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CN109612670A - 一种防护网监测方法、系统及终端设备 - Google Patents

一种防护网监测方法、系统及终端设备 Download PDF

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CN109612670A
CN109612670A CN201811494597.4A CN201811494597A CN109612670A CN 109612670 A CN109612670 A CN 109612670A CN 201811494597 A CN201811494597 A CN 201811494597A CN 109612670 A CN109612670 A CN 109612670A
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赵维刚
李峰
孙宝臣
杜彦良
李萌
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Shijiazhuang Tiedao University
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Shijiazhuang Tiedao University
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Abstract

本发明提供了一种防护网监测方法、系统及终端设备，监测方法包括：获取所述动态解调仪从传感器获取到的防护网静态应变、冲击信号峰值和传感器检测到冲击信号的时刻；根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。本发明通过设置的传感器和动态解调仪，实时监测防护网的变化，通过分析传感器和动态解调仪采集到的防护网的变化量，实现对防护网的实时监测。

Description

一种防护网监测方法、系统及终端设备
技术领域
本发明属于安全监测技术领域，尤其涉及一种防护网监测方法、系统及终端设备。
背景技术
随着我国经济的迅速发展，国内的交通运输设施也在快速的建设，近几年来高速铁路和高速公路等基本的交通运输设施发展得更加迅猛。在建设运输设施的过程中，尽管设计人员会尽可能的去避开一些不好的地质区域和集中发生危岩落石的区域，但由于我国的山区和高坡地段覆盖范围很大，总会有一些特殊的地区无法避开，为了避免危岩落石等异物侵入交通运输线等事故的发生，部分交通沿线边坡设置了防护网。
但是目前对于防护网的安全监测研究较少，现有技术不能对防护网进行实时监测。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种防护网监测方法、系统及终端设备，以解决现有技术中不能对防护网进行实时监测的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种防护网监测方法，包括：应用于防护网监测系统，所述监测系统包括：设置在防护网上的传感器、设置在所述防护网周边且与传感器相连接的动态解调仪；
监测方法，包括：
获取所述动态解调仪从传感器中获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录所述传感器监测到冲击信号的时刻；
根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；
根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；
通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
本发明实施例的第二方面提供了一种防护网监测系统，包括：设置在防护网上的传感器、设置在所述防护网周边且与所述传感器相连接的动态解调仪和信息处理模块；
所述信息处理模块包括：信息获取单元、第一计算单元、第二计算单元和报警单元；
所述信息获取单元，用于获取所述动态解调仪从所述传感器中获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录所述传感器监测到冲击信号的时刻；
所述第一计算单元，用于根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；
所述第二计算单元，用于根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；
所述报警单元，用于通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述防护网监测方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述防护网监测方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过设置的传感器和动态解调仪，实时监测防护网的变化，通过分析传感器和动态解调仪采集到的防护网的变化量，实现对防护网的实时监测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的防护网监测方法的流程示意图；
图2是本发明的另一个实施例提供的防护网监测方法的流程示意图；
图3是本发明的一个实施例提供的防护网监测系统的结构示意图；
图4是本发明的一个实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例1：
图1示出了本发明一实施例所提供的防护网监测方法的实现流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图1所示，本发明实施例所提供的一种防护网监测方法，应用于防护网监测系统，所述监测系统包括：设置在防护网上的传感器、设置在所述防护网周边且与所述传感器相连接动态解调仪。
在本实施例中，传感器安装于防护网的钢丝绳网(或环形网)上。
监测方法，包括：
在步骤S101中，获取所述动态解调仪从所述传感器中获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录传感器检测到冲击信号的时刻。
在本实施例中，防护网静态应变是指没有坠物或落石时，防护网处于静止状态时的防护网的应变。
在本实施例中，传感器用于感知防护网的变化，动态解调仪用于获取传感器的信号并将传感器感知的信号计算转换得到所需变化量，并将变化量传输出去。
在步骤S102中，根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载。
在步骤S103中，根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变。
在步骤S104中，通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
在本发明的一个实施例中，防护网包括若干个子区域，每个子区域内都设有所述动态解调仪、一个或至少三个所述传感器。
