一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114965969A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210521993.1(22)申请日2022.05.13(71)申请人湖北博江建筑工程管理有限公司地址430074湖北省武汉市东湖高新区光谷大道77号(72)发明人周晋军(51)Int.Cl.G01N33/38(2006.01)G01N21/95(2006.01)G01D21/02(2006.01)E02D33/00(2006.01)H04L67/12(2022.01)G08B21/18(2006.01)H04W4/38(2018.01)权利要求书4页说明书10页附图2页(54)发明名称一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统(57)摘要本发明公开一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统，通过对大跨度桥梁设置混凝土地基质量监测模块、梯形支撑立柱质量监测模块、拱形桥架质量监测模块和桥台质量监测模块，基于获取的各模块质量监测结果评估大跨度桥梁结构的综合健康系数，当大跨度桥梁结构的综合健康系数低于数据存储模块中的警戒综合健康系数时，则进行预警。一方面降低了检测人员的工作难度，有效避免了高空作业的风险。另一方面避免了由于远距离以及人为主观因素对桥梁质量问题检测产生的影响，并且涵盖对大跨度桥梁的混凝土地基、梯形支撑立柱、拱形桥架和桥台多个质量检测维度，提高了对大跨度桥梁结构健康评估的可靠性和稳定性。CN114965969ACN114965969A权利要求书1/4页1.一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统，其特征在于，包括：混凝土地基质量监测模块、梯形支撑立柱质量监测模块、拱形桥架质量监测模块、桥台质量监测模块、数据存储模块、数据分析云平台和预警显示终端；所述数据分析云平台分别与混凝土地基质量监测模块、梯形支撑立柱质量监测模块、拱形桥架质量监测模块、桥台质量监测模块、数据存储模块和预警显示终端相连接；所述混凝土地基质量监测模块用于对大跨度桥梁进行混凝土地基质量监测，其中混凝土地基质量监测模块包括混凝土地基外观质量监测单元和混凝土地基稳固质量监测单元；所述梯形支撑立柱质量监测模块用于对大跨度桥梁进行梯形支撑立柱质量监测，其中梯形支撑立柱质量监测模块包括梯形支撑立柱尺寸质量监测单元和梯形支撑立柱外观质量监测单元；所述拱形桥架质量监测模块用于对大跨度桥梁进行拱形桥架质量监测，其中拱形桥架质量监测模块包括拱形桥架跨径质量监测单元和拱形桥架形态质量监测单元；所述桥台质量监测模块用于对大跨度桥梁进行桥台质量监测，其中桥台质量监测模块包括桥台外观质量监测单元和桥台承载质量监测单元；所述数据存储模块用于存储大跨度桥梁的标准混凝土地基三维外观图像、混凝土地基外观缺陷允许面积、混凝土地基接触轮廓线上各检测点初始三维坐标、各梯形支撑立柱标准尺寸参数、各梯形支撑立柱标准外形轮廓、标准拱形桥架跨径、拱形桥架各测量点至参考水平面的标准距离、桥台外观缺陷允许面积、桥台允许承载力和警戒综合健康系数；所述数据分析云平台用于基于大跨度桥梁的混凝土地基质量监测结果、梯形支撑立柱质量监测结果、拱形桥架质量监测结果和桥台质量监测结果评估大跨度桥梁结构的综合健康系数；所述预警显示终端用于对大跨度桥梁结构的综合健康系数进行显示，将大跨度桥梁结构的综合健康系数与数据存储模块中的警戒综合健康系数进行比对，若大跨度桥梁结构的综合健康系数低于警戒综合健康系数，则进行预警。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统，其特征在于：所述混凝土地基外观质量监测单元用于对大跨度桥梁的混凝土地基外观进行质量监测，其具体检测过程包括以下步骤：A1:通过高清摄像头对大跨度桥梁进行三维外观图像采集；A2:从所采集的大跨度桥梁三维外观图像中定位至混凝土地基区域并提取其三维外观图像；A3:将大跨度桥梁的混凝土地基三维外观图像与数据存储模块中的标准混凝土地基三维外观图像进行对比，判断其是否存在缺陷，若存在，则从三维外观图像中定位外观缺陷区域，由此提取出大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积；A4:将大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积与预设的混凝土地基外观缺陷允许面积进行对比，计算大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度，其计算公式为：其中α表示为大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度，s0表示为大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷允许面积，s表示为大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷2CN114965969A权利要求书2/4页面积。3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统，其特征在于：所述混凝土地基稳固质量监测单元用于对大跨度桥梁的混凝土地基稳固质量进行监测，其具体检测过程包括以