一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置的制作方法

1.本发明涉及道路桥梁监测领域，具体为一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置。


背景技术：

2.桥梁结构在移动的车辆、人群、风力和地震等动力荷载作用下会产生振动，并会随着结构的老化发生变化。桥梁结构的振动是桥梁结构分析的一项重要内容。计算机的出现和有限元法的应用，使得建立复杂的列车桥梁分析模型成为可能。
3.桥梁振动加速度是用于衡量桥梁健康状况的重要指标，监测人员能根据该振动加速度判断桥梁是否还可通行等，以在桥梁可能出现故障前及时提出预警，防止事故放生。
4.桥梁加速度监测中主要面临测量环境较差，通常现场的温差和噪声大，导致测量信号的准确性较低；在对观测信号进行进一步处理时，往往需要观测历史记录和/或估计历史记录，计算较复杂的难题。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明的一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置，包括云端服务器、监测仪器以及监测组件，所述云端服务器通过远程通讯网络与监测组件连接，所述监测仪器包括主控器、蓄电池、超声波探头和图像采集装置，所述主控器内部设有中央处理器，所述主控器外侧内嵌有触摸显示屏、操控按键以及第一警示单元，所述监测组件包括光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器、风速检测部件和节点转换盒，所述节点转换盒内安装有a/d转换器，所述光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器、风速监测部件通过光缆与节点转换盒连接，所述光缆的外侧包裹有防护套，所述光纤光栅应变传感器、振动传感器以及低通滤波器的外侧安装有防护壳，所述节点转换盒内安装有信息通信单元，所述信息通信单元与a/d转换器电性连接，所述节点转换盒上安装有延长天线以及第二警示单元，所述云端服务器上设有信息分析与监控系统。
9.进一步的，本发明改进有，所述防护套为矩形结构，且边角处为倒角结构，所述防护套的内部设有空腔，所述防护套为硅橡胶、丁橡胶、磺化聚乙、丁青橡胶、低烟无卤聚烃、聚氨酯和tpe的任意一种，所述防护套内设有镀锡编织屏蔽层，所述防护套的表面为波纹结构。
10.进一步的，本发明改进有，所述防护套的一端设有拼接槽，另一端设有拼接条，所述防护套的两端设有金属环，所述金属环通过螺纹安装有密封环，所述防护套的一面两侧对称安装有安装架，所述安装架上设有固定孔。
11.进一步的，本发明改进有，所述节点转换盒上设有数据对接口，所述数据对接口上
设有防水接口，所述数据对接口的外侧设有连接槽，所述防水接口通过螺纹管与连接槽连接，所述防水接口通过导体插入数据对接口，所述光缆上的适配接头与防水接口对接，所述节点转换盒通过电缆连接有供电设备，所述电缆的外侧设有保护管，所述保护管为pe钢丝网骨架管。
12.进一步的，本发明改进有，所述监测仪器包括工作箱，所述工作箱包括控制层以及设备层，所述控制层的前侧安装有提手，所述蓄电池以及主控器安装在控制层内，所述主控器与蓄电池电性连接，所述设备层内设有仪器槽，所述超声波探头以及图像采集装置放置在仪器槽内，所述控制层的一端与设备层通过铰接轴铰接，所述控制层的另一端设有拼接板，所述设备层顶部设有凹槽与拼接板相适配，所述设备层的前侧两端设有限位孔，所述限位孔内设有限位螺栓与拼接板连接，所述主控器上的触摸显示屏为控制层的内侧，所述控制层的内侧设有仪器对接口，所述超声波探头通过数据线上的适配器与仪器对接口连接。
13.进一步的，本发明改进有，所述第一警示单元为语音报警装置以及信息推送报警单元，所述第二警示单元为声光报警装置。
14.进一步的，本发明改进有，所述风速监测部件包括安装杆以及风速传感器，所述安装杆的底部设有固定底座，所述固定底座上设有锚杆，所述安装杆的顶部安装有安装架，所述风速传感器固定在安装架上。
15.进一步的，本发明改进有，所述振动传感器为mems传感器。
16.(三)有益效果
