桥梁板挠度实时动态自动监测系统及方法与流程

本发明涉及一种监测系统及监测方法，具体地说是一种桥梁板挠度实时动态自动监测系统及方法。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，交通先行使得道路的新建、改建始终走在经济发展的前列，道路桥梁随处可见，为百姓出行、物流运输提供了极大的便利。在利益最大化观念的影响下，物流车辆常有超载运输的情况发生，导致使用中的道路桥梁可瞬间变为危桥或断桥，影响了道路使用的安全与畅通。为了加强道路桥梁安全管理，政府部门建立了道路桥梁安全管理责任制，目的是加强管理，避免超载现象，确保使用者安全与道路畅通。一名桥梁管理者要承担数百座以上道路桥梁的管理责任，光凭桥梁管理者的责任心实际是无法解决道路桥梁动态安全管理的难题的，只要在使用中的桥梁上有一辆车严重超过桥梁承载极限将马上导致桥梁成为危桥或断桥。为此，道路桥梁实时动态监测是政府管理部门最行之有效的管理办法，可使道路桥梁一旦出现病态第一时间预警，桥梁管理者即可采取相应措施使道路桥梁造成的危害降低到最小程度。而现有技术中，缺少用于道路桥梁实时动态监测的系统，亟待开发。

技术实现要素：

本发明提供了一种桥梁板挠度实时动态自动监测系统及方法。

本发明的目的是解决现有市场上缺少用于道路桥梁实时动态监测系统，光凭桥梁管理者的责任心无法解决道路桥梁动态安全管理的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种桥梁板挠度实时动态自动监测系统，包括光线发射装置、光线接收装置、信号处理器、电源，所述光线发射装置设于桥梁板下方一端的桥墩上，光线接收装置设于桥梁板下方另一端的桥墩上，光线发射装置、光线接收装置与桥梁板下平面之间的垂直距离均大于0.01毫米，光线发射装置与光线接收装置相向安装，光线接收装置与信号处理器之间通信连接，电源用于供电。

优选的，所述光线发射装置为1个光线发射器，光线接收装置为1个光线接收器，光线接收器与桥梁板下平面之间的垂直距离和光线发射器与桥梁板下平面之间的垂直距离相同。

优选的，所述光线发射装置为1个光线发射器，光线接收装置为光线接收器组，光线接收器组由n个光线接收器排列构成，n不小于2，每两个相邻光线接收器之间的上下水平间距大于0.01毫米，每一个光线接收器均与信号处理器之间通信连接。

一种基于桥梁板挠度实时动态自动监测系统的方法：根据光线接收器与桥梁板下平面之间的垂直距离由小到大，将光线接收器组中的光线接收器依次编号为q1、q2、……、qn；正常情况下，桥梁板未受压，桥梁板挠度y＝0，光线发射器发射光线，光线接收器组中的每个光线接收器均可接收到光线发射器发出的光线；当桥梁板受压，桥梁板挠度变化，桥梁板弯曲下沉挡住光线，使得光线接收器组中相应的光线接收器未接收到光线从而产生遮挡信号传输至信号处理器，信号处理器根据被遮挡住的与桥梁板下平面之间垂直距离最大的光线接收器qn计算出桥梁板的实时挠度，实现对桥梁板挠度实时动态自动监测的目的，桥梁板挠度计算方法如下，光线发射器发光中心与桥梁板下平面之间的垂直距离为d，桥梁板的挠度变化量最大点为桥梁板跨度的中心处，发出遮挡信号且与桥梁板下平面之间垂直距离最大的光线接收器为qn，qn与桥梁板下平面之间的垂直距离为h；若h＝d，则桥梁板的挠度y＝h＝d；若h≠d，则桥梁板的挠度y＝(d+h)/2。

本发明的有益效果是：本发明所述的桥梁板挠度实时动态自动监测系统及方法能够对桥梁板挠度变化量进行实时动态监测，在实际使用时，可以根据各桥梁的极限挠度在信号处理器中设置预警挠度，当桥梁板的实时挠度达到预警挠度时，则信号处理器发出报警信号，第一时间产生预警，桥梁管理者即可采取相应措施使道路桥梁造成的危害降低到最小程度。

