铁路桥梁健康状态监测系统的制作方法

本发明涉及的铁路桥梁健康状态监测系统，特别是涉及应用于桥梁检测的铁路桥梁的健康状态监测系统。

背景技术：

1、近年来，为了弥补传统人工巡检在铁路桥梁安全监测方面的不足，以物联网为代表的数字技术在桥梁安全监测领域得到了越来越多的应用，无线传感网络、通信技术、边缘计算及大数据可视化等技术的引入，打通了相关业务部门从桥梁监测、数据分析、模型计算、状态评估到管养服务的全过程数据链，降低了日常运营养护成本，延长了桥梁的使用年限，辅助管理部门解决了桥梁的安全监管及养护问题，最大程度地保障了运营期的结构安全问题。

2、中国发明专利cn111505010a公开了一种基于云平台的桥梁安全检测系统，其说明书包括承载获取模块、通行量检测模块、环境温度采集模块、河流参数采集模块、参数影响调度处理模块、附加负载量分析模块、裂纹图像采集模块、裂纹处理模块、裂纹演变构建模块、管理服务器、预警推演模块和桥梁安全监管终端，根据桥面上车辆通行量、环境参数和河流参数获得附加通行危险影响系数、温度变化速率以及河流环境摧毁影响系数，并综合分析桥梁所在各影响因素综合对桥梁上裂纹的裂纹变化影响系数，并通过裂纹阈值统计出预计通行预警时间，提高了裂纹演变统计的准确性，节约人工检查裂纹所需时间和精力，提高了预计通行预警时间统计的准确性，可提高车辆或人员通过桥梁时的安全性。

3、上述发明专利中，对桥梁检测的数据的处理依赖于模型对数据的处理，在部分极端环境下，裂纹的成长具有不可预见性，使得数据处理存在一定的滞后性，无法及时发现桥梁的安全隐患，容易诱发安全事故。

4、申请内容

5、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是对桥梁安全实行实时监控，及时发现快速增长的安全风险，不易诱发安全事故。

6、为解决上述问题，本发明提供了铁路桥梁健康状态监测系统，包括边缘计算一体机，边缘计算一体机信号连接有路由器，路由器分别信号连接有交换机和数据采集设备，数据采集设备包括静态采集和动态采集两大类，数据采集设备信号连接有智能传感设备，其中智能传感设备包括多个传感器，传感器包括静态采集和动态采集两大类，静态采集包括倾角传感器、位移传感器和液位传感器，动态采集包括振动传感器，边缘计算一体机信号连接有多个服务器，多个服务器分别信号连接有多个客户端。

7、在上述铁路桥梁健康状态监测系统中，实现铁路桥梁体安全监测预警任务为核心目标，构建桥梁安全运营在线监测系统，确保桥梁可监测、数据可分析、病害可定位、预警可提前。

8、作为本申请的进一步改进，智能传感设备包含maw体系结构，maw体系包括多个传感器，多个传感器通过s-bus总线信号连接有控制器，控制器通过r-bus总线信号连接有无线收发器，多个传感器、控制器和无线收发器电性连接有电源及电源管理，控制器通过i-bus信号连接有处理器，处理器分别通过can总线和pci总线与maw体系外的设备连接。

9、作为本申请的进一步改进的补充，maw体系结构包括功耗管理系统，电源为多个传感器组成的传感器组、控制器、处理器和射频电路供电，而控制器向电源监视管理电路进行供电，同时，控制器通过对电源监视管理电路和射频电路进行系统调度来实现电源监视管理电路对传感器组、控制器、处理器和射频电路进行管理。

10、作为本申请的进一步改进的补充，maw体系结构包括采集板卡，包括mcu、能源单元、存储单元和通信单元。

11、作为本申请的进一步改进的补充，智能传感设备均有三个状态，即休眠态、采样态和传输态，且状态切换为单向不可逆，以满足低功耗、长续航需求。

12、作为本申请的再进一步改进，振动传感器包括自调节弹性元件，自调节弹性元件包括相匹配的上框体和下框体，下框体插接在上框体的下侧，上框体与下框体之间固定连接有固定弹性元件上框体内固定连接有调节弹性元件，下框体内固定连接有电控伸缩杆，且上框体、下框体、电控伸缩杆和调节弹性元件同轴心，下框体靠近电控伸缩杆的一端镶嵌有位置与电控伸缩杆相匹配的压力传感器。