在本发明的一个实施例中，传感器为电学类应变传感器或光纤类应变传感器。
在本实施例中，电学类应变传感器可以是电阻应变片组成的传感器，光纤类应变传感器可以是光纤光栅应变传感器。
在本发明的一个实施例中，动态解调仪为电学信号解调仪或光学信号解调仪。
在本实施例中，电学信号解调仪可以是动态电阻采集仪，光学信号解调仪可以是动态光纤光栅解调仪。
在本发明的一个实施例中，步骤S102包括：
其中，ε为所述防护网静态应变，σ为防护网应力，E为防护网等效弹性模量，A为防护网等效截面积，F为所述防护网荷载。
在本实施例中，防护网的拉力随着坠物和落石的增加而增加。
在本发明的一个实施例中，步骤S103包括：
B＝M-ε
其中，B为所述防护网的冲击应变，M为所述冲击信号峰值，ε为所述防护网静态应变。
在本实施例中，危岩落石冲击作用下的防护网冲击应变不仅与落石的冲量呈正相关，在落石冲量一定的情况下，防护网冲击应变与落石的冲量的函数关系还受落石大小、落石与防护网作用时间以及防护网刚度等因素影响，防护网冲击应变与落石的冲量的函数关系可以通过有限元模拟及实验获得。
在本发明的一个实施例中，步骤S104包括：
若所述防护网荷载大于预设防护网荷载，则发出报警信号。
若当前采集的所述防护网静态应变小于上一时刻采集的所述防护网静态应变，防护网破损，则发出报警信号。
若所述防护网的冲击应变大于预设防护网冲击应变，则发出报警信号。
在本实施例中，若当前采集的所述防护网静态应变小于上一时刻采集的所述防护网静态应变，说明防护网已经破损，应力释放，导致传感器测得的应变减小，则发出报警信号，提醒工作人员及时检查更换防护网。
在本实施例中，若所述防护网荷载大于预设防护网荷载或者所述防护网荷载达到预设防护网荷载的80％，则进行不同等级预警预报，及时清理防护网坠物，防止防护网超载破坏导致灾难事故发生。
在本实施例中，若所述防护网的冲击应变大于预设防护网冲击应变，进行报警，及时检查防护网状态，防止落石等坠物下落时将防护网穿破。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，在步骤S103之后，还包括：
在步骤S1104中，根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时间，计算并分析得到所述落石的位置。
在本实施例中，为了获取落石的准确位置，及时清理落石等坠物。
在本发明的一个实施例中，步骤S1104包括：
若所述传感器为一个，所述传感器检测到冲击信号，则有落石坠落；
若所述传感器为至少三个，根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时刻，计算并分析得到所述落石的位置。
在本实施例中，防护网分为若干个子区域，若每个子区域设置一个传感器，则哪个区域的传感器检测到冲击信号，则哪个区域出现落石，能大概确定落石的位置。
在本实施例中，若每个子区域设置至少三个传感器，则可以根据传感器家虐到的冲击信号，能准确确定落石的坐标。
在本发明的一个实施例中，至少有三个传感器存在时，落石的坐标确定方法为：
在二维平面上，落石位置坐标与传感器的距离为：
两个传感器获得的方程相减得到传感器与落石之间的欧式距离：
在平面上，上述式子是以两个传感器为交点的双曲线，在双曲线上任意一点都有可能是潜在落石定点，要想确定落石准确位置，必须再增加传感器，形成新的双曲线，这些双曲线之间的交点就是落石位置坐标。
其中，x0、y0为所述落石的位置，t0为所述落石落到所述防护网的时刻，x1、y1为第一个传感器的坐标，t1为所述第一个传感器检测到冲击信号的时刻，v为所述冲击信号的传输速度，x2、y2为第二个传感器的坐标，t2为所述第二个传感器检测到冲击信号的时刻，x3、y3为第三个传感器的坐标，t3为所述第三个传感器检测到冲击信号的时刻。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例2：
如图3所示，本发明的一个实施例提供的防护网监测系统100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，其包括：
设置在防护网上的传感器110、设置在防护网周边并与所述传感器相连的动态解调仪120和信息处理模块130；
所述信息处理模块包括：信息获取单元301、第一计算单元302、第二计算单元303和报警单元304；
所述信息获取单元301，用于获取所述动态解调仪从所述传感器获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录传感器检测到冲击信号的时刻；
所述第一计算单元302，用于根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；
所述第二计算单元303，用于根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；
所述报警单元304，用于通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
在本发明的一个实施例中，防护网包括若干个子区域，每个子区域内都设有所述动态解调仪、一个或至少三个所述传感器。
在本发明的一个实施例中，传感器为电学类应变传感器或光纤类应变传感器。
在本发明的一个实施例中，动态解调仪为电学信号解调仪或光学信号解调仪。
在本发明的一个实施例中，第一计算单元包括：
其中，ε为所述防护网静态应变，σ为防护网应力，E为防护网等效弹性模量，A为防护网等效截面积，F为所述防护网荷载。
在本发明的一个实施例中，第二计算单元包括：
B＝M-ε
其中，B为所述防护网的冲击应变，M为所述冲击信号峰值，ε为所述防护网静态应变。
在本发明的一个实施例中，报警单元包括：
第一分析子单元，用于若所述防护网荷载大于预设防护网荷载，则发出报警信号。
第二分析子单元，用于若当前采集的所述防护网静态应变小于上一时刻采集的所述防护网静态应变，防护网破损，则发出报警信号。
第三分析子单元，用于若所述防护网的冲击应变大于预设防护网冲击应变，则发出报警信号。
在本发明的一个实施例中，与第二计算单元相连的还包括：
位置确定单元，用于根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时间，计算并分析得到所述落石的位置。
在本发明的一个实施例中，位置确定单元包括：
第一位置确定子单元，用于若所述传感器为一个，所述传感器检测到冲击信号，则有落石坠落；
第二位置确定子单元，用于若所述传感器为至少三个，根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时刻，计算并分析得到所述落石的位置。
在本发明的一个实施例中，第二位置确定子单元包括：
在二维平面上，落石位置坐标与传感器的距离为：
两个传感器获得的方程相减得到传感器与落石之间的欧式距离：
在平面上，上述式子是以两个传感器为交点的双曲线，在双曲线上任意一点都有可能是潜在落石定点，要想确定落石准确位置，必须再增加传感器，形成新的双曲线，这些双曲线之间的交点就是落石位置坐标。
