基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统及方法与流程

文档序号:11131050阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,包括MEMS倾角传感器、MEMS加速度传感器、传输网络及数据中心,MEMS倾角传感器用于对桥梁构件的倾斜进行监测以获得桥梁在荷载作用下的静态挠度,MEMS加速度传感器用于监测加速度以获得桥梁动挠度函数和自振频率;MEMS倾角传感器、MEMS加速度传感器分别与传输网络连接,通过传输网络将所监测的桥梁数据信息发送给数据中心;数据中心对桥梁数据信息进行分析、处理,评估桥梁的健康状况。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,所述MEMS倾角传感器包括依次连接的MEMS倾角信息采集模块、转换模块、主控模块及发送模块,主控模块根据MEMS倾角信息采集模块所获取的桥梁倾斜数据拟合得出桥梁在荷载作用下的静态挠度。

3.根据权利要求2所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,所述MEMS倾角传感器安装在桥塔、桥面和桥墩位置,用于对桥梁构件的倾斜进行监测,其中桥面的倾斜监测包括顺桥向和横桥向的倾斜监测。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,所述MEMS加速度传感器包括依次连接的MEMS加速度信息采集模块、转换模块、主控模块及发送模块;主控模块采用自补偿算法对MEMS加速度信息采集模块所获取的加速度值进行修正,计算出桥梁动挠度函数和自振频率,以加速度值为基础获取桥梁的加速度响应,进而评估桥梁结构的整体动力特性。

5.根据权利要求4所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,所述MEMS加速度传感器安装在桥面和桥塔位置,用于对桥面和桥塔的水平和竖向加速度值进行监测。

6.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,还包括与传输网络连接的应变计,所述应变计设置于需要监测的钢筋混凝土内,用于对钢筋和混凝土的应变进行监测。

7.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,还包括与传输网络连接的索力计,所述索力计附着在桥梁拉索上,用于对桥梁拉索的基频、拉力和振幅进行监测。

8.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统,其特征在于,还包括:与传输网络连接的大量程位移计,所述大量程位移计安装在桥墩位置,用于对桥墩的沉降进行监测;以及分别与数据中心连接的桥梁健康监测指挥中心、移动客户端。

9.根据权利要求1‐8中任一项所述基于MEMS技术的桥梁远程自动化实时监测系统的桥梁远程自动化实时监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、通过MEMS倾角传感器测量桥面、桥墩和桥塔的倾斜状况,转换成相应的倾角信息,并拟合得出运营桥梁在荷载作用下的静态挠度,最后将静态挠度传输给数据中心;

S2、通过MEMS加速度传感器测量桥面和桥塔的水平和竖向振动状况,转换成相应的加速度信号,根据加速度信号获取桥梁的加速度响应,计算桥梁动参数和动力属性,评估桥梁结构的整体动力特性及损伤情况,并传输给数据中心;

S3、通过应变计、索力计、大量程位移计和温湿度传感器分别测量桥梁的应变参数、拉索参数、位移量及温湿度,并传输给数据中心;

S4、数据中心对步骤S1‐3所传输的反映桥梁健康状况的数据信息进行分析、处理和显示,对桥梁的健康状态进行评估,并对超限数据信息进行及时报警。

10.根据权利要求9所述的桥梁远程自动化实时监测方法,其特征在于,还包括步骤:

S5、通过桥梁健康监测指挥中心或移动客户端访问数据中心,实时掌控桥梁的运行状况,实现桥梁健康的远程自动化实时监测;

步骤S1所述静态挠度的拟合精度通过增加MEMS倾角传感器的数量来提高。

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