专利名称：全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于ー种具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，特别是关于ー种具有光栅以及通讯装置的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，用以测量桥梁土木结构，以实时通过通讯装置传送警示信号至使用端，警示信号传至用户手机，再以人语方式主动告知桥梁安全状态。
背景技术：
土木设施攸关人民的生命财产安全至巨，许多土木设施如桥梁、道路、隧道、水库、港湾等的兴建已渐趋饱合，土木设施的发展与管理计划将逐渐由兴建转换为维修保养。另一方面，中国台湾早年土地开发未重视水土保持工作，加上地震、台风等天灾频仍，水文、地文已呈相对不稳定的现象。许多新近完成的土木设施，在使用年限内即出现结构安全堪虑的现象。对旧有的桥梁结构来说，为使其能达到设计的使用年限，或因经济因素的考虑必须延长使用寿命等，其使用情形需要有一套实时的监测装置，以对所述工程结构体所隐藏的安全性加以长期性的监测，以实时发现问题，并加以适当的维修或补强，防止因结构体损坏所造成的生命财产损失。土木设施的结构安全监测时点将由过去着重于施工兴建阶段逐渐转换至营运使用阶段。远距与实时监测可有效降低监测成本，強化预警功能，并据以作为规划土木设施修缮保养及更新替换的经费调配优先级，为建立土木设施安全管理的必要手段。对新构造物而言，如即将兴建的高速鉄路工程或其他重要的结构工程，其结构体所需的质量、安全要求与使用年限，均较一般土木结构高，此时监测装置，更将扮演重要角色，以确保其安全与服务功能。本实用新型目的在以经济、有效率的量测技术，协助桥梁管理者执行平时桥梁检测作业；地震或洪水吋，实时桥梁安全监测，当发生突发状况时，实时传送警示，以提供用路人保护与防救灾管理。
实用新型内容本实用新型目的的ー是提供ー种具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，特别是关于ー种具有光栅与通讯装置的光纤感测装置的光纤感测装置，其可用以作为测量桥梁土木结构的高程计、位移计、水位计、钢缆振动计，以实时通过通讯装置传送警示信号发出警示置使用者端，作实时的处理。本实用新型目的在于提供一种全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其可提供感测技术，协助桥梁管理者执行平时桥梁检测作业，地震或洪水吋，实时桥梁安全监测，以保护用路人与防救灾管理。本实用新型的ー实施例是提供一种全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统用以测量一物理參数，其特征在于，包括:[0010]ー稳定装置；以及一光纤感测装置，其包含一光纤；两个热收缩套管，其因受热而产生收缩；ー缆线，其中该缆线的两端通过该热收缩套管相对应该光纤的两端相互接合；至少ー测量区段，其位于该热收缩套管之间，其中该测量区段设置于该光纤内，且该缆线的一端连接该稳定装置，且相对于该稳定装置的该热收缩套管为ー固定端；以及一測量装置，其设置于该光纤的该测量区段内；一光学装置，其设置于该光纤感测装置的一端，该光学装置发射一光信号进入该光纤，且该光学装置接收该光信号由该测量区段反射的一反射信号；以及一信号处理装置，其耦合该光学装置；其中，该稳定装置的一端连接该光纤感测装置的另一端，以提供该测量区段ー预定拉カ，使该测量区段保持于ー第一状态，该测量区段受ー应变时，该测量区段为ー第二状态，当该测量区段为该第二状态时，该反射信号产生一信号变动，该信号处理装置转换该反射信号为该物理參数。其中，该测量装置为一光栅。其中该稳定装置为ー漂浮装置或一保丽龙，该稳定装置的另一端连接该光纤感测装置的该缆线，该稳定装置提供一浮力至该缆线，该光纤的该測量区段受到该预定拉力，使该测量区段保持于该第一状态。其中该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统还包含一管筒装置，用以包覆于该光纤以及该测量区段，该管筒装置传递该应变至该光纤感测装置的该测量区段。其中该稳定装置为ー配重装置或一铅块，该稳定装置的另一端连接该光纤感测装置的该缆线，该稳定装置提供一重力至该缆线，该光纤的该測量区段受到该预定拉力，使该測量区段保持于该第一状态。其中该稳定装置为ー缓冲装置或一弹簧，该稳定装置的另一端连接于ー待测物。其中该物理參数包含ー距离、一振动频率、一水位高度、一高度差和一重量。其中该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统还包含一通讯装置，该通讯装置连接该信号处理装置，当该反射信号产生该信号变动吋，该信号处理装置控制该通讯装置传送ー警不信号。其中该通讯装置通过ー无线网络或一有线网络传送该警示信号。其中该警示信号以简讯、电子邮件、或语音信息的方式传送置一使用者。本实用新型的有益效果是:其可提供感测技木，协助桥梁管理者执行平时桥梁检测作业，地震或洪水吋，实时桥梁安全监测，以保护用路人与防救灾管理。
