CN117309045A - 一种钢结构悬索桥的监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢结构悬索桥的监测系统，涉及悬索桥安全检测技术领域，包括监测中心、数据处理模块、数据传输模块、数据采集模块、云数据库模块和安全预警模块，本方案通过数据采集模块的多传感器应用，能够全面、准确地采集悬索桥的各项数据，这对悬索桥结构的健康状况提供了全面监测和评估，有助于及早发现结构异常和潜在问题，为桥梁的维护和修复工作提供了重要的依据，本方案通过数据处理模块的数据分析和解读功能，能够对存储的监测数据进行深入分析和解读，提取关键结构参数、检测异常变化，并进行结构状态评估，这为桥梁维护和管理提供了科学依据，帮助决策者做出准确的判断和决策，保障悬索桥的安全运行和可持续发展。

Description

一种钢结构悬索桥的监测系统

技术领域

本发明涉及悬索桥安全检测技术领域，具体为一种钢结构悬索桥的监测系统。

背景技术

钢结构悬索桥是用钢材作为主要建造材料的悬索桥。它是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系。主缆是悬索桥结构体系中的最主要的承重构件，它通过塔顶索鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中。吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带。二者都是悬索桥结构体系中十分重要的构件。但是，主缆和吊索在使用过程中会产生锈蚀，影响其强度；而且由于交通事故、地震、沉降等地质结构变化的影响，很多的悬索桥主缆及吊索可能发生形变，甚至断裂，严重威胁到桥梁的安全。因此，对悬索桥缆索（主缆和吊索）安全综合监测是很重要的。

现有的钢结构悬索桥的监测系统存在以下问题：

1.钢结构悬索桥在使用过程中，其主缆、主梁、塔柱等部件易受各种环境载荷的影响，可能会产生疲劳、腐蚀、松弛等问题，存在安全隐患。

2.传统的人工定期检查方式，检查间隔长，仅依靠人眼观察，无法发现桥梁结构出现的微小变化，存在监测盲区。

3.悬索桥结构损伤往往会快速扩展，如果不能及时发现和处理，可能导致严重事故，对人员生命财产安全造成重大威胁。

4.缺乏对桥梁健康状态的实时监测和预警，一旦出现问题无法快速响应和有效处置。

5.桥梁长期使用后，结构性能会逐渐衰减，无法实时掌握桥梁的结构可靠性，对维护决策不利。

6.无法获得桥梁各部位的温度、力学响应参数等数据，对桥梁进行科学评估和断代维护面临困难。

基于此，本发明设计了一种钢结构悬索桥的监测系统，以解决上述提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢结构悬索桥的监测系统，以解决上述提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢结构悬索桥的监测系统，包括监测中心、数据处理模块、数据传输模块、数据采集模块、云数据库模块和安全预警模块，所述云数据库模块通过数据处理模块与监测中心通讯连接，所述数据处理模块通过监测中心与云数据库模块通讯连接，数据采集模块通过数据传输模块与云数据库模块通讯连接。

基于上述技术特征，本方案通过云数据库的应用、安全预警模块的引入、数据采集模块的多传感器应用、数据处理模块的数据分析和解读功能等，实现了悬索桥的实时监测、数据存储和分析、安全预警等多项有益效果，为悬索桥的安全运行和维护提供了全面的支持和保障。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述安全预警模块由声音报警器和灯光警示器组成，当数据采集模块采集的各项数据超过设定的阈值或满足监测中心特定的规则或模式时，可以触发相应的预警信号，以引起悬索桥相关工作人员的注意并采取必要的应对措施。

基于上述技术特征，本方案通过安全预警模块的引入，通过声音报警器和灯光警示器，能够实时监测数据采集模块采集到的各项数据，并根据设定的阈值或规则触发预警信号，这有效提高了悬索桥的安全性，一旦监测数据异常，及时警示相关工作人员，使其能够采取必要的应对措施，避免潜在的安全风险。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述云数据库模块由数据存储单元和数据管理单元组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行本地存储或云端同步，以供后续分析、追溯和审查使用，能够为钢结构悬索桥安全监测的后续工作提供高性能、可靠性和安全性的云端数据存储和管理服务。

基于上述技术特征，本方案通过云数据库模块的数据存储单元和数据管理单元的结合，为监测数据提供了高效的存储和管理功能，数据存储单元能够进行本地存储或云端同步，确保数据的安全备份和可靠性。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述数据管理单元由数据管理程序和信息查询程序组成，可以为存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据提供数据库的图形化界面和命令行界面，便于对数据存储单元进行远程管理和维护工作，简化云数据库模块管理任务和操作。

