一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁隧道结构健康监测技术领域，更具体地说，涉及一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统。
【背景技术】
[0002]公路网是保障国家经济建设和民生的重要社会基础设施，桥梁隧道是公路网这一生命线工程的重要组成部分。中国是世界上公路桥梁隧道最多的国家，桥梁隧道结构在服役过程中受到设计标准、施工质量、材料退化、交通负荷、极端荷载和偶然事故等各种内外因素的作用和影响，其结构安全性如不能得到完全保障，将危及人民生命财产安全和国家经济建设。在现今这个经济高速发展的阶段，基础建设量大、集中、质低的特点给结构安全管理带来诸多难题。另外由于我国普遍存在“重建设，轻管养”的倾向，国内近年来在桥梁隧道安全管养技术方向的发展和进步，已远远不能适应我国桥梁隧道全寿命安全管养的实际需求。
[0003]由于大型桥梁隧道工程在运营期间会收到气候、氧化、腐蚀或老化即突发性事件等因素的影响，以及长期在恒载和活载的作用下会产生各种损伤或局部损毁，其强度和刚度会随时间而降低，这不仅影响了安全行车，更会使其使用寿命缩短。因此在目前养护资金紧缺，缺乏有效管理的情况下，需要对桥隧结构进行有效的检测与评估、监测与预警、维修与管理等技术措施，以降低运营成本，延长桥隧使用寿命，保障交通流畅。使用最新的分布式处理技术、传感器技术、无线通讯技术、数据分析技术，开发一套公路桥梁隧道结构健康检测系统，用以检测和评估桥梁和隧道工程的营运状态，为养护管理提供科学依据。
[0004]为降低公路桥梁隧道健康检测系统所消耗的资源，提高系统工作寿命，提升预警效率，采用分布式数据处理架构，发明一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统就显得十分重要。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，能够在前端节点、现场终端和后端平台进行三级数据处理，将桥隧结构异常状态进行分级预警，不仅减少了现场设备使用的电池和无线电资源，大大提高了系统的工作寿命，同时还降低了桥隧异常状态告警的时延，更有效的对桥隧安全进行管养。
[0006]一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，包括:
传感器单元包含多类传感器，获取公路桥梁隧道的结构内部信息；
与所述传感器单元相连接的前端信息处理节点接收所述传感器单元采集的信息并对其做初步的分析判断，信息明显异常时上传数据并告警，其它正常情况时保持缄默以节省资源；
与所述前端信息处理节点相连接的星型传输网络提供星型传输网络提供现场异常信息的无线传输通道，多个所述前端信息处理节点将异常信息汇聚到一个现场信息处理终端;
与所述星型传输网络相连接的现场信息处理终端将进行多维传感信息融合，可以判断出结构健康状态异常时迅速告警，无法判断时将原始数据通过互联网上传给后端信息处理平台；
与所述现场信息处理终端相连接的后端信息处理平台结合各种模型、算法和历史监测数据进行综合判断，给出最终的精确监测结果。
[0007]上述的分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，优选的，所述传感器单元包括:
用于桥梁监测应用的空气温度传感器，锚索应力计，桥面轴载及流量传感器，桥梁应力传感器，桥梁温度场分布场传感器，桥梁挠度传感器，桥梁倾斜传感器和裂缝监测传感器；用于隧道监测应用的空气温度传感器，隧道气体传感器，路面轴载及流量传感器、隧道收敛及沉降传感器，拱顶下沉传感器、初期支护水压力和衬砌水压力传感器，锚杆轴力传感器，钢支撑内力传感器和衬砌受力传感器。
[0008]上述的分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，优选的，所述前端信息处理节点包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、ASIC、DSP、单片机的嵌入式系统形式，进行第一级数据处理，采用平滑滤波和阈值判断的方式给出初步判断结果。
[0009]上述的分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，优选的，所述星型传输网络包括:
采用扩频、窄带、超窄带等低功耗长距离无线传输技术；
采用时分多址、频分多址、码分多址、载波监听多路访问/冲突检测的多用户协议来支持多点接入；
采用星型网络架构，降低网络部署和维护的难度，简化网络监控和管理。
[0010]上述的分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，优选的，所述现场信息处理终端包括但不限于PLC、FPGA、CPLD、AS IC、DSP、单片机、工控机、个人电脑的信息系统形式，进行第二级数据处理，采用多维传感信息融合的模式识别算法给出精确的判断结果。
[0011]上述的分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，优选的，所述后端信息处理平台包括但不限于在线数据采集系统，健康分析评估系统，专家管理系统，告警反馈系统，进行第三级数据处理，结合各种模型、算法和历史监测数据给出最终的综合判断结果。
[0012]通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，使用三级分布式数据处理架构，降低了系统所消耗的资源，提高了系统工作寿命，提升了预警效率。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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中记载的一些实施例，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。
[0014]图1为本发明一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统实施例一的结构示意图；
图2为本发明一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统的三级分布式结构健康监测信息处理流程示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0016]实施例一
传感器单元105、前端信息处理节点104、星型传输网络103、现场信息处理终端102、后端信息处理平台101 ;
其中:
所述传感器单元105包含多类传感器，获取公路桥梁隧道的结构内部信息，输出给所述前端处理单元104 ；
所述前端处理单元104接收此信息并对其做做初步的分析判断，信息明明显异常时通过所述星型传输网络103向所述现场信息处理终端102上传