一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法及系统与流程

1.本发明属于海洋工程安全防护设备的相关技术领域，具体而言，涉及一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法及一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统。


背景技术：

2.随着我国基础建设及航运业的迅猛发展，桥梁数量及航道通航密度逐年增加，桥梁与船舶之间的矛盾日益突出，船舶撞击桥梁事故屡见不鲜且呈上升趋势，由船撞事故导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏令人触目惊心，其他间接损失如航道阻塞、列车停运、公众心理冲击等更是难以估量。船撞事故的分析表明，桥梁事故发生部位主要是由于桥墩结构受到破坏，因此需要提高桥墩的抗撞性能。市面上已应用多种类型的防撞设施，其基本原理是基于能量吸收、动量缓冲而设计，根据自身特点和适用范围进行分类，目前常用的是钢型箱防撞船装置，该装置利用钢材塑性变形进行消能。然而，对于传统的防撞设施，在受到船舶撞击后，很难判断其内部构件是否损伤严重，很多设施在抵御一次船撞后基本失去抗撞性，因为船舶撞击产生的破损没能及时发现和处理，导致下次承受撞击能力大幅降低，从而导致一系列事故出现。


技术实现要素：

3.本发明提出了一种新的基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法及系统，要解决的技术问题是现有防撞船设施的耐撞度较低，影响防撞船设施防撞度的问题。
4.有鉴于此，本发明提出了一种新的基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法，所述方法包括：获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号；获取中心计算机中预存的安全标准数据，将所述实况数据参数与所述安全变顺数据安全标准数据进行比对，确认所述防撞船装置的实时耐撞度；根据所述实时耐撞度生成安全指令，并传输至桥梁管理中心。
5.在该技术方案中，服务器通过信号采集装置和无线信号传递装置获取防护藏传装置所处环境的实况数据参数，然后通过中心计算机中心内部存储的条件模块，即获取中心计算机内预存的安全标准数据，将上述实况数据参数与安全标准数据进行比对，判断出当前的实况数据参数是否超出了安全标准数据，并在确认实况数据参数超出了安全标准数据时，确认防撞船装置当前的实时耐撞度，即分析出防撞船装置能否承受下一次的碰撞，根据实时耐撞度生成安全指令，该安全指令包括防撞船装置能够承受下一次碰撞的信息，以便发出提醒至桥梁管理中心，以便桥梁管理中心根据安全指令确认是否要对防撞船装置进行维修或更换，以维护防撞船装置的耐撞度，保证其抗撞性。
6.在上述技术方案中，可选地，所述获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号的步骤具体包括：接收压力传感器检测到的所述防撞船装置与所述桥墩之间的实时压力值，生成压力电信号；接收水位传感器检测到的所述防撞船装置内部的实时水位，生成水位电信号；接收水平仪检测到
的所述防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号；根据所述压力电信号、所述水位电信号和所述偏载电信号生成实况数据参数。
7.在上述技术方案中，可选地，所述压力电信号是根据均匀安装在所述防撞船装置安装内板上的多个所述压力传感器确认的。
8.在上述技术方案中，可选地，所述水位电信号是根据安装在所述防撞船装置的安装内板底部的所述水位传感器确认的。
9.在上述技术方案中，可选地，所述偏载电信号是根据设置在所述防撞船装置顶部外侧面的所述水平仪确认的。
10.在该技术方案中，当防撞船装置收到船舶撞击时，防撞船装置与桥墩之间相互挤压，安装在防撞船装置安装内板上的压力传感器能有效测出桥墩与防撞船装置之间的实时压力值，并将该实时压力值转换为压力电信号发送给信号采集装置，通过无线信号传递装置将压力电信号传递至服务器，以便利用条件模块判断测得的压力电信号是否超出安全标准数据；水平仪用来检测防撞船装置收到自然因素或船舶撞击后，防撞船装置的偏载程度，通过测量防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号，水平仪将得到的偏载电信号发送给信号采集装置，通过无线信号传递装置将偏载电信号输送至服务器，以便利用条件模块判断偏载电信号是否超出安全标准数据；当防撞船装置收到船舶撞击后，水位传感器通过感应防撞船装置内底部的水位变化，将感受到的水位电信号传送至信号采集装置，通过无线信号传递装置将水位电信号输送至服务器，以便利用条件模块判断水位电信号是否超出安全标准数据。