附图说明

图1为桥梁板挠度实时动态自动监测系统的第一种实施方式的结构示意图。

图2为桥梁板挠度实时动态自动监测系统的第二种实施方式的结构示意图。

图3为光线接收器组的第一种排布方式。

图4为光线接收器组的第二种排布方式。

图5为桥梁板挠度计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图所示，提供了本发明桥梁板挠度实时动态自动监测系统的实施例，包括光线发射装置、光线接收装置、信号处理器，所述光线发射装置设于桥梁板1下方一端的桥墩2上，光线接收装置设于桥梁板1下方另一端的桥墩3上，光线发射装置、光线接收装置与桥梁板1下平面之间的垂直距离均大于0.01毫米，光线发射装置与光线接收装置相向安装，光线接收装置与信号处理器之间通信连接。

图1提供了第一种实施方式，光线发射装置为1个光线发射器4，光线接收装置为1个光线接收器5，光线接收器5与桥梁板1之间的垂直距离和光线发射器4与桥梁板1之间的垂直距离相同，均为d。所述光线发射器4为红外发射器或激光发射器。其自动监测方法如下：正常情况下，桥梁板未受压，桥梁板挠度y＝0，光线发射器4发射光线，光线接收器5可接收到光线发射器4发出的光线；当桥梁板受压，桥梁板挠度变化，桥梁板弯曲下沉挡住光线，使得光线接收器5未接收到光线从而产生遮挡信号传输至信号处理器，信号处理器接收到遮挡信号则计算出桥梁板的挠度y已经达到d。

图2提供了第二中实施方式，光线发射装置为1个光线发射器6，光线接收装置为光线接收器组7，光线接收器组由n个光线接收器8排列构成，n不小于2，每两个相邻光线接收器8之间的上下水平间距d大于0.01毫米，每一个光线接收器8均与信号处理器之间通信连接。所述光线发射器为红外发射器。光线接收器组7的排布方式可以如图3所示，所有的光线接收器8排布为一列，每两个光线接收器8之间的纵向相邻间距为d。光线接收器组7的排布方式可以如图4所示，光线接收器8在横向上错位排列，每两个光线接收器8之间的纵向相邻间距为d。其自动监测方法如下：根据光线接收器8与桥梁板1之间的垂直距离由小到大，将光线接收器组中的光线接收器依次编号为q1、q2、……、qn；正常情况下，桥梁板未受压，桥梁板挠度y＝0，光线发射器6发射光线，光线接收器组7中的每个光线接收器8均可接收到光线发射器6发出的光线；当桥梁板1受压，桥梁板挠度变化，桥梁板1弯曲下沉挡住光线，使得光线接收器组7中相应的光线接收器未接收到光线从而产生遮挡信号传输至信号处理器，信号处理器根据被遮挡住的与桥梁板下平面之间垂直距离最大的光线接收器qn计算出桥梁板的实时挠度，实现对桥梁板挠度实时动态自动监测的目的，桥梁板挠度计算方法如下，光线发射器6发光中心与桥梁板下平面之间的垂直距离为d，桥梁板的挠度变化量最大点为桥梁板跨度的中心处，发出遮挡信号且与桥梁板下平面之间垂直距离最大的光线接收器为qn，qn与桥梁板下平面之间的垂直距离为h；若h＝d，则桥梁板的挠度y＝h＝d；若h>d，挠度计算如图5所示，根据三角形定理，可得桥梁板中心点的挠度为y＝d+(h-d)/2＝(d+h)/2；同理，若h<d，根据三角形定理，可得桥梁板中心点的挠度为y＝d-(d-h)/2＝(d+h)/2；即若h≠d，，则桥梁板的挠度y＝(d+h)/2。在实际使用时，可以根据各桥梁的极限挠度在信号处理器中设置预警挠度y0，当桥梁板的实时挠度达到预警挠度y0时，则信号处理器发出报警信号，第一时间产生预警，桥梁管理者即可采取相应措施使道路桥梁造成的危害降低到最小程度。

以上的两种实时方式均是在一对桥墩上设置了桥梁板挠度实时动态自动监测系统，实际使用时，可以在每一块桥梁板的每一对桥墩上均设置一组桥梁板挠度实时动态自动监测系统，并将每一组中的信号处理器联网至中央处理器，由中央处理器对所有的桥梁板挠度实时动态自动监测系统进行检测，以实现在整个桥梁长度上对桥梁板挠度进行实时监测。