为使能更进一歩了解本实用新型的特征及技术内容，请參考以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附附图仅提供參考与说明的使用，并非用以限制本实用新型，其中:图1A是根据本实用新型的一实施例的一高程计示意图；[0032]图1B是根据图1A高程计中的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统示意图；图1C是根据本实用新型的另ー实施例的高程计示意图。图1D是根据图1C高程计中的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统示意图。图2A是根据本实用新型的另ー实施例的一高程计示意图；图2B是根据本实用新型的另ー实施例的一高程计示意图；图3A是为根据本实用新型的一实施例的感测方法流程图；图3B根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图；图3C根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图；图3D根据本实用新型的另ー实施例的应用于桥梁的伸缩缝的示意图；图3E是为根据本实用新型的一实施例的具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统示意图；图4A是为根据本实用新型的一实施例的ー钢缆振频监测计示意图；图4B是为根据图4A的钢缆振频监测计挂设于钢缆的示意图；图4C是为将图4A的钢缆振频监测计设置于ー斜张桥的示意图；图4D是图4A的钢缆振频监测计所测得的振动频率图；图5是为根据本实用新型的一实施例的一位移计示意图；图6A是根据本实用新型的一实施例的水位计示意图；以及图6B是根据图6A水位计设置于桥梁上的示意图；以及图6C是根据图6A水位计所测得的光栅波长图。
具体实施方式
图1A是根据本实用新型的一实施例的一高程计100示意图。图中绘示高程计100具有第一压克カ管102以及第二压克カ管104。第一连通管152是连接于第一压克カ管102与第二压克カ管104之间。第一压克カ管102以及第二压克カ管104内部是放置一液体，其间是以第一连通管152连通，根据物理中的连通管原理，第一压克カ管102以及第ニ压克力管104内液体的液面高度是维持同一水平面。图1A具有第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112以及第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114，其分别设置于第一压克カ管102以及第二压克カ管104内部。由图所示，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112的一端是连接于ー第一固定端122另一端是通过第一稳定装置1120漂浮于液体中，且相对于第一稳定装置1120的第一热收缩套管11230为ー第一固定端122，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112通过第一热收缩套管11230固定于第一压克カ管102，于此实施例，第一稳定装置1120例如为一保丽龙圆柱，第一稳定装置1120下方是连接一圓板铁块1121，以提供稳定装置1120向下的重力。第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的一端是连接于第二固定端122另一端是通过第二稳定装置1140漂浮于液体中，且相对于第二稳定装置1140的第二热收缩套管11430为第二固定端124，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114通过第二热收缩套管11430固定于第二压克カ管104。于此实施例，第二稳定装置1140例如为一保丽龙圆柱，第二稳定装置1140下方是连接一圓板铁块1141，以提供稳定装置1120向下的重力。 于此实施例中，第一稳定装置1120以及第ニ稳定装置1140为漂浮装置或保丽龙。第一稳定装置1120的另一端是连接第一光纤感测装置1122的第一缆线11228，于此实施例为ー碳纤线，以及第ニ稳定装置1140的另一端是连接第二光纤感测装置1142的第二缆线11428，于此实施例为ー碳纤线。通过第一稳定装置1120的浮力，其提供第一光纤感测装置1122 —预定拉力，使第一测量区段11222保持于第一状态。同理，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的一端是连接于ー第二固定端124，另一端是通过稳定装置1140漂浮于液体中，并通过第二稳定装置1140的浮力，其提供第二光纤感测装置1142 —预定拉力，使第二測量区段11422保持于第一状态。于此实施例中，高程计100是包含两个压克カ管以及两个全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，然，高程计亦包含其他数目压克カ管与全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统的组合态样，例如，三个压克力管与三个全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，在此举出一例仅用以说明，其数目并非以此为限。