一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统的制作方法

本实用新型涉及桥梁安全监测领域，特别涉及一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统。

背景技术：

随着现代公路交通建设的飞速发展，各种交通车辆的数量迅速增长，车辆的行驶速度和载重量也有很大提高。不断增长的高速、重载汽车对桥梁承重能力要求越来越高，桥梁状态监测技术对桥梁的安全通行起着极其重要的作用。

在行驶车辆作用下，桥梁结构将产生比相同静载作用下更大的变形和应力。同时，日晒风吹暴雨等恶劣的自然天气也会对桥梁的寿命产生影响。在现有技术中，通常通过人工巡检的方式检查桥梁是否处于危险状态。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

人工巡检较难准确检查出桥梁是否处于危险状态。另外，中小型桥梁数量规模巨大，位置不集中，养护困难，很容易忽视养护工作从而造成危害。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统，该系统包括：至少一个桥梁状态监测装置、数据采集设备、远程通信设备、远程服务器和显示终端；

桥梁状态监测装置通过无线网络与数据采集设备相连；数据采集设备通过无线网络与远程通信设备相连；远程通信设备通过无线网络与远程服务器相连；远程服务器通过无线网络与显示终端相连；

桥梁状态监测装置安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种；

桥梁状态监测装置，用于将位移值发送给数据采集设备；

数据采集设备，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备；

远程通信设备，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器；

远程服务器，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理；

远程服务器，用于将分析处理结果发送给显示终端；

显示终端，用于接收并显示分析处理结果。

在一种可能的实现方式中，

该系统还包括：预警设备；

预警设备通过无线网络或有线网络与远程服务器相连；

远程服务器，用于生成预警信息，并将预警信息发送给预警设备；

预警设备，用于根据预警信息发出警报。

在一种可能的实现方式中，

该系统还包括：用户客户端；

用户客户端通过无线网络与远程服务器相连；

远程服务器，用于向用户客户端推送预警信息；

用户客户端，用于接收远程服务器推送的预警信息，并显示预警信息。

在一种可能的实现方式中，

桥梁状态监测装置，用于将位移值和桥梁状态监测装置的标识符关联发送给数据采集设备，桥梁状态监测装置的标识符用于唯一标识桥梁状态监测装置；

数据采集设备，用于将位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备；

远程通信设备，用于将位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间转发给远程服务器；

远程服务器，用于接收位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间并进行分析处理；

远程服务器，用于将位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间关联存储。

在一种可能的实现方式中，

远程服务器，用于根据分析处理结果调整桥梁状态监测装置的数据获取频率，数据获取频率是指桥梁状态监测装置在预定时间内所获取的位移值的数量。

在一种可能的实现方式中，

第一桥板的一侧边端部和第二桥板的一侧边端部之间安装一个桥梁状态监测装置；

第一桥板的另一侧边端部和第二桥板的另一侧边端部之间安装一个桥梁状态监测装置；

第一桥板的端部中部和第二桥板的端部中部之间安装至少一个桥梁状态监测装置。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

该系统包括：至少一个桥梁状态监测装置、数据采集设备、远程通信设备、远程服务器和显示终端；桥梁状态监测装置安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种；桥梁状态监测装置，用于将位移值发送给数据采集设备；数据采集设备，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备；远程通信设备，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器；远程服务器，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理；远程服务器，用于将分析处理结果发送给显示终端；显示终端，用于接收并显示分析处理结果。达到了能够实时监控每个桥板的状态，且能够管理多座桥梁，提高管理效率的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型各个实施例所涉及的一种实施环境的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的桥梁安全监测及预防性维护预警系统的结构框架图；

图3A是本实用新型另一个实施例提供的桥梁安全监测及预防性维护预警系统的结构框架图；

图3B是本实用新型另一个实施例提供的桥板位移状态的示意图；

图3C是本实用新型另一个实施例提供的位移传感器安装位置的示意图；

图3D是本实用新型另一个实施例提供的位移传感器安装位置的示意图；

图3E是本实用新型另一个实施例提供的位移传感器安装状态的示意图；

图3F是本实用新型另一个实施例提供的位移传感器安装状态的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1是本实用新型各个实施例所涉及的一种实施环境的结构示意图，该实施环境包括：至少一个桥梁状态监测装置110、数据采集设备120、远程通信设备130、远程服务器140、显示终端150、预警设备160和用户客户端170；