11.在上述技术方案中，可选地，所述获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数的步骤还包括：接收应变传感器检测到的所述防撞船装置的局部强度值，生成抗撞性数据。
12.在上述技术方案中，可选地，所述抗撞性数据是根据设置在所述防撞船装置的安装内板外侧面上的所述应变传感器确认的。
13.在该技术方案中，根据防撞船装置的强度要求和船舶静力学原理，将应变传感器安装在防撞船装置受弯矩和剪力较大的位置，例如防撞船装置手打碰撞后容易弯折的部位；当防撞船装置碰撞防撞船装置后，应变传感器将当前监测到的局部强度转化为抗撞性数据，通过信号采集装置和无线信号传递装置将抗撞性数据输送至服务器，以便保证其抗撞性。
14.根据本发明的第二方面，提供一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统，包括第一获取装置、第二获取装置和传输装置，第一获取装置用于获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号；第二获取装置用于获取中心计算机中预存的安全标准数据，将所述实况数据参数与所述安全变顺数据安全标准数据进行比对，确认所述防撞船装置的实时耐撞度；传输装置用于根据所述实时耐撞度生成安全指令，并传输至桥梁管理中心。
15.在上述技术方案中，可选地，所述第一获取装置还包括第一接收模块、第二接收模块、第三接收模块和第一生成模块，第一接收模块用于接收压力传感器检测到的所述防撞船装置与所述桥墩之间的实时压力值，生成压力电信号；第二接收模块用于接收水位传感器检测到的所述防撞船装置内部的实时水位，生成水位电信号；第三接收模块用于接收水平仪检测到的所述防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号；第一生成模块用于根据所述
压力电信号、所述水位电信号和所述偏载电信号生成实况数据参数。
16.在上述技术方案中，可选地，所述基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统还包括第二生成装置，第二生成装置用于接收应变传感器检测到的所述防撞船装置的局部强度值，生成抗撞性数据。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：提供了一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法及系统，步骤与结构简单，能够及时将监测到的桥墩承受撞击的耐受度实时传递至桥梁管理中心，以进行预警，有效避免了防撞船装置在抵御一次船撞后基本失去抗撞性，因为船舶撞击产生的破损没能及时发现和处理，导致下次承受撞击能力大幅降低，从而导致一系列事故出现的情况，有效提高了防撞系统的防撞度，便于推广使用。
附图说明
18.图1示出了根据本发明的实施例的基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法的流程示意图；
19.图2示出了根据本发明的实施例的防撞船装置的结构示意图；
20.图3示出了根据本发明的实施例的基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统的结构示意框图。
21.其中，附图中的附图标记所对应的名称为：桥墩201、自浮式钢套箱202、安装内板203、无线信号传递装置204、信号采集装置205、水位传感器206、压力传感器207、水平仪208、太阳能电池209、传感器故障检测仪210、波折式夹层板211、聚氨酯泡沫212、橡胶护舷213、应变传感器214；
22.第一获取装置301、第一接收模块3011、第二接收模块3012、第三接收模块3013、第一生成模块3014、第二获取装置302、传输装置303、第二生成模块304。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义以及实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的说明。
30.如图1所示，一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法，所述方法包括：
31.步骤101，获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号；
32.步骤102，获取中心计算机中预存的安全标准数据，将所述实况数据参数与所述安全变顺数据安全标准数据进行比对，确认所述防撞船装置的实时耐撞度；
33.步骤103，根据所述实时耐撞度生成安全指令，并传输至桥梁管理中心。