需说明的是，高程计所包含压克カ管与全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统数目的组合态样，需视待测桥梁结构的长度而配置。图1B是根据图1A高程计中的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112示意图。如图所示，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112包括:第一稳定装置1120、第一光纤感测装置1122、第一光学装置1124以及第一信号处理装置1126。第一光纤感测装置1122是包含:第一光纤11220、第一测量区段11222、第一测量装置11224以及第一管筒装置11226、第一缆线11228以及两个第一热收缩套管11230。第一热收缩套管11230因受热而产生收缩。第一缆线11228的两端通过第一热收缩套管11230相对应第一光纤11220的两端相互接合；第一測量区段11222是设置于光纤11220内，位于第一热收缩套管11230之间。第一測量装置11224是设置于第一光纤11220的第一測量区段11222内。第一管筒装置11226包覆于第一光纤11220以及第一測量区段11222，用以提供保护第一光纤11220以及第一測量区段11222。第一光纤感测装置1122的一端是连接第一稳定装置1120。于此实施例中，第一測量装置11224是为一光柵。第一光学装置1124是设置于第一光纤感测装置1122的一端。第一光学装置1124是发射一光信号SI进入第一光纤11220，且第一光学装置1124亦用以接收光信号SI由第一測量区段11222反射的一反射信号S2。光信号SI是为ー宽带光信号，当其通过第一測量装置11224(即光栅)时，满足光栅布拉格条件的特定波长，并反射反射信号S2至第一光学装置1124。第一信号处理装置1126是耦合至第一光学装置1124。第一光学装置1124与第一信号处理装置1126是经由第一稱合器1129稱合至第一光纤感测装置1122。第一稳定装置1120是连接第一光纤感测装置1122，以提供第一測量区段11222 —预定拉力，使第一測量区段11222保持于第一状态。第一管筒装置11226是用以传递ー应变至第一光纤感测装置1122的第一测量区段11222。当第一測量区段11222受外力所施加的一应变时，第一測量区段11222是因所受的拉カ改变，因此造成第一測量区段11222转变为第二状态，此时反射信号S2是产生第一信号变动。随后，第一信号处理装置1126是将产生第一信号变动的反射信号S2转换为物理參数。当反射信号S2产生信号变动时，第一信号处理装置1126是传送ー警示信号Sw至一使用端U1。需说明的是，图1B仅以第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112作为作为说明，关于第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的结构与动作原理亦相同，在此不再赘述。请參考图1A、图1B以及图2A。图2A是根据本实用新型的另ー实施例的一高程计示意图。于此实施例，高程计100是与图1A的实施例相同，其中，图2A绘示高程计100中第一压克カ管102下沉的实施例，当第一压克カ管102下沉时，第一固定端122是随之下沉，第一热收缩套管11230是同时带动第一光纤感测装置1122移动，最終，第一缆线11228传导亦使第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112的第一稳定装置1120浮力改变，则第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112可测得下沉的事件发生。本实施例中，第一稳定装置1120以及第ニ稳定装置1140例如为漂浮装置或保丽龙。第一压克カ管102以及第二压克カ管104之间是以第一连通管152连通，其液面是维持同一液面高度，于实际測量，如图3B所示，图3B是为根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图，两压克カ管位102、104是分别设置桥墩340、342上，由于正常情况下，桥墩340、342是位于同一水平面上，因此，其内部所填充的液体是維持同一水平面。因此，使第一稳定装置1120下沉至液体中的体积更大，深度更深，浮力亦更大，由此亦改变第一光纤感测装置112的第一缆线11228的拉力，且第一光纤11220的第一測量区段11222由第一状态变为第二状态。第一光学装置1124发射一光信号SI进入第一光纤11220的第一測量装置11224，即为一光柵，由于第一測量区段11222由第一状态变为第二状态，光信号SI经由光栅反射的反射信号S2相对应产生第一信号变动。随后，第一信号处理装置1126是根据反射信号S2转换为物理參数，即下降高度值，并通知使用者，由此达到实时监控预警的功能。于实际測量情况，如图3C所示，其中图3C根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图。