13、作为本申请的再进一步改进的补充，调节弹性元件远离上框体的一端固定连接有电控伸缩杆相匹配的配重块。

14、综上，实现铁路桥梁体安全监测预警任务为核心目标，构建桥梁安全运营在线监测系统，确保桥梁可监测、数据可分析、病害可定位、预警可提前，同时监测数据经得起推敲，价值密度高，使决策有根据，建立铁路桥梁预警体系，实现桥梁运维管理业务的数字化转型。

技术实现思路

技术特征：

1.铁路桥梁健康状态监测系统，包括边缘计算一体机，其特征在于：所述边缘计算一体机信号连接有路由器，所述路由器分别信号连接有交换机和数据采集设备，所述数据采集设备包括静态采集和动态采集两大类，所述数据采集设备信号连接有智能传感设备，其中智能传感设备包括多个传感器，传感器包括静态采集和动态采集两大类，所述静态采集包括倾角传感器、位移传感器和液位传感器，所述动态采集包括振动传感器，所述边缘计算一体机信号连接有多个服务器，多个所述服务器分别信号连接有多个客户端。

2.根据权利要求1所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述智能传感设备包含maw体系结构，所述maw体系包括多个传感器，多个所述传感器通过s-bus总线信号连接有控制器，所述控制器通过r-bus总线信号连接有无线收发器，多个所述传感器、控制器和无线收发器电性连接有电源及电源管理，所述控制器通过i-bus信号连接有处理器，所述处理器分别通过can总线和pci总线与maw体系外的设备连接。

3.根据权利要求2所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述maw体系结构包括功耗管理系统，电源为多个传感器组成的传感器组、控制器、处理器和射频电路供电，而控制器向电源监视管理电路进行供电，同时，控制器通过对电源监视管理电路和射频电路进行系统调度来实现电源监视管理电路对传感器组、控制器、处理器和射频电路进行管理。

4.根据权利要求2所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述maw体系结构包括采集板卡，包括mcu、能源单元、存储单元和通信单元。

5.根据权利要求2所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述智能传感设备均有三个状态，即休眠态、采样态和传输态，且状态切换为单向不可逆，以满足低功耗、长续航需求。

6.根据权利要求1所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述振动传感器包括自调节弹性元件，所述自调节弹性元件包括相匹配的上框体(1)和下框体(2)，所述下框体(2)插接在上框体(1)的下侧，所述上框体(1)与下框体(2)之间固定连接有固定弹性元件(3)所述上框体(1)内固定连接有调节弹性元件(6)，所述下框体(2)内固定连接有电控伸缩杆(5)，且上框体(1)、下框体(2)、电控伸缩杆(5)和调节弹性元件(6)同轴心，所述下框体(2)靠近电控伸缩杆(5)的一端镶嵌有位置与电控伸缩杆(5)相匹配的压力传感器(4)。

7.根据权利要求6所述的铁路桥梁健康状态监测系统，其特征在于：所述调节弹性元件(6)远离上框体(1)的一端固定连接有电控伸缩杆(5)相匹配的配重块(7)。

技术总结
本发明涉及铁路桥梁健康状态监测系统，包括边缘计算一体机，边缘计算一体机信号连接有路由器，路由器分别信号连接有交换机和数据采集设备，数据采集设备信号连接有智能传感设备，其中智能传感设备包括多个传感器，传感器包括静态采集和动态采集两大类，静态采集包括倾角传感器、位移传感器和液位传感器，动态采集包括振动传感器，边缘计算一体机信号连接有多个服务器，多个服务器分别信号连接有多个客户端，采用上述铁路桥梁健康状态监测系统，实现铁路桥梁体安全监测预警任务为核心目标，构建桥梁安全运营在线监测系统，确保桥梁可监测、数据可分析、病