34.实施例一，服务器通过信号采集装置205和无线信号传递装置204获取防护藏传装置所处环境的实况数据参数，然后通过中心计算机中心内部存储的条件模块，即获取中心计算机内预存的安全标准数据，将上述实况数据参数与安全标准数据进行比对，判断出当前的实况数据参数是否超出了安全标准数据，并在确认实况数据参数超出了安全标准数据时，确认防撞船装置当前的实时耐撞度，即分析出防撞船装置能否承受下一次的碰撞，根据实时耐撞度生成安全指令，该安全指令包括防撞船装置能够承受下一次碰撞的信息，以便发出提醒至桥梁管理中心，以便桥梁管理中心根据安全指令确认是否要对防撞船装置进行维修或更换，以维护防撞船装置的耐撞度，保证其抗撞性。
35.进一步地，所述获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号的步骤具体包括：接收压力传感器207检测到的所述防撞船装置与所述桥墩201之间的实时压力值，生成压力电信号；接收水位传感器206检测到的所述防撞船装置内部的实时水位，生成水位电信号；接收水平仪208检测到的所述防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号；根据所述压力电信号、所述水位电信号和所述偏载电信号生成实况数据参数；所述压力电信号是根据均匀安装在所述防撞船装置安装内板203上的多个所述压力传感器207确认的；所述水位电信号是根据安装在所述防撞船装置的安装内板203底部的所述水位传感器206确认的；所述偏载电信号是根据设置在所述防撞船装置顶部外侧面的所述水平仪208确认的。
36.实施例二，当防撞船装置收到船舶撞击时，防撞船装置与桥墩201之间相互挤压，安装在防撞船装置安装内板203上的压力传感器207能有效测出桥墩201与防撞船装置之间的实时压力值，并将该实时压力值转换为压力电信号发送给信号采集装置205，通过无线信号传递装置204将压力电信号传递至服务器，以便利用条件模块判断测得的压力电信号是否超出安全标准数据；水平仪208用来检测防撞船装置收到自然因素或船舶撞击后，防撞船
装置的偏载程度，通过测量防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号，水平仪208将得到的偏载电信号发送给信号采集装置205，通过无线信号传递装置204将偏载电信号输送至服务器，以便利用条件模块判断偏载电信号是否超出安全标准数据；当防撞船装置收到船舶撞击后，水位传感器206通过感应防撞船装置内底部的水位变化，将感受到的水位电信号传送至信号采集装置205，通过无线信号传递装置204将水位电信号输送至服务器，以便利用条件模块判断水位电信号是否超出安全标准数据。
37.进一步地，所述获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数的步骤还包括：接收应变传感器214检测到的所述防撞船装置的局部强度值，生成抗撞性数据；所述抗撞性数据是根据设置在所述防撞船装置的安装内板203外侧面上的所述应变传感器214确认的。
38.其中，根据防撞船装置的强度要求和船舶静力学原理，将应变传感器214安装在防撞船装置受弯矩和剪力较大的位置，例如防撞船装置手打碰撞后容易弯折的部位；当防撞船装置碰撞防撞船装置后，应变传感器214将当前监测到的局部强度转化为抗撞性数据，通过信号采集装置205和无线信号传递装置204将抗撞性数据输送至服务器，以便保证其抗撞性。
39.实施例三，如图2所示，上述防撞船装置包括内部中空的自浮式钢套箱202，所述自浮式钢套箱202的内竖向设置有安装内板203，所述安装内板203的外侧面设置有无线信号传递装置204、信号采集装置205和水位传感器206，所述水位传感器206设置在所述安装内板203外侧面的底部，所述安装内板203的内侧面设置有多个压力传感器207，所述水位传感器206和每个所述压力传感器207的输出口均连接于所述无线信号采集装置205的输入口，所述无线信号采集装置205的输出口连接于所述无线信号传递装置204的输入口，所述无线信号传递装置204的输出口连接有河岸上设置的桥梁管理中心。
40.防撞船装置围绕桥墩201外围一圈设置，该防撞船装置包括内部中空的自浮式钢套箱202，其中压力传感器207安装在安装内板203的外侧，压力传感器207能够有效测出安装内板203与桥墩201之间的相互作用力，水位传感器206设置在安装内板203外侧面的底部，该水位传感器206的探头与自浮式钢套箱202的底部之间设置有间隙，用于检测自浮式钢套箱202内的水位，信号采集装置205和无线信号传递装置204均分别连接于所述压力传感器207和水位传感器206后设置在安装内板203上，能够将压力传感器207测出的安装内板203与桥墩201之间的相互作用力、水位传感器206检测到的自浮式钢套箱202内部的实时水位传送至桥梁管理中心，以便桥梁管理中心内的控制器根据传输的数据判断套箱的受损程度、根据传输的实时水位判断自浮式钢套箱202的漏水情况，以便在判断出防撞船装置的耐撞度出现问题时，及时发出警报，通过桥梁管理中心提醒监控人员注意对该自浮式钢套箱202进行维修保养，以保证其抗撞性，维护防撞船装置的防撞度。