当桥墩340下沉，则第一压克カ管102亦下沉，因此，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112受拉カ向下。第一光纤感测装置1122亦受牵引向下，导致第一稳定装置1120同步拉扯第一光纤感测装置1122。请參考图1C、图1D，图1C是根据本实用新型的另ー实施例的高程计100示意图。图1D是根据图1C高程计中的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112示意图。高程计100具有第一压克カ管102以及第二压克カ管104。第一连通管152是连接于第一压克カ管102与第二压克カ管104之间。第一压克カ管102以及第二压克カ管104内部是放置一液体，其间是以第一连通管152连通，根据物理中的连通管原理，第一压克カ管102以及第ニ压克カ管104内液体的液面高度是维持同一水平面。图1C具有第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112以及第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114，其分别设置于第一压克カ管102以及第二压克カ管104内部。由图所示，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112的一端是连接于ー第一固定端122另一端是通过第一稳定装置1120漂浮于液体中，且相对于第一稳定装置1120的第一热收缩套管11230为ー第一固定端122，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112通过第一热收缩套管11230固定于第一压克カ管102，于此实施例，第一稳定装置1120例如为一保丽龙圆柱，第一稳定装置1120下方是连接一圓板铁块1121，以提供稳定装置1120向下的重力。第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的一端是连接于第二固定端122另一端是通过第二稳定装置1140漂浮于液体中，且相对于第二稳定装置1140的第二热收缩套管11430为第二固定端124，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114通过第二热收缩套管11430固定于第二压克カ管104。于此实施例，第二稳定装置1140例如为一保丽龙圆柱，第二稳定装置1140下方是连接一圆板铁块1141，以提供稳定装置1120向下的重力。于此实施例中，第一稳定装置1120以及第ニ稳定装置1140为漂浮装置或保丽龙。第一稳定装置1120的另一端是连接第一光纤感测装置1122的第一缆线11228，于此实施例为ー碳纤线，以及第ニ稳定装置1140的另一端是连接第二光纤感测装置1142的第二缆线11428，于此实施例为ー碳纤线。通过第一稳定装置1120的浮力，其提供第一光纤感测装置1122 —预定拉力，使第一测量区段11222保持于第一状态。同理，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的一端是连接于ー第二固定端124，另一端是通过稳定装置1140漂浮于液体中，并通过第二稳定装置1140的浮力，其提供第二光纤感测装置1142 —预定拉力，使第二測量区段11422保持于第一状态。于此实施例中，高程计100是包含两个压克カ管以及两个全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，然，高程计亦包含其他数目压克カ管与全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统的组合态样，例如，三个压克力管与三个全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，在此举出一例仅用以说明，其数目并非以此为限。需说明的是，高程计所包含压克カ管与全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统数目的组合态样，需视待测桥梁结构的长度而配置。请參考图1D，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112包括:第一稳定装置1120、第一光纤感测装置1122、第一光学装置1124以及第一信号处理装置1126。第一光纤感测装置1122是包含:第一光纤11220、第一測量区段11222、第一測量装置11224以及第一管筒装置11226、第一缆线11228以及两个第一热收缩套管11230。第一热收缩套管11230因受热而产生收縮。第一缆线11228的两端通过第一热收缩套管11230相对应第一光纤11220的两端相互接合；第一測量区段11222是设置于光纤11220内，位于第一热收缩套管11230之间。第一測量装置11224是设置于第一光纤11220的第一測量区段11222内。第一管筒装置11226包覆于第一光纤11220以及第一測量区段11222，用以提供保护第一光纤11220以及第一測量区段11222。第一光纤感测装置1122的一端是连接第一稳定装置1120。