一种桥梁碰撞监测系统装置的制作方法

1.本发明涉及桥梁健康监测技术领域，尤其涉及一种桥梁碰撞监测系统装置。


背景技术：

2.桥梁作为公路交通关键节点，其安全状态的好坏和承载能力很大程度上决定了公路交通的安全状态和特殊车辆通行的路线选择，我国水运交通迅猛发展，通航密度剧增，船舶吨级也明显增大，船桥碰撞风险日益增大，通航河道桥梁遭受船舶撞击的事件时有发生，一旦发生船桥撞击事故，就可能造成桥梁受损坍塌、航道受阻、环境污染、生命财产损失等严重后果，带来巨大的经济损失。因此有必要对桥梁遭受船舶撞击风险进行监测。
3.然而受限于技术成本、识别精度等因素限制，目前市场上并没有成熟的桥梁碰撞监测产品。这一技术的难点主要体现在：1、现有船舶撞击监测需要在桥墩、箱梁部署碰撞监测设备；现有大部分桥梁不具备完善的供电系统，且事先没有预留安装检修通道，因此目前监测设备采用的有线供电、有线传输形式存在很大局限性；2、由于桥梁结构和实地环境复杂多变，现场部署的船舶碰撞监测设备由于各种问题可能出现故障、无法进行自我修复，并且附近的网关或主机也存在最优化连接等问题；3、同样由于桥梁结构和实地环境复杂多变，船舶碰撞监测方法必须能够消除环境和车辆荷载等因素的影响，做到低漏报和低误报。因此，为了实现有效的桥梁碰撞监测系统，必须着力解决这些技术难点。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种桥梁碰撞监测系统装置。
5.本发明提出的一种桥梁碰撞监测系统装置，包括现场监测子系统、公网传输子系统、平台层和应用层，所述现场监测子系统由智能监测节点和边缘网关节点组成，在桥墩或桥梁的关键位置按需布置多个智能监测节点，全天候实时监测可能发生的桥梁碰撞事件，所述边缘网关节点部署在桥梁侧面合适部位，可用于汇聚通信范围内智能监测节点的信息，边缘网关节点具备视频采集功能，可根据智能监测节点的监测信息触发视频采集功能，对发生的碰撞事件进行取证，网关节点可自动与通信范围内的所有监测节点建立关联和通信，所述公网传输子系统采用4g移动通信技术，所述公网传输子系统与边缘网关节点集成在一起，构成智能边缘网关，所述平台层拟采用商用云计算平台进行搭建和测试，平台层将对现场监测子系统产生的各类数据进行存储和分析，为应用层提供所需的支撑，所述应用层包含系统可为最终用户呈现的各类应用，主要包括实时报警、视频取证和损伤分析。
6.优选的，所述智能监测节点使用电池供电和无线通信方式，以满足大规模部署需要。
7.优选的，所述边缘网关节点将采用有线供电或风光互补供电方式。
8.优选的，所述智能监测节点和边缘网关节点采用自组网形式，边缘网关节点可自动与通信范围内的所有监测节点建立关联和通信。
9.优选的，所述公网传输子系统采用视频采集本地缓存加碰撞监测触发传输的方
式，且公网传输子系统后台可通过智能边缘网关实时调用现场视频数据。
10.优选的，所述应用层与现场监测子系统相结合，利用碰撞时获取的高分辨率信号来分析碰撞对桥梁结构的影响。
11.优选的，所述应用层具体包括碰撞发生后以短信、微信、邮件方式实时报警、保存碰撞发生时的视频数据以及必要的用户和设备管理功能。
12.优选的，所述平台层包括云服务器和算法模拟库。
13.本发明中，所述一种桥梁碰撞监测系统装置的有益效果如下：
14.1)采用自学习智能监测算法，自动消除安装差异、环境和车辆荷载等因素的影响，有效降低漏报率和误报率；
15.2)采用智能边缘网关技术，可在现场侧进行碰撞监测，有效降低数据流量消耗和后台压力；
