墩之间的连接部分，即桥梁支座。所述第一金属垫片22在本实施例提供的桥梁模型中用于连接可调螺杆和桥身（道路引桥模块3和桥梁主体模块5）。使用可调螺杆21作为支架，在保证稳定的同时又可以模拟斜坡，使得所述桥梁模型适用范围更广，可以模拟各种情形的桥梁。
25.在本实施例中，所述道路引桥模块3包括第一道路引桥模块31和第二道路引桥模块32，所述第一道路引桥模块31和第二道路引桥模块32分别位于所述桥梁主体模块5的两侧。所述第一道路引桥模块31和所述第二道路引桥模块32为镜像对称的构造，以模拟实际桥梁中的引桥部分。在一种实现方式中，所述道路引桥模块3采用长度在80厘米到100厘米之间、厚度约8厘米的铝合金长板。对应的，所述桥梁主体模块5页采用铝合金长板构造而成，长度及厚度均与所述道路引桥3一致。
26.在一种实现方式中，所述第一道路引桥模块31的外端设有第一定滑轮61，所述第二道路引桥模块32的外端设有第二定滑轮62。所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统还包括第一金属线63和第二金属线64。所述第一金属线63穿过所述第一定滑轮61与所述车辆模型1的一端连接，所述第二金属线64穿过所述第二定滑轮62与所述车辆模型1的另一端连接；所述车辆模型1通过装卸砝码模拟真实桥梁上不同载重的车辆，所述车辆模型1在所述第一金属线63和所述第二金属线64的牵引下改变运动状态，所述运动状态包括加速运动和匀速运动。
27.在一种实现方式中，通过在所述第一金属线63和所述第二金属线64两端悬挂不同数量的砝码，以控制所述车辆模型1的在桥梁模型上的运动状态。
28.在另一种实现方式中，可以采用别的动力设备通过第一金属线63和所述第二金属线64牵引所述车辆模型1改变运动状态。
29.所述车辆模型1用于模拟行驶在真实桥梁上的车辆。车辆模型1包括大型车辆模型和小型车辆模型。大型车辆模型模拟经过桥梁的大型载客客车或者货车，小型车辆模型模拟轿车和轻型载货货车等小型车辆。为了模拟不同重量的车，本实施例将车辆模型1设计为可装载物品的形状，通过在装载部位中装载不同重量的物品，改变车辆模型1的重量，例如框型结构。参加图2，示例性的给出一种可以用于本实施例所述的车辆模型1。图2所示的车辆模型1可以通过装卸砝码模拟真实桥梁上不同载重的车辆。在本实施例中，铝合金板总体质量远大于车辆模型1的质量，符合真实条件下车辆与桥梁之间具有较大质量差的要求。
30.在其他的实施例中，所述车辆模型1也可以采用电动车辆模型，不用额外设置外力来牵引。所述电动车辆模型自身具备不同的运动状态。
31.在本实施例中，所述伸缩缝模块4包括柔性结构41（图1标号4处所示的交叉网状结构），以及位于所述柔性结构41下侧的刚性结构42（图1标号4处所示的灰色结构）。在本实施例中，所述伸缩缝模块4的宽度设为5厘米。
32.参见图3，为本技术实施例提供的所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统中所述伸缩缝模块4的仰视示意图。如图3所示，在本实施例中，所述刚性结构42包括第一金属连接片421、第二金属连接片422、以及多个紧固件423。
33.第一金属连接片421之间相互平行，并且延桥梁道路延伸方向布置，一端通过所述紧固件423与所述道路引桥模块3固定连接，另一端通过所述紧固件423与所述桥梁主体模块5固定连接。参见图4，为适用本实施例的所述第一金属连接片421的一个示例。
34.任意两个相邻的第一金属连接片421通过所述紧固件423与一个所述第二金属连接片422固定连接。所述第二金属连接片422的布置方向与所述第一金属连接片421垂直。
35.作为桥梁主体模块5与所述道路引桥模块3之间连接的刚性结构42，纵横皆有的结构使其既不会刚性过强，导致伸缩缝模块的伸缩性难以体现而挤压桥梁主体模块，也不会使其不够牢固从而使桥梁主体模块塌陷。上述刚性结构42满足伸缩缝模块缓冲桥梁移位的基本功能。
36.在本实施例中，所述柔性结构41采用橡胶实现。虽然刚性结构42能够满足缓冲桥梁移位的基本功能，但是如果位移过于剧烈，则对刚性结构42本身也会有损伤。如此，在所述刚性结构42上方设置柔性结构41，使得桥梁模型由更好的延展效果，进一步缓冲桥梁位移。
37.在本实施例中，所述紧固件423包括螺丝和第二金属垫片。在其他实施例中，所述紧固件423才可以采用其他工件实现，比如螺栓和螺母。
38.现实中，桥梁伸缩缝最为常见的故障包括螺丝松动、垫片松动或者掉落、伸缩缝支座断裂或者掉落等。本实施例提供的所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统通过控制所述螺丝的松紧，以模拟第一病害；所述第一病害为桥梁伸缩缝螺丝松动。通过控制所述第二金属垫片的松动或者掉落，以模拟第二病害，所述第二病害为桥梁伸缩缝垫片松动或者掉落。通过控制所述第一金属连接片421和所述第二金属连接片422的数量或者目标连接片断裂或者目标连接片掉落，以模拟第三病害，所述第三病害为桥梁伸缩缝支座掉落或者断裂，所述目标连接片为所述第一金属连接片421或者所述第二金属连接片423中的任意一个。本实施例中可以通过对上述病害的精准模拟，精准获取实验所需的病害数据。