于此实施例中，第一測量装置11224是为一光柵。第一光学装置1124是设置于第一光纤感测装置1122的一端。第一光学装置1124是发射一光信号SI进入第一光纤11220，且第一光学装置1124亦用以接收光信号SI由第一測量区段11222反射的一反射信号S2。光信号SI是为ー宽带光信号，当其通过第一測量装置11224(即光栅)时，满足光栅布拉格条件的特定波长，并反射反射信号S2至第一光学装置1124。第一信号处理装置1126是耦合至第一光学装置1124。第一光学装置1124与第一信号处理装置1126是经由第一稱合器1129稱合至第一光纤感测装置1122。第一稳定装置1120是连接第一光纤感测装置1122，以提供第一測量区段11222 —预定拉力，使第一測量区段11222保持于第一状态。第一管筒装置11226是用以传递ー应变至第一光纤感测装置1122的第一测量区段11222。当第一測量区段11222受外力所施加的一应变时，第一測量区段11222是因所受的拉カ改变，因此造成第一測量区段11222转变为第二状态，此时反射信号S2是产生第一信号变动。随后，第一信号处理装置1126是将产生第一信号变动的反射信号S2转换为物理參数。当反射信号S2产生信号变动时，第一信号处理装置1126是传送ー警示信号Sw至一使用端U1。需说明的是，图1D仅以第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112作为作为说明，关于第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的结构与动作原理亦相同，在此不再赘述。请參考图1C、图1D以及图2B。图2B是根据本实用新型的另ー实施例的一高程计示意图。于此实施例，高程计100是与图1C的实施例相同，其中，图2B绘示高程计100中第一压克カ管102下沉的实施例，当第一压克カ管102下沉时，第一固定端122是随之下沉，第一热收缩套管11230是同时带动第一光纤感测装置1122移动，最終，第一缆线11228传导亦使第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112的第一稳定装置1120浮力改变，则第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112可测得下沉的事件发生。本实施例中，第一稳定装置1120以及第ニ稳定装置1140例如为漂浮装置或保丽龙。第一压克カ管102以及第二压克カ管104之间是以第一连通管152连通，其液面是维持同一液面高度，于实际測量，如图3B所示，图3B是为根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图，两压克カ管位102、104是分别设置桥墩340、342上，由于正常情况下，桥墩340、342是位于同一水平面上，因此，其内部所填充的液体是維持同一水平面。因此，使第一稳定装置1120下沉至液体中的体积更大，深度更深，浮力亦更大，由此亦改变第一光纤感测装置112的第一缆线11228的拉力，且第一光纤11220的第一測量区段11222由第一状态变为第二状态。第一光学装置1124发射一光信号SI进入第一光纤11220的第一測量装置11224，即为一光柵，由于第一測量区段11222由第一状态变为第二状态，光信号SI经由光栅反射的反射信号S2相对应产生第一信号变动。随后，第一信号处理装置1126是根据反射信号S2转换为物理參数，即下降高度值，并通知使用者，由此达到实时监控预警的功能。请參考图1C、图1D以及图2B，于此实施例第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统1120包含第一通讯装置1128，第一通讯装置1128连接第一信号处理装置1126。当反射信号S2产生信号变动时，第一信号处理装置1126是控制第一通讯装置1128传送ー警示信号Sw至一使用端U1，其中，警示信号Sw传至使用端Ul手机，再以人语方式主动告知桥梁安全状态。第一通讯装置1128是通过无线网络或有线网络传送警示信号Sw。需说明的是，警示信号Sw是以简讯、电子邮件或语音消息的方式传送。请參考图3E，其为根据本实用新型的一实施例的具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统示意图。请參考图3E，举例来说，第一通讯装置1128是经由网络传送警示信号Sw传至桥梁管理者Ul的手机UlI，同吋，第一通讯装置1128亦启动警示装置350，例如警示灯号、警铃或语音示警，以提供附近的路人警示之用。本实用新型亦提供一种感测方法，其方法的流程图如图3A所示。为说明本实用新型的感测方法实施例，并配合图1A、图1B以及图2，该感测方法包含下列步骤:步骤304提供第一光纤感测装置1122以及第二光纤感测装置1142、第一光纤11220、第二光纤11420、第一光学装置1124、第二光学装置1144、第一信号处理装置1126、第二信号处理装置1146以及第ー稳定装置1120、第二稳定装置1140。由图1A、图1B所示，高程计100具有第一压克カ管102、第二压克カ管104以及。第一连通管152是连接于第一压克カ管102与第二压克カ管104之间。