基于上述技术特征，本方案中的数据管理单元由数据管理程序和信息查询程序组成，可以为云数据库模块提供图形化界面和命令行界面，便于远程管理和维护工作，简化了系统管理任务和操作流程。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述数据采集模块包括温度传感器、应变传感器、振动传感器、加速器传感器、形变位移传感器和倾角仪传感器，所述温度传感器、应变传感器、振动传感器、加速器传感器、形变位移传感器和倾角仪传感器分布于在悬索桥的主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等关键位置处，用于收集悬索桥的温度、应力、振动、倾斜角度或倾斜方向等各项数据。

基于上述技术特征，本方案通过数据采集模块的多传感器应用，能够全面、准确地采集悬索桥的各项数据，包括温度、应力、振动、倾斜角度等，这提供了对悬索桥结构健康状况的全面监测和评估，有助于及早发现结构异常和潜在问题，为桥梁的维护和修复工作提供了重要的依据。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述数据传输模块包括有线传输、无线传输和光纤传输，数据采集模块采集的各项数据可以根据具体的应用需求和环境条件选择合适的数据传输模形式，因每种传输方式都有其特定的优势和限制，使得数据采集模块可以根据数据传输速率、距离、可靠性、成本等因素进行选择。

基于上述技术特征，本方案中的数据传输方式多样，有线、无线、光纤传输都包含在内，使数据传输更加可靠，可根据实际需要选用最佳方式，实现高速率传输。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述数据处理模块由数据汇集单元、数据分析单元和数据解读单元组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行分析和解读，可以提取出各项数据中的关键结构参数、检测异常变化以及进行结构状态评估。

基于上述技术特征，本方案通过数据处理模块的数据分析和解读功能，能够对存储的监测数据进行深入分析和解读，提取关键结构参数、检测异常变化，并进行结构状态评估，这为桥梁维护和管理提供了科学依据，帮助决策者做出准确的判断和决策，保障悬索桥的安全运行和可持续发展。

优选的，上述一种钢结构悬索桥的监测系统中，所述监测中心由数据检测单元和数据评估单元组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行进行实时监测和评估，还可以对监测桥梁的结构健康状况生成报告和触发预警讯息。

基于上述技术特征，该系统实现了对钢结构悬索桥全生命周期的智能监管，能够最大限度地预防事故，确保桥梁安全可靠运行，丰富的监测数据以及数据分析可以为桥梁的维护保养和疏散管理提供决策支持。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方案通过云数据库模块的应用，该系统能够提供高性能、可靠性和安全性的云端数据存储和管理服务，将监测中心与云数据库模块连接，实现了数据的实时传输和存储，确保监测数据的及时性和准确性，同时，云数据库模块的弹性和自动扩展能力，使系统能够适应不断增长的数据量和用户需求，提供高效的数据存储和访问能力。

2、本方案通过安全预警模块的引入，通过声音报警器和灯光警示器，能够实时监测数据采集模块采集到的各项数据，并根据设定的阈值或规则触发预警信号，这有效提高了悬索桥的安全性，一旦监测数据异常，及时警示相关工作人员，使其能够采取必要的应对措施，避免潜在的安全风险。

3、本方案通过云数据库模块的数据存储单元和数据管理单元的结合，为监测数据提供了高效的存储和管理功能，数据存储单元能够进行本地存储或云端同步，确保数据的安全备份和可靠性，数据管理单元提供了云数据库模块的图形化界面和命令行界面，便于远程管理和维护工作，简化了系统管理任务和操作流程。

4、本方案通过数据采集模块的多传感器应用，能够全面、准确地采集悬索桥的各项数据，包括温度、应力、振动、倾斜角度等，这提供了对悬索桥结构健康状况的全面监测和评估，有助于及早发现结构异常和潜在问题，为桥梁的维护和修复工作提供了重要的依据。

5、本方案通过数据处理模块的数据分析和解读功能，能够对存储的监测数据进行深入分析和解读，提取关键结构参数、检测异常变化，并进行结构状态评估，这为桥梁维护和管理提供了科学依据，帮助决策者做出准确的判断和决策，保障悬索桥的安全运行和可持续发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的安全预警模块结构示意图；