39.在上述病害模拟的基础上，再采集各种病害数据，使得采集得到的数据具有较为统一的数据形式和清楚的标签，再与没有发生病害时采集的数据，共同应用于对桥梁伸缩缝实时监测系统的构建过程中。
40.由于桥梁上方的杂音较大，路面情况也更为复杂，并且从从桥梁底部观察伸缩缝结构更容易发现故障，因此，本实施例中，所述传感模块设于所述桥梁主体模块5或者所述道路引桥模块3的下方且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置；所述传感模块用于采集所述车辆模型1经过所述伸缩缝模块4时的实时传感信息。
41.在实际应用中，可以根据采集需要，设置多个传感模块。本实施例中，仅在所述桥梁主体模块5的下侧且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置或者所述道路引桥模块3的下方且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置，设置所述传感模块。示例性的，在所述桥梁主体模块5的下方且与所述伸缩缝模块4的距离为5厘米的位置设置一个传感模块，或者在所述第一道路引桥模块31的下方且与所述伸缩缝模块4的距离为5厘米的位置设置一个传感模块。在其他实施例中，可以在所述桥梁主体模块5的下侧且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置或和所述道路引桥模块3的下方且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置，各设置一个所述传感模块。本技术对所述传感模块的数量不做限制。
42.桥梁故障发生时，往往具有多种表现形式。因此，本实施例中的所述传感模块可以采用多种维度的传感器对伸缩缝部分的健康状态实时监测。在一种实现方式中，所述传感模块包括mese声音传感器、三轴振动加速度传感器和温度传感器；其中，所述mese声音传感器用于检测车辆模型1经过桥梁伸缩缝时的声纹信息，所述三轴振动加速度传感器用于检
测车辆模型1经过桥梁伸缩缝时的振动加速度信息，所述温度传感器用于检测车辆模型1经过所述伸缩缝模块4时的温度信息。上述mese声音传感器、三轴振动加速度传感器和温度传感器比较小，易于集成，使得所述桥梁模型更易于搭建和改动，以精准控制病害的模拟。对应的，所述实时传感信息包括声纹信息、振动加速度信息以及温度信息。
43.本实施例提供的所述传感模块在采集数据时，位置一般是固定的，以保证所采集的数据标签统一，便于后续的数据处理。
44.可选的，所述传感模块还包括物联网单元；所述物联网单元用于将所述实时传感信息传输至云端。所述物联网单元与所述传感模块中的各个传感器连接，用于将传感器采集的数据传输至云端，用于后续的数据处理。在一种实现方式中，所述物联网单元中使用物联网专用的sim（subscriber identity module，用户识别模块）卡作为数据传输通道。
45.可选的，本实施例提供的所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统还包括图像采集模块。所述图像采集模块设置在所述伸缩缝模块4的外侧，成像视野覆盖所述伸缩缝模块4的上表面，以实时采集所述伸缩缝模块4处的图像。结合所采集的图像，判断所述伸缩缝的具体病害类型。在其他实施例中，所述图像采集模块也可以跟定时获取所述伸缩缝模块4处的图像，以减少数据传输和存储负担。
46.上述实施例提供一种桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统，所述系统包括车辆模型1、底座支架2、道路引桥模块3、伸缩缝模块4、桥梁主体模块5、以及传感模块；其中，所述底座支架2连接在所述道路引桥模块3和所述桥梁主体模块5的下侧，用于支撑所述道路引桥模块3和所述桥梁主体模块5；所述道路引桥模块3与所述桥梁主体模块5通过所述伸缩缝模块4连接；所述车辆模型1用于模拟行驶在真实桥梁上的车辆；所述传感模块设于所述桥梁主体模块5或者所述道路引桥模块3的下方且距离所述伸缩缝模块4第一距离的位置；所述传感模块用于采集所述车辆模型1经过所述伸缩缝模块4时的实时传感信息。本实施例提供的所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统专门设置桥梁伸缩缝模块4，并在所述桥梁主体模块5或者所述道路引桥模块3的下方且距离所述桥梁伸缩缝模块4第一距离的位置设置传感模组，用于实时采集模拟的伸缩缝病害数据，为构建实时检测系统提供大量的实验数据。
47.进一步的，本实施例提供的所述桥梁伸缩缝病害数据模拟采集系统，取材方便，容易组装，只需要打孔和固定等简单的组装操作即可搭建完成。
48.以上结合具体实施方式和范例性实例对本技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本技术精神和范围的情况下，可以对本技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本技术的范围内。本技术的保护范围以所附权利要求为准。