由于第一压克カ管102以及第二压克カ管104相互连通，因此，当两压克力管位于同一水平面时，其内部所填充的液体是维持同一水平面，且第一稳定装置1120、第二稳定装置1140为相同体积、相同材料的稳定装置，因此，第一稳定装置1120、第二稳定装置1140皆位于同一水平面。于实际測量，如图3B所示，图3B是为根据本实用新型的另ー实施例的一高程计设置于ー桥梁的两桥墩的示意图，两压克カ管位102、104是分别设置桥墩340、342上，由于正常情况下，桥墩340,342是位于同一水平面上，因此，其内部所填充的液体是维持同一水平面。步骤306制作第一测量装置11224于第一光纤11220的第一测量区段11222。制作第二測量装置11424于第二光纤11420的第二測量区段11422。如图1A所示。其中，第一測量装置11224以及第二測量装置11424是为一光栅结构。提供第一光纤11220、两个第ー热收缩套管11230、第一缆线11228于第一光纤感测装置1122，第一缆线11228的两端通过第一热收缩套管11230相对应第一光纤11220的两端相互接合，第一測量区段11222位于第一热收缩套管11230之间，第一缆线11228的一端是连接第一稳定装置1120。第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112的一端是通过第一稳定装置1120漂浮于液体中，且相对于第一稳定装置1120的第一热收缩套管11230为ー第一固定端122，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112通过第一热收缩套管11230固定于第一压克カ管102。提供第二光纤11420、两个第二热收缩套管11430、第二缆线11428于第二光纤感测装置1142。第二缆线11428的两端通过第二热收缩套管11430相对应第二光纤11420的两端相互接合，第二測量区段11422位于第二热收缩套管11430之间，第二缆线11428的一端是连接第二稳定装置1140，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114的一端是通过第二稳定装置1140漂浮于液体中，且相对于第二稳定装置1140的第二热收缩套管11430为第二固定端124，第二全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统114通过第二热收缩套管11430固定于第二压克カ管104。于本实用新型的一实施例中，为提供光纤一保护，是更提供第一管筒装置11226以及第二管筒装置11426，步骤318。第一管筒装置11226包负覆于第一光纤11220以及第一測量区段11222外，当受到ー应变时，第一管筒装置11226是传递该应变至第一光纤感测装置1122的第一測量区段11222。将第二管筒装置11426包负覆于第二光纤11420以及第ニ測量区段11422外，当受到ー应变吋，第二管筒装置11426是传递应变至第二光纤感测装置1142的第二测量区段11422。步骤308，将第一光学装置112耦合至第一光纤感测装置1122的一端，第一光学装置1124是发射一光信号SI进入第一光纤11220，且第一光学装置1124是接收光信号SI由第一測量区段11222所反射的一反射信号S2。将第二光学装置1144耦合至第二光纤感测装置1142的一端，第二光学装置1144是发射一光信号SI进入第二光纤11420，且第二光学装置1144是接收光信号SI由第二測量区段11422所反射的一反射信号S2。步骤310，将第一信号处理装置1126耦合第一光学装置1124。将第二信号处理装置1146耦合第二光学装置1144。于本实施例中，步骤310的后还包含步骤320。步骤320是将第一光纤感测装置1122的另一端耦合至第一稳定装置1120。将第二光纤感测装置1142的另一端耦合至第二稳定装置1140。步骤312，第一稳定装置1120经由第一光纤感测装置1122，提供第一測量区段11222 —预定拉力，则第一測量区段11222是保持于第一状态。连接第二稳定装置1140至第二光纤感测装置1142，以提供第二測量区段11422 一预定拉力，则第二測量区段11422是保持于第一状态。[0079]步骤314，对第一测量区段11222施加一应变，以使第一测量区段11222转变为一第二状态。本实施例中所施加一应变例如为高程计100设置于一桥梁的两桥墩上，当其中的一桥墩高度产生变动所造成的，于其他实施例，此应变亦可为伸缩缝所造成缝距变动所造成的。于实际测量情况，如图3C所示，其中图3C根据本实用新型的另一实施例的一高程计设置于一桥梁的两桥墩的示意图。当桥墩340下沉，则第一压克力管102亦下沉，因此，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112受拉力向下。第一光纤感测装置1122亦受牵引向下，导致第一稳定装置1120同步拉扯第一光纤感测装置1122。由于，第一压克力管102以及第二压克力管104之间是以第一连通管152连通，其液面是维持同一液面高度，因此，使第一稳定装置1120下沉至液体中的体积更大，深度更深，浮力亦更大，由此亦改变第一光纤感测装置1162的拉力。