41.实施例四，自浮式钢套箱202的顶部外侧面设置有水平仪208，水平仪208通过信号采集装置205和无线信号传递装置204连接于桥梁管理中心，自浮式钢套箱202的顶部外侧面还设置有太阳能电池209，太阳能电池209分别连接于传感器故障检测仪210、压力传感器207、水位传感器206、无线信号传递装置204和信号采集装置205，太阳能电池209板的外侧面设置有一层透明防水膜(图中未示出)，安装内板203与自浮式钢套箱202外侧壁之间的间隙内设置有波折式夹层板211，波折式夹层板211之间的间隙之间填充有聚氨酯泡沫212，安装内板203朝向自浮式钢套箱202内侧壁的内侧面上设置两个橡胶护舷213，两个橡胶护舷
213分别对称设置在安装内板203的顶部和底部，压力传感器207和水位传感器206的表面均设置有强力磁铁(图中未示出)，安装内板203的外侧面上还间隔设置有应变传感器214，应变传感器214通过信号采集装置205和无线信号传递装置204连接于桥梁管理中心，安装内板203的外侧面上还设置有传感器故障检测仪210，传感器故障检测仪210分别连接于压力传感器207、水位传感器206、信号采集装置205和无线信号传递装置204。
42.在该技术方案中，水平仪208能够检测在自然因素或船舶撞击下防撞船装置在水平面上的偏载程度，该水平仪208的外壳采用防水材料制作，安装时需安装在被撞率较小的地方，以避免船舶撞击能量过大，使防撞船装置的自浮式钢套箱202外壳局部屈曲影响水平仪208的检测结果；自浮式钢套箱202顶部的太阳能电池209能够利用太阳能资源为各个设备供电，各个设备包括传感器故障检测仪210、压力传感器207、水位传感器206、无线信号传递装置204和信号采集装置205，较为节约资源；太阳能电池209膜表面的透明防水膜能够有效避免恶劣天气影响而损坏；在防撞船装置的内部间隙处设置波折夹层板，并在波折夹层板的间隙填充聚氨酯泡沫212，能够达到吸收船舶撞击力的目的，也能有效保护自浮式钢套箱202内的各个设备；另一方面，也能够减小防撞船装置的整体密度，使其漂浮于水面，随着水位的升降上下移动；橡胶护舷213能够有效避免在自浮式钢套箱202受到碰撞时，冲撞力与桥墩201支撑力之间的相互作用直接施加在设置在安装内板203上的各个设备上，引起不必要的损失；强力磁铁能够有效增大压力传感器207和水位传感器206固定在安装内板203上的稳固度；应变传感器214设置在自浮式钢套箱202上弯矩和剪力较大的位置，能够对自浮式钢套箱202的局部强度实时监测，保证其抗撞性；安装内板203上的传感器故障检测仪210能够通过测定各个设备的工作电压来判断其运作状态，并通过信号采集装置205和无线信号传递装置204传输至桥梁管理中心，以便及时进行预警。
43.如图3所示，提供一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统300，包括第一获取装置301、第二获取装置302和传输装置303，第一获取装置301用于获取所述防撞船装置所处环境的实况数据参数，所述实况数据参数包括压力电信号、水位电信号和偏载电信号；第二获取装置302用于获取中心计算机中预存的安全标准数据，将所述实况数据参数与所述安全变顺数据安全标准数据进行比对，确认所述防撞船装置的实时耐撞度；传输装置303用于根据所述实时耐撞度生成安全指令，并传输至桥梁管理中心。
44.进一步地，所述第一获取装置301还包括第一接收模块3011、第二接收模块3012、第三接收模块3013和第一生成模块3014，第一接收模块3011用于接收压力传感器207检测到的所述防撞船装置与所述桥墩201之间的实时压力值，生成压力电信号；第二接收模块3012用于接收水位传感器206检测到的所述防撞船装置内部的实时水位，生成水位电信号；第三接收模块3013用于接收水平仪208检测到的所述防撞船装置的倾斜角度，生成偏载电信号；第一生成模块3014用于根据所述压力电信号、所述水位电信号和所述偏载电信号生成实况数据参数。
45.进一步地，所述基于防撞船装置的桥墩防撞度监控系统还包括第二生成装置，第二生成装置用于接收应变传感器214检测到的所述防撞船装置的局部强度值，生成抗撞性数据。
46.以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的与现有技术相比，本发明的优点在于：提供了一种基于防撞船装置的桥墩防撞度监控方法
及系统，步骤与结构简单，能够及时将监测到的桥墩承受撞击的耐受度实时传递至桥梁管理中心，以进行预警，有效避免了防撞船装置在抵御一次船撞后基本失去抗撞性，因为船舶撞击产生的破损没能及时发现和处理，导致下次承受撞击能力大幅降低，从而导致一系列事故出现的情况，有效提高了防撞系统的防撞度，便于推广使用。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。