图3为本发明的云数据库模块结构示意图；

图4为本发明的数据采集模块结构示意图；

图5为本发明的数据传输模块结构示意图；

图6为本发明的数据处理模块结构示意图；

图7为本发明的监测中心结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、监测中心；101、数据检测单元；102、数据评估单元；200、数据处理模块；201、数据汇集单元；202、数据分析单元；203、数据解读单元；300、数据传输模块；301、有线传输；302、无线传输；303、光纤传输；400、数据采集模块；401、温度传感器；402、应变传感器；403、振动传感器；404、加速器传感器；405、形变位移传感器；406、倾角仪传感器；500、云数据库模块；501、数据存储单元；502、数据管理单元；502a、数据管理程序；502b、信息查询程序；600、安全预警模块；601、声音报警器；602、灯光警示器。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1中，包括监测中心100、数据处理模块200、数据传输模块300、数据采集模块400、云数据库模块500和安全预警模块600，云数据库模块500通过数据处理模块200与监测中心100通讯连接，数据处理模块200通过监测中心100与云数据库模块500通讯连接，数据采集模块400通过数据传输模块300与云数据库模块500通讯连接。

请参阅图2中，安全预警模块600由声音报警器601和灯光警示器602组成，当数据采集模块400采集的各项数据超过设定的阈值或满足监测中心100特定的规则或模式时，可以触发相应的预警信号，以引起悬索桥相关工作人员的注意并采取必要的应对措施，通过安全预警模块600的引入，通过声音报警器601和灯光警示器602，能够实时监测数据采集模块400采集到的各项数据，并根据设定的阈值或规则触发预警信号，这有效提高了悬索桥的安全性，一旦监测数据异常，及时警示相关工作人员，使其能够采取必要的应对措施，避免潜在的安全风险。

请参阅图3中，云数据库模块500由数据存储单元501和数据管理单元502组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行本地存储或云端同步，以供后续分析、追溯和审查使用，能够为钢结构悬索桥安全监测的后续工作提供高性能、可靠性和安全性的云端数据存储和管理服务，通过云数据库模块500的数据存储单元501和数据管理单元502的结合，为监测数据提供了高效的存储和管理功能，数据存储单元501能够进行本地存储或云端同步，确保数据的安全备份和可靠性。

请参阅图3中，数据管理单元502由数据管理程序502a和信息查询程序502b组成，可以为存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据提供数据库的图形化界面和命令行界面，便于对数据存储单元501进行远程管理和维护工作，简化云数据库模块500管理任务和操作，本方案中的数据管理单元502由数据管理程序502a和信息查询程序502b组成，可以为云数据库模块500提供图形化界面和命令行界面，便于远程管理和维护工作，简化了系统管理任务和操作流程。

请参阅图4中，数据采集模块400包括温度传感器401、应变传感器402、振动传感器403、加速器传感器404、形变位移传感器405和倾角仪传感器406，温度传感器401、应变传感器402、振动传感器403、加速器传感器404、形变位移传感器405和倾角仪传感器406分布于在悬索桥的主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等关键位置处，用于收集悬索桥的温度、应力、振动、倾斜角度或倾斜方向等各项数据，通过数据采集模块400的多传感器应用，能够全面、准确地采集悬索桥的各项数据，包括温度、应力、振动、倾斜角度等，这提供了对悬索桥结构健康状况的全面监测和评估，有助于及早发现结构异常和潜在问题，为桥梁的维护和修复工作提供了重要的依据。

请参阅图5中，数据传输模块300包括有线传输301、无线传输302和光纤传输303，数据采集模块400采集的各项数据可以根据具体的应用需求和环境条件选择合适的数据传输模形式，因每种传输方式都有其特定的优势和限制，使得数据采集模块400可以根据数据传输速率、距离、可靠性、成本等因素进行选择，本方案中的数据传输方式多样，有线、无线、光纤传输303都包含在内，使数据传输更加可靠，可根据实际需要选用最佳方式，实现高速率传输。

请参阅图6中，数据处理模块200由数据汇集单元201、数据分析单元202和数据解读单元203组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行分析和解读，可以提取出各项数据中的关键结构参数、检测异常变化以及进行结构状态评估，通过数据处理模块200的数据分析和解读功能，能够对存储的监测数据进行深入分析和解读，提取关键结构参数、检测异常变化，并进行结构状态评估，这为桥梁维护和管理提供了科学依据，帮助决策者做出准确的判断和决策，保障悬索桥的安全运行和可持续发展。

请参阅图7中，监测中心100由数据检测单元101和数据评估单元102组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行进行实时监测和评估，还可以对监测桥梁的结构健康状况生成报告和触发预警讯息，该系统实现了对钢结构悬索桥全生命周期的智能监管，能够最大限度地预防事故，确保桥梁安全可靠运行，丰富的监测数据以及数据分析可以为桥梁的维护保养和疏散管理提供决策支持。