同时，造成第一测量区段11222则由第一状态变为第二状态，反射信号S2是产生第一信号变动。第一信号处理装置1126是将产生第一信号变动的反射信号S2转换为物理参数，步骤316。步骤322，第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112是提供第一通讯装置1128。第一通讯装置1128是连接第一信号处理装置1126。当反射信号S2产生信号变动时，第一信号处理装置1126是控制第一通讯装置1128传送警示信号Sw至一使用端Ul，警示信号Sw传至使用端Ul手机，再以人语方式主动告知桥梁安全状态。第一通讯装置1128是通过无线网络或有线网络传送警示信号Sw。需说明的是，警示信号Sw是以简讯、电子邮件或语音消息的方式传送。图3E，是为根据本实用新型的一实施例的具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统示意图。请参考图3E，举例来说，第一通讯装置1128是经由网络传送警示信号Sw传至桥梁管理者Ul的手机Ul I，同时，第一通讯装置1128亦启动警示装置350，例如警示灯号、警铃或语音示警，以提供附近的用路人警示之用。于又一实施例，请参考图4A、图4B、图4C，图4A为根据本实用新型的一实施例的一钢缆振频监测计示意图。图4B是为根据图4A的钢缆振频监测计挂设于钢缆的示意图。图4C为将图4A的钢缆振频监测计设置于一斜张桥的示意图。如图所示，钢缆振频监测计412是例如悬挂于一斜张桥430的其中的某一钢缆420上，用以监测钢缆420的振动频率。此实施例中，钢缆振频监测计412的结构是相似于图1B中的第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112，其差异仅在于图1B中，第一稳定装置1120为一漂浮装置或一保丽龙；而本实施例的稳定装置4120是为一为一保丽龙圆柱，如图4A所示，稳定装置4120通过圆板铁块4121作为配重装置放置于水450中，其所受的重力提供光纤光栅41224 —预定拉力，使光纤光栅41224保持于第一状态。光纤光栅41224上方的一热收缩套管41230固定于支撑板440，另一下方的热收缩套管41230通过碳纤线41228与稳定装置4120连接。本实施例中钢缆振频监测计412除了稳定装置4120以外的结构外，其他是与图1B中的第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112相同，因此不再赘述。钢缆振频监测计412通过吊线460绑在钢缆420上吊着，如图4B所示。当钢缆420振动时，钢缆振频监测计412是随钢缆420而振动，因此，提供钢缆振频监测计412光纤光栅41224 —应变。光纤光栅41224是变为第二状态，进而在反射信号S2产生信号变动，如图4A所示。随后，信号处理装置是将产生信号变动的反射信号转换为物理参数(即振动频率)，通过频率转换得知钢缆420的张力T，以提供监视钢缆420的实时振动状况，以实时测得斜张桥430任一条钢缆420的振动情形，如图4D所示。其中，上述的张力，即为钢缆张力T，其公式为T AWI:T=——W:钢缆单位长度重量L:钢缆长度G:重力加速度:钢缆振动基频 于另一实施例，请参考图3D、图5，其是为根据本实用新型的一实施例的一位移计示意图。如图所示，位移计512的一端是经由一钢丝520经由稳定装置5120连接于B点，其另一端是通过光纤51220连接于A点，通过位移计512以测量A、B两点的位移。此实施例中，位移计512的结构是相似于图1B中的第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112，其差异仅在于第一稳定装置1120为一漂浮装置或一保丽龙；而本实施例的稳定装置5120是为一缓冲装置或一弹簧，用以通过弹力提供该测量区段预定拉力，以提供其缓冲，使测量区段51222保持于第一状态。本实施例中位移计512除了稳定装置5120以外的结构是与图1B中的第一全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统112相同，因此不再赘述。当A、B两点间的位移改变时，位移计512的测量区段51222受到拉扯，是受到一应变，因而从第一状态变为第二状态，进而在反射信号S2产生信号变动。随后，信号处理装置是将产生信号变动的反射信号转换为物理参数(即位移)，以提供监视A、B两点的实时位移量，未图示。本实施例是可用于桥梁伸缩缝348的监测，当伸缩缝348的缝距便大时，位移计512的测量区段51222受到拉扯，是受到一应变，而实时监测桥梁的安全状况，如图3D所示。请参考图6A、图6B所示，图6A是根据本实用新型的一实施例的水位计示意图。图6B是根据图6A水位计设置于桥梁上的示意图。水位计612是具有稳定装置6120、光纤61220、吊挂线620、测量区段61222以及探针650。测量区段61222包含光栅61224。其中，测量区段61222是黏贴于探针650上。吊挂线620是吊挂于桥梁的护栏660，并向下垂吊，通过稳定装置6120提供一重力，以稳定测量区段61222。其中，探针650垂下距离河水664水面的距离，是可根据使用者所欲设定的警戒水位而定。