桥梁状态监测装置110通过无线网络与数据采集设备120相连；数据采集设备120通过无线网络与远程通信设备130相连；远程通信设备130通过无线网络与远程服务器140相连；远程服务器140通过无线网络或有线网络与显示终端150相连；预警设备160通过无线网络或有线网络与远程服务器140相连；用户客户端170通过无线网络与远程服务器140相连。

桥梁状态监测装置110用于采集桥梁状态数据。可选地，桥梁状态监测装置110包括位移传感器。可选地，桥梁状态监测装置110还包括称重传感器。

数据采集设备120和远程通信设备130具有数据接收和发送功能。

远程服务器140可以是一台服务器，或者由若干台服务器组成的服务器集群，或者是一个云计算服务中心。远程服务器140具有接收数据、发送数据、分析处理数据和管理数据的功能。

显示终端150具有显示信息的功能。

预警设备160具有发出警报的功能。预警设备160可以使报警器。预警设备160可以通过声音、信号灯发出警报。

用户客户端170是运行在电子设备上的冷链配送管理应用程序，具有接收信息、处理信息和设置参数的功能。电子设备可以是手机、平板电脑、膝上型便携计算机和可穿戴设备等。

图2是根据一示例性实施例示出的一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统的结构框架图。本实施例以该桥梁安全监测及预防性维护预警系统用于图1所示的实施环境中来举例说明。该桥梁安全监测及预防性维护预警系统包括：

至少一个桥梁状态监测装置210、数据采集设备220、远程通信设备230、远程服务器240和显示终端250；

桥梁状态监测装置210通过无线网络与数据采集设备220相连；数据采集设备220通过无线网络与远程通信设备230相连；远程通信设备230通过无线网络与远程服务器240相连；远程服务器240通过无线网络或有线网络与显示终端250相连；

桥梁状态监测装置210安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种；

桥梁状态监测装置210，用于将位移值发送给数据采集设备220；

数据采集设备220，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备230；

远程通信设备230，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器240；

远程服务器240，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理；

远程服务器240，用于将分析处理结果发送给显示终端250；

显示终端250，用于接收并显示分析处理结果。

综上所述，本实施例提供的桥梁安全监测及预防性维护预警系统，该系统包括：至少一个桥梁状态监测装置、数据采集设备、远程通信设备、远程服务器和显示终端；桥梁状态监测装置安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种；桥梁状态监测装置，用于将位移值发送给数据采集设备；数据采集设备，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备；远程通信设备，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器；远程服务器，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理；远程服务器，用于将分析处理结果发送给显示终端；显示终端，用于接收并显示分析处理结果。达到了能够实时监控每个桥板的状态，且能够管理多座桥梁，提高管理效率的效果。

图3A是根据一示例性实施例示出的一种桥梁安全监测及预防性维护预警系统的结构框架图。本实施例以该桥梁安全监测及预防性维护预警系统用于图1所示的实施环境中来举例说明。该桥梁安全监测及预防性维护预警系统包括：

至少一个桥梁状态监测装置310、数据采集设备320、远程通信设备330、远程服务器340和显示终端350；

桥梁状态监测装置310通过无线网络与数据采集设备320相连；数据采集设备320通过无线网络与远程通信设备330相连；远程通信设备330通过无线网络与远程服务器340相连；远程服务器340通过无线网络或有线网络与显示终端350相连。

桥梁状态监测装置310安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种。

水平位移值是指第一桥板和第二桥板左右距离差，上下位移值是指第一桥板和第二桥板高度差。比如，当第一桥板和第二桥板的水平方向的状态被破坏时，第一桥板和第二桥板之间形成高度差。

如图3B中图a所示，当第一桥板001和第二桥板002的水平方向的状态完好时，第一桥板001和第二桥板002不存在高度差。如图3B中图b所示，当第一桥板001和第二桥板002的水平方向的状态被破坏时，第一桥板001和第二桥板002之间形成高度差。如图3B中图c所示，当第一桥板001和第二桥板002发生左右位移时，第一桥板001和第二桥板002形成左右距离差。

桥梁状态监测装置310可获取第一桥板和第二桥板之间的水平位移值。桥梁状态监测装置310可获取第一桥板和第二桥板之间的上下位移值。桥梁状态监测装置310可获取第一桥板和第二桥板之间的水平位移值和上下位移值。

桥梁状态监测装置310包括位移传感器，位移传感器安装于第一桥板和第二桥板之间，位移传感器一端安装于第一桥板端部，位移传感器另一端安装于第二桥板端部。如图3C所示，位移传感器W的一端安装于第一桥板001端部，位移传感器W的另一端安装于第二桥板002端部。