其中，x0、y0为所述落石的位置，t0为所述落石落到所述防护网的时刻，x1、y1为第一个传感器的坐标，t1为所述第一个传感器检测到冲击信号的时刻，v为所述冲击信号的传输速度，x2、y2为第二个传感器的坐标，t2为所述第二个传感器检测到冲击信号的时刻，x3、y3为第三个传感器的坐标，t3为所述第三个传感器检测到冲击信号的时刻。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即所述防护网监测系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述防护网监测系统中模块的具体工作过程，可以参考实施例1中的对应过程，在此不再赘述。
实施例3：
图4是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图4所示，该实施例的终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图3所示模块110至130的功能。
所述终端设备4是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(PDA)、智能电视(Smart TV)等。终端设备上一般都安装有操作系统，包括但不限于：Windows操作系统、LINUX操作系统、安卓(Android)操作系统、Symbian操作系统、Windows mobile操作系统、以及iOS操作系统等等。以上详细罗列了终端设备4的具体实例，本领域技术人员可以意识到，终端设备并不限于上述罗列实例。
所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备4还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备4所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
实施例4：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S104。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图3所示的模块110至130的功能。
所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，实施例1至4可以任意组合，组合后形成的新的实施例也在本申请的保护范围之内。某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防护网监测方法，其特征在于，应用于防护网监测系统，所述监测系统包括：设置在防护网上的传感器、设置在所述防护网周边且与所述传感器相连接防护网上的动态解调仪；
监测方法，包括：
获取所述动态解调仪从所述传感器中获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录所述传感器检测到冲击信号的时刻；
根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；
根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；
通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
2.如权利要求1所述的防护网监测方法，其特征在于，所述根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载，包括：
其中，ε为所述防护网静态应变，σ为防护网应力，E为防护网等效弹性模量，A为防护网等效截面积，F为所述防护网荷载。
3.如权利要求1所述的防护网监测方法，其特征在于，所述根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变，包括：
B＝M-ε
其中，B为所述防护网的冲击应变，M为所述冲击信号峰值，ε为所述防护网静态应变。
4.如权利要求1所述的防护网监测方法，其特征在于，所述在所述根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变之后，还包括：
根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时间，计算并分析得到所述落石的位置。
5.如权利要求4所述的防护网监测方法，其特征在于，所述根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时刻，计算并分析得到所述落石的位置，包括：
若所述传感器为一个，所述传感器检测到冲击信号，则有落石坠落；
若所述传感器为至少三个，根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时刻，计算并分析得到所述落石的位置。
6.如权利要求5所述的防护网监测方法，其特征在于，所述若所述传感器为至少三个，根据传感器的坐标和所述传感器检测到冲击信号的时刻，计算并分析得到所述落石的位置，包括：
其中，x0、y0为所述落石的位置，t0为所述落石落到所述防护网的时刻，x1、y1为第一个传感器的坐标，t1为所述第一个传感器检测到冲击信号的时刻，v为所述冲击信号的传输速度，x2、y2为第二个传感器的坐标，t2为所述第二个传感器检测到冲击信号的时刻，x3、y3为第三个传感器的坐标，t3为所述第三个传感器检测到冲击信号的时刻。
7.如权利要求1所述的防护网监测方法，其特征在于，所述通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号，包括：
若所述防护网荷载大于预设防护网荷载，则发出报警信号；
若当前采集的所述防护网静态应变小于上一时刻采集的所述防护网静态应变，防护网破损，则发出报警信号；
若所述防护网的冲击应变大于预设防护网冲击应变，则发出报警信号。
8.一种防护网监测系统，其特征在于，包括：设置在防护网上的传感器、设置在所述防护网周边且与所述传感器相连接的动态解调仪和信息处理模块；
所述信息处理模块包括：信息获取单元、第一计算单元、第二计算单元和报警单元；
所述信息获取单元，用于获取所述动态解调仪从所述传感器中获取到的防护网静态应变和冲击信号峰值，并记录所述传感器监测到冲击信号的时刻；
所述第一计算单元，用于根据所述防护网静态应变，计算得到防护网荷载；
所述第二计算单元，用于根据所述冲击信号峰值和所述防护网静态应变，计算得到所述防护网的冲击应变；
所述报警单元，用于通过分析所述防护网荷载、所述防护网静态应变和所述防护网的冲击应变，发出报警信号。
9.一种终端设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述防护网监测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述防护网监测方法的步骤。
CN201811494597.4A 2018-12-07 2018-12-07 一种防护网监测方法、系统及终端设备 Active CN109612670B (zh)

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