17.与现有技术相比，本发明提供了一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置，具备以下有益效果：
18.本发明通过光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器、风速检测部件、光缆、节点转换盒以及云端服务器对桥梁结构24小时全程无人监测，当桥梁振动发生异常时，监测仪器装在工作箱内带至现场，通过人工进行进一步的精准探测，快速对桥梁结构异常振动的薄弱处复检，从而提高桥梁振动异常排查的精准性，及时对桥梁进行维护，防止发生意外事故。
附图说明
19.图1为本发明的工作箱展开示意图；
20.图2为本发明工作箱关闭示意图；
21.图3为本发明防护套组装示意图；
22.图4为本发明风速检测部件示意图；
23.图5为本发明节点转换盒示意图；
24.图中：1、控制层；2、设备层；3、节点转换盒；4、防护套；5、金属环；6、密封环；7、拼接条；8、操控按键；9、语音报警装置；10、拼接板；11、铰接轴；12、风速传感器；13、仪器槽；14、限位孔；15、提手；16、防水接口；17、第二警示单元；18、安装杆；19、固定底座；20、锚杆；21、安装架；22、触摸显示屏；23、仪器对接口；
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-5，本发明的一种城市道路桥梁异常振动检测预警装置，包括云端服务器、监测仪器以及监测组件，所述云端服务器通过远程通讯网络与监测组件连接，所述监测仪器包括主控器、蓄电池、超声波探头和图像采集装置，所述主控器内部设有中央处理器，所述主控器外侧内嵌有触摸显示屏22、操控按键8以及第一警示单元，所述监测组件包括光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器、风速检测部件和节点转换盒3，所述节点转换盒3内安装有a/d转换器，所述光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器、风速监测部件通过光缆与节点转换盒3连接，所述光缆的外侧包裹有防护套4，所述光纤光栅应变传感器、振动传感器以及低通滤波器的外侧安装有防护壳，所述节点转换盒3内安装有信息通信单元，所述信息通信单元与a/d转换器电性连接，所述节点转换盒3上安装有延长天线以及第二警示单元17，所述云端服务器上设有信息分析与监控系统。
27.该城市道路桥梁异常振动检测预警装置，在使用时光线光栅应变传感器，振动传感器、低通滤波器设置于桥梁结构受力的重点部位，且桥梁的受力重点部位根据桥梁的结构不同，位置也不相同，再监测时光纤光栅应变传感器通过反射光波对船舶的结构进行监测，监测到的反射光波波长信号通过光缆传输至节点转换盒3，振动传感器采用低功耗高灵敏度mems传感器等直接测量桥梁振动加速度，然后对测得的信号进行通过低通滤波器以获取去除高频噪声的数字信号传输至节点转换盒3，风速传感器12通过安装杆18固定在桥梁上方监测风力，以便于计算风荷载，节点转换盒3内的a/d转换器将数字转换成计算机可识别的电信号，通过通信单元实现远程通讯网络将数据上传至云端服务器，云端服务器通过信息分析与监控系统对桥梁重点部位的受力、变形、振动状态在附加风荷载盒温度变化的数据中判断损伤的发生位置和鉴定损伤程度，对结构健康状况作出评估，评估结果异常时，信息分析计算机发出报警信息，云端服务器在显示与报警的同时，将结构应变传感数据保存在云端服务器的安全动态数据库，用以历史数据的查询，当桥梁的振动发生异常时，监测仪器装在工作箱内带至现场，再由超声波探头快速对桥梁结构异常振动的薄弱处复检，图像采集装置通过无人机采集的桥梁振动时序图像，并对所述桥梁振动时序图像通过远程通讯网络上传至主控器进行图像矫正处理，当发现破损点时通过第一警示元以及第二警示单元17发出警报，中央控制处理器与超声波探头之间通过操控按键8进行调试，中央控制处理器和节点转换盒3上的主处理器采用单片机，为电子元件控制程序中的常用设备，信息采集与处理系统为信息监控设备中的常规监控程序，上述光纤光栅应变传感器、振动传感器、低通滤波器均为普通的监测传感器，且为现有技术手段。