可选地，

第一桥板的一侧边端部和第二桥板的一侧边端部之间安装一个桥梁状态监测装置310。

第一桥板的另一侧边端部和第二桥板的另一侧边端部之间安装一个桥梁状态监测装置310。

第一桥板的端部中部和第二桥板的端部中部之间安装至少一个桥梁状态监测装置310。

如图3D所示，第一桥板001的一侧边端部和第二桥板002的一侧边端部之间安装一个位移传感器W1，第一桥板001的另一侧边端部和第二桥板002的另一侧边端部之间安装一个位移传感器W2。第一桥板001的端部中部和第二桥板002的端部中部之间安装了位移传感器W3。

为了提高数据的准确性，第一桥板的端部中部和第二桥板的端部中部之间可以安装多个桥梁状态监测装置310。如图3E所示，第一桥板001的端部中部和第二桥板002的端部中部之间安装了位移传感器W3、位移传感器W4和位移传感器W5。

可选地，当第一桥板还具有相邻的第三桥板，第二桥板还具有相邻的第四桥板时，第一桥板和第二桥板之间可安装桥梁状态监测装置，第一桥板和第三桥板之间也可安装桥梁状态监测装置，第二桥板和第四桥板之间也可安装桥梁状态监测装置，第三桥板和第四桥板之间也可安装桥梁状态监测装置。比如图3F所示，第一桥板001和第二桥板002之间安装位移传感器W6，第一桥板001和第三桥板003之间安装位移传感器W7，第二桥板002和第四桥板004之间安装位移传感器W8，第三桥板003和第四桥板004之间安装位移传感器W9。

桥梁状态监测装置310，用于将位移值发送给数据采集设备320。

数据采集设备320，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备330。

位移值的采集时间是指位第一桥板和第二桥板之间的位移值被获取到的时间。数据采集设备320用于获取位移值的采集时间。位移值和位移值的采集时间关联发送是指将位移值和该位移值的采集时间一一对应发送。比如，数据采集设备将位移值Z1与采集时间T1对应起来发送给远程通信设备，将位移值Z2与采集时间T2对应起来发送给远程通信设备。

远程通信设备330，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器340。

远程服务器340，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理。

远程服务器340采用预设的分析模型对位移值进行分析处理。

远程服务器340，用于将分析处理结果发送给显示终端350。

显示终端350，用于接收并显示分析处理结果。

可选地，显示终端350将分析处理结果进行图形化显示，以便用户能够直观地感受数据的变化情况。

可选地，

桥梁状态监测装置310，用于将位移值和桥梁状态监测装置310的标识符关联发送给数据采集设备320，桥梁状态监测装置310的标识符用于唯一标识桥梁状态监测装置310。

桥梁状态监测装置的标识符可以是数字、字母和数字与字母的组合。桥梁状态监测装置的标识符中可以携带有该桥梁状态监测装置的位置信息，通过标识符可以查询到桥梁状态监测装置的地理位置。

数据采集设备320，用于将位移值、桥梁状态监测装置310的标识符和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备330。

远程通信设备330，用于将位移值、桥梁状态监测装置310的标识符和位移值的采集时间转发给远程服务器340。

远程服务器340，用于接收位移值、桥梁状态监测装置310的标识符和位移值的采集时间并进行分析处理。

远程服务器340，用于将位移值、桥梁状态监测装置310的标识符和位移值的采集时间关联存储。

远程服务器将位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间关联存储，以便以后调用数据。

可选地，该系统还包括：预警设备360；

预警设备360可以是信号灯或喇叭。

预警设备360通过无线网络或有线网络与远程服务器340相连；

远程服务器340，用于生成预警信息，并将预警信息发送给预警设备360；

预警设备360，用于根据预警信息发出警报。

当预警设备为信号灯时，通过灯光闪烁的形式发出警报。可预先设置预警信息的危险程度，比如设置红色为一级警报，橙色为二级警报。当预警设备为喇叭时，通过声音的形式发出警报。当然，也可以将灯光闪烁和声音结合起来发出警报。