当河水664的水面上升时，水位计612的测量区段61222受到一应变，通过测得光栅61224的波长，以得知何时触碰到水面，如图6C所示,并提出警示。上述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统是利用光纤内部的光栅用作测量，通过感测其反射信号的变动，得知其物理量的变动，作为测量桥梁土木结构的高程计、位移计以及振频监测计。本实用新型的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统亦可用以作为其他全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统使用，本实用新型中所述仅为例示，并非以此为限。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的申请专利范围；凡其它未脱离本实用新型所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求的范围内。
权利要求1.一种全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统用以测量一物理參数，其特征在于，包括: ー稳定装置；以及 一光纤感测装置，其包含 一光纤; 两个热收缩套管，其因受热而产生收缩； ー缆线，其中该缆线的两端通过该热收缩套管相对应该光纤的两端相互接合； 至少ー测量区段，其位于该热收缩套管之间，其中该测量区段设置于该光纤内，且该缆线的一端连接该稳定装置，且相对于该稳定装置的该热收缩套管为ー固定端；以及 一測量装置，其设置于该光纤的该测量区段内； 一光学装置，其设置于该光纤感测装置的一端，该光学装置发射一光信号进入该光纤，且该光学装置接收该光信号由该测量区段反射的一反射信号；以及 一信号处理装置，其耦合该光学装置； 其中，该稳定装置的一端连接该光纤感测装置的另一端，以提供该测量区段一预定拉力，使该测量区段保持于ー第一状态，该测量区段受ー应变时，该测量区段为ー第二状态，当该测量区段为该第二状态时，该反射信号产生一信号变动，该信号处理装置转换该反射信号为该物理參数。
2.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中，该测量装置为一光柵。
3.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该稳定装置为ー漂浮装置或一保丽龙，该稳定装置的另一端连接该光纤感测装置的该缆线，该稳定装置提供一浮力至该缆线，该光纤的该測量区段受到该预定拉力，使该测量区段保持于该第一状态。
4.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统还包含一管筒装置，用以包覆于该光纤以及该测量区段，该管筒装置传递该应变至该光纤感测装置的该测量区段。
5.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该稳定装置为ー配重装置或一铅块，该稳定装置的另一端连接该光纤感测装置的该缆线，该稳定装置提供一重力至该缆线，该光纤的该測量区段受到该预定拉力，使该测量区段保持于该第一状态。
6.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该稳定装置为ー缓冲装置或一弹簧，该稳定装置的另一端连接于ー待测物。
7.如权利要求1所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统还包含一通讯装置，该通讯装置连接该信号处理装置，当该反射信号产生该信号变动时，该信号处理装置控制该通讯装置传送ー警示信号。
8.如权利要求7所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在于，其中该通讯装置通过ー无线网络或一有线网络传送该警示信号。
9.如权利要求7所述的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，其特征在干，其中该警示信号以简讯、电子邮件、或语音信息的方式传送置一使用者。
专利摘要本实用新型是提供一种具有智能手机语音示警的全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统，全光纤式全桥桥梁安全监测整合系统包含稳定装置与光纤感测装置与通讯装置。基本构造使用缆线与光纤经由热收缩套管相互接合于两端，测量区段位于两热收缩套管之间，由稳定装置提供测量区段一预定拉力，光纤感测装置通过光纤内测量区段的光栅感测一应变，当测量区段受一应变时，测量区段由第一状态转变为第二状态，并于反射信号产生一信号变动。信号处理装置将产生信号变动的反射信号转换为物理参数，并经由通讯装置传送警示信号至使用端，警示信号传至用户手机，再以人语方式主动告知桥梁安全状态。
文档编号G01D5/26GK202947751SQ20122042130
公开日2013年5月22日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年6月28日
发明者李政宽 申请人:李政宽