工作原理：本方案通过云数据库模块500的应用，该系统能够提供高性能、可靠性和安全性的云端数据存储和管理服务，将监测中心100与云数据库模块500连接，实现了数据的实时传输和存储，确保监测数据的及时性和准确性，同时，云数据库模块500的弹性和自动扩展能力，使系统能够适应不断增长的数据量和用户需求，提供高效的数据存储和访问能力。

本方案通过安全预警模块600的引入，通过声音报警器601和灯光警示器602，能够实时监测数据采集模块400采集到的各项数据，并根据设定的阈值或规则触发预警信号，这有效提高了悬索桥的安全性，一旦监测数据异常，及时警示相关工作人员，使其能够采取必要的应对措施，避免潜在的安全风险。

本方案通过云数据库模块500的数据存储单元501和数据管理单元502的结合，为监测数据提供了高效的存储和管理功能，数据存储单元501能够进行本地存储或云端同步，确保数据的安全备份和可靠性，数据管理单元502提供了云数据库模块500的图形化界面和命令行界面，便于远程管理和维护工作，简化了系统管理任务和操作流程。

本方案通过数据采集模块400的多传感器应用，能够全面、准确地采集悬索桥的各项数据，包括温度、应力、振动、倾斜角度等，这提供了对悬索桥结构健康状况的全面监测和评估，有助于及早发现结构异常和潜在问题，为桥梁的维护和修复工作提供了重要的依据。

本方案通过数据处理模块200的数据分析和解读功能，能够对存储的监测数据进行深入分析和解读，提取关键结构参数、检测异常变化，并进行结构状态评估，这为桥梁维护和管理提供了科学依据，帮助决策者做出准确的判断和决策，保障悬索桥的安全运行和可持续发展。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种钢结构悬索桥的监测系统，包括监测中心（100）、数据处理模块（200）、数据传输模块（300）、数据采集模块（400）、云数据库模块（500）和安全预警模块（600），其特征在于：所述云数据库模块（500）通过数据处理模块（200）与监测中心（100）通讯连接，所述数据处理模块（200）通过监测中心（100）与云数据库模块（500）通讯连接，数据采集模块（400）通过数据传输模块（300）与云数据库模块（500）通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述安全预警模块（600）由声音报警器（601）和灯光警示器（602）组成，当数据采集模块（400）采集的各项数据超过设定的阈值或满足监测中心（100）特定的规则或模式时，可以触发相应的预警信号，以引起悬索桥相关工作人员的注意并采取必要的应对措施。

3.根据权利要求2所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述云数据库模块（500）由数据存储单元（501）和数据管理单元（502）组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行本地存储或云端同步，以供后续分析、追溯和审查使用，能够为钢结构悬索桥安全监测的后续工作提供高性能、可靠性和安全性的云端数据存储和管理服务。

4.根据权利要求3所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述数据管理单元（502）由数据管理程序（502a）和信息查询程序（502b）组成，可以为存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据提供数据库的图形化界面和命令行界面，便于对数据存储单元（501）进行远程管理和维护工作，简化云数据库模块（500）管理任务和操作。

5.根据权利要求4所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述数据采集模块（400）包括温度传感器（401）、应变传感器（402）、振动传感器（403）、加速器传感器（404）、形变位移传感器（405）和倾角仪传感器（406），所述温度传感器（401）、应变传感器（402）、振动传感器（403）、加速器传感器（404）、形变位移传感器（405）和倾角仪传感器（406）分布于在悬索桥的主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等关键位置处，用于收集悬索桥的温度、应力、振动、倾斜角度或倾斜方向等各项数据。

6.根据权利要求5所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述数据传输模块（300）包括有线传输（301）、无线传输（302）和光纤传输（303），数据采集模块（400）采集的各项数据可以根据具体的应用需求和环境条件选择合适的数据传输模形式，因每种传输方式都有其特定的优势和限制，使得数据采集模块（400）可以根据数据传输速率、距离、可靠性、成本等因素进行选择。

7.根据权利要求6所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述数据处理模块（200）由数据汇集单元（201）、数据分析单元（202）和数据解读单元（203）组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行分析和解读，可以提取出各项数据中的关键结构参数、检测异常变化以及进行结构状态评估。

8.根据权利要求7所述的一种钢结构悬索桥的监测系统，其特征在于：所述监测中心（100）由数据检测单元（101）和数据评估单元（102）组成，可以对存储钢结构悬索桥安全监测的各项数据进行进行实时监测和评估，还可以对监测桥梁的结构健康状况生成报告和触发预警讯息。