可选地，远程服务器340，用于实时监测位移值，当位移值大于预设位移值时，远程服务器340生存警报信息，并将警报信息发送给预警设备360，预警设备360发出警报。

可选地，该系统还包括：用户客户端370；

用户客户端370通过无线网络与远程服务器340相连；

远程服务器340，用于向用户客户端370推送预警信息；

用户客户端370，用于接收远程服务器340推送的预警信息，并显示预警信息。

预警信息可以通过声音、弹窗、震动和信号灯中的至少一种进行显示。用户可以及时查看预警信息，采取相应措施，避免造成损失。

可选地，远程服务器340，用于根据分析处理结果调整桥梁状态监测装置310的数据获取频率，数据获取频率是指桥梁状态监测装置310在预定时间内所获取的位移值的数量。

远程服务器向远程通信设备发送调整数据获取频率的指令，远程通信设备向数据采集设备转发该指令，数据采集设备控制桥梁状态监测装置调整数据获取频率。该指令可包括桥梁状态监测装置的标识符，以便能够准确地找到需要调整数据获取频率的梁状态监测装置。

可选地，该系统还包括：称重传感器；

称重传感器安装于第一桥板或第二桥板中部，称重传感器通过无线网络与桥梁状态监测装置310相连；

称重传感器，用于实时监测第一桥板或第二桥板中部的重量，当重量最大时，控制桥梁状态监测装置310获取第一桥板和第二桥板之间的位移值。

车辆行驶到桥板中部时，桥板所承受的重量最大，桥板产生的变形也最大，第一桥板或第二桥板之间所产生的偏移也最大。

可选地，称重传感器还用于实时采集通过车辆的重量，并将车辆的重量发送给数据采集设备320，数据采集设备320通过远程通信设备330将车辆的重量上报给远程服务器340，远程服务器340用于实时监测车辆的重量，当车辆的重量大于预设重量阈值或桥梁的承载限额时，生存警报信息，并将警报信息发送给预警设备360，预警设备360发出警报。

可选地，该系统还包括：至少一个应力检测仪；

应力检测仪通过无线网络与数据采集设备320相连；应力检测仪安装于桥梁上；

应力检测仪，用于监测桥板的应力，并将应力发送给数据采集设备320；

数据采集设备320，用于将应力发送给远程通信设备330；

远程通信设备330，用于将应力转发给远程服务器340；

远程服务器340，用于接收并分析处理应力。

车辆行驶过程中，除了重量，还有速度以及加速度，通过应力检测仪能够更准确地获知桥梁的状态数据。

可选地，数据采集设备发送应力时，可将应力、应力检测仪的标识符、应力的采集时间、位移值、位移值的采集时间和桥梁状态监测装置的标识符关联发送。远程服务器可将上述数据关联存储。

可选地，远程服务器还可以根据分析处理结果生成桥梁养护周期数据，将该数据发送给用户客户端，用户客户端将该桥梁养护周期数据通过表格的形式表现出来，以便用户查看。

可选地，远程服务器还可以根据大量的数据分析出桥梁的承载限额。

由于桥梁的状况会随时间发生变化，使用时间越久，桥梁的承载限额就会越小。可选地，远程服务器通过调用已存储的历史数据对桥梁做周期性分析，计算并更新桥梁的承载限额。有利于对桥梁的承载限额进行调整。

综上所述，本实施例提供的桥梁安全监测及预防性维护预警系统，该系统包括：至少一个桥梁状态监测装置、数据采集设备、远程通信设备、远程服务器和显示终端；桥梁状态监测装置安装于第一桥板和第二桥板之间，用于获取第一桥板和第二桥板之间的位移值，位移值包括水平位移值和上下位移值中的至少一种；桥梁状态监测装置，用于将位移值发送给数据采集设备；数据采集设备，用于接收位移值，并将位移值和位移值的采集时间关联发送给远程通信设备；远程通信设备，用于将位移值和位移值的采集时间转发给远程服务器；远程服务器，用于接收位移值和位移值的采集时间并进行分析处理；远程服务器，用于将分析处理结果发送给显示终端；显示终端，用于接收并显示分析处理结果。达到了能够实时监控每个桥板的状态，且能够管理多座桥梁，提高管理效率的效果。

此外，远程服务器根据分析处理结果调整桥梁状态监测装置的数据获取频率。达到了实时调整数据获取频率的效果，提高了数据采集的准确度，并且当数据无较大波动时，能够降低数据采集频率，节约资源和减少设备损耗。

另外，远程服务器将位移值、桥梁状态监测装置的标识符和位移值的采集时间关联存储，有利于调用数据，以及通过桥梁状态监测装置的标识符快速找到出现问题的桥板，对相应的桥板采取养护工作，提高了数据的利用效率，以及桥梁养护的准确度。

通过本系统将零散的中小型桥梁组建成一个可视的网络，可以有效利用桥梁养护资源，实现集中管理，集中调度，集中处理的优势，提升桥梁安全养护管理水平，扩大桥梁安全养护的覆盖面。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。