28.为了在保护光缆的同时方便对光缆固定，本实施例中，所述防护套4为矩形结构，且边角处为倒角结构，所述防护套4的内部设有空腔，所述防护套4为硅橡胶、丁橡胶、磺化聚乙、丁青橡胶、低烟无卤聚烃、聚氨酯和tpe的任意一种，所述防护套4内设有镀锡编织屏蔽层，所述防护套4的表面为波纹结构，所述防护套4的一端设有拼接槽，另一端设有拼接条7，所述防护套4的两端设有金属环5，所述金属环5通过螺纹安装有密封环6，所述防护套4的一面两侧对称安装有安装架21，所述安装架21上设有固定孔，通过设置为矩形结构，并配合安装架21上的固定孔利用膨胀螺栓将防护套4直接固定在桥梁上，或在桥梁上开设凹槽，再
将防护套4利用膨胀螺栓将防护套4直接固定在桥梁上，开设凹槽增加了光缆安装的平整性，同时为光缆增加了一层防护效果，光缆位于防护套4内部的空腔内，防护套4由多段组成，且防护套4在拼接的过程中由拼接条7与拼接槽组合再利用金属环5上的密封环6密封连接，提高防护套4之间拼接的密封性，防止内部进入侵蚀，延长光缆的使用寿命，通过镀锡编织屏蔽层过滤干扰信号，从而保证光缆传输信号的稳定性。
29.为了保证节点转换盒3的稳定使用，本实施例中，所述节点转换盒3上设有数据对接口，所述数据对接口上设有防水接口16，所述数据对接口的外侧设有连接槽，所述防水接口16通过螺纹管与连接槽连接，所述防水接口16通过导体插入数据对接口，所述光缆上的适配接头与防水接口16对接，所述节点转换盒3通过电缆连接有供电设备，所述电缆的外侧设有保护管，所述保护管为pe钢丝网骨架管，通过设置防水接口16对a/d转换器与监测组件对接的数据对接口增加一层保护，当防水接口16进入损坏时可直接将防水接口16拆卸更换，避免数据对接口进入需要将整个节点转换盒3拆除更换，通过设置保护管对电缆进行保护，增加抗挤压性能以及防潮性能，从而保证电缆长时间使用的稳定性。
30.为了方便携带监测仪器，本实施例中，所述监测仪器包括工作箱，所述工作箱包括控制层1以及设备层2，所述控制层1的前侧安装有提手15，所述蓄电池以及主控器安装在控制层1内，所述主控器与蓄电池电性连接，所述设备层2内设有仪器槽13，所述超声波探头以及图像采集装置放置在仪器槽13内，所述控制层1的一端与设备层2通过铰接轴11铰接，所述控制层1的另一端设有拼接板10，所述设备层2顶部设有凹槽与拼接板10相适配，所述设备层2的前侧两端设有限位孔14，所述限位孔14内设有限位螺栓与拼接板10连接，所述主控器上的触摸显示屏22为控制层1的内侧，所述控制层1的内侧设有仪器对接口23，所述超声波探头通过数据线上的适配器与仪器对接口23连接，将主控器以及超声波探头放置在工作箱内，并由蓄电池进行供电，方便将监测仪器随时带至现场人工进行进一步的精准探测，快速对桥梁结构异常振动的薄弱处复检，超声波探头为现有技术，例如pe型号超声波探头，提手15方便提拉工作箱。
31.为了提高警示效果，所述第一警示单元为语音报警装置9以及信息推送报警单元，所述第二警示单元17为声光报警装置，当监测仪器发现破损点时第一警示单元发出语音警示，且触摸显示屏22上实时显示超声波探头探查道数据波段，当发现破损点时触摸显示屏22上弹出警示窗，当监测组件监测的综合数据经过云端服务器分析后得出振动异常时，节点转换盒3上的第二警示单元17发出声光报警，提示桥梁上的行驶车辆及时撤离，封闭桥梁，由道路桥梁检修的工作人员检修后再开通，防止发生意外事故。
32.为了提高桥梁监测数据的精准性，本实施例中，所述风速监测部件包括安装杆18以及风速传感器12，所述安装杆18的底部设有固定底座19，所述固定底座19上设有锚杆20，所述安装杆18的顶部安装有安装架21，所述风速传感器12固定在安装架21上，安装杆18通过固定底座19上的锚杆20固定在桥梁上，安装杆18上的安装架21还可以安装道路违章监测装置，且风速传感器12为普通风速传感器12，例如fc-2a4型号风速传感器12。
33.为了降低传感器的功耗，所述振动传感器为mems传感器，采用低功耗高灵敏度mems传感器等直接测量桥梁振动加速度，然后对测得的信号进行低通滤波和a/d转换，以获取去除高频噪声的数字信号。
34.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。