16.3)采用无线自组网和抗干扰通信技术，安装极为简便，无需现场调试，普通工程师或工人即可安装；
17.4)采用微弱结构信号监测和在线校准以及超低功耗设计技术，大幅提升装置工作时间。
附图说明
18.图1为本发明提出的一种桥梁碰撞监测系统装置的架构图。
具体实施方式
19.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。
20.参照图1，一种桥梁碰撞监测系统装置，包括现场监测子系统、公网传输子系统、平台层和应用层，所述现场监测子系统由智能监测节点和边缘网关节点组成，在桥墩或桥梁的关键位置按需布置多个智能监测节点，全天候实时监测可能发生的桥梁碰撞事件，所述边缘网关节点部署在桥梁侧面合适部位，可用于汇聚通信范围内智能监测节点的信息，边缘网关节点具备视频采集功能，可根据智能监测节点的监测信息触发视频采集功能，对发生的碰撞事件进行取证，网关节点可自动与通信范围内的所有监测节点建立关联和通信，所述公网传输子系统采用4g移动通信技术，所述公网传输子系统与边缘网关节点集成在一起，构成智能边缘网关，所述平台层拟采用商用云计算平台进行搭建和测试，平台层将对现场监测子系统产生的各类数据进行存储和分析，为应用层提供所需的支撑，所述应用层包含系统可为最终用户呈现的各类应用，主要包括实时报警、视频取证和损伤分析。
21.本发明中，所述智能监测节点使用电池供电和无线通信方式，以满足大规模部署需要。
22.本发明中，所述边缘网关节点将采用有线供电或风光互补供电方式。
23.本发明中，所述智能监测节点和边缘网关节点采用自组网形式，边缘网关节点可自动与通信范围内的所有监测节点建立关联和通信。
24.本发明中，所述公网传输子系统采用视频采集本地缓存加碰撞监测触发传输的方式，且公网传输子系统后台可通过智能边缘网关实时调用现场视频数据。
25.本发明中，所述应用层与现场监测子系统相结合，利用碰撞时获取的高分辨率信号来分析碰撞对桥梁结构的影响。
26.本发明中，所述应用层具体包括碰撞发生后以短信、微信、邮件方式实时报警、保存碰撞发生时的视频数据以及必要的用户和设备管理功能。
27.本发明中，所述平台层包括云服务器和算法模拟库。
28.实施例
29.本发明以芜湖市某大桥为例，论述本发明实施实例。
30.1)判断桥梁为多跨连续梁桥，且中间三跨为通航孔，因此有必要安装船撞监测设备。
31.2)在容易受到撞击撞击的桥墩墩顶位置处安装加速度传感器来捕捉结构振动信号。
32.3)在主梁梁底盖梁顶安装摄像头，摄像头能够拍摄覆盖船舶可能发生撞击的位置。
33.4)在摄像头和加速度传感器安装位置附近的结构上安装智能网关装置。
34.5)完成相关设备调试、网络传输连接调试等。确保装置正常运行。
35.本发明：安装在桥梁结构相应位置的加速度传感器能够实时获取桥梁的振动信号，并且将信号传递给附近结构体上安装的低功耗监测结点。监测节点能够自动识别碰撞监测方向采集振动数据，并且通过边缘数据分析自动判断碰撞事件是否发生，如果事故发生，将开启布设的航道监控摄像头，对航道通行行情况进行实时监测。并且将捕捉的加速度信号和现场视频通过微功率无线模块将数据传输给智能网关。接着智能网关采集到的监测节点和摄像头的数据，并通过4g/5g公网实时上“云”平台。“云”平台将对前端监测系统产生的各类数据进行存储和分析。最后在应用层为用户呈现各类应用。包括碰撞发生后以短信、微信、邮件等方式实时报警、保存碰撞发生时的视频数据以及必要的用户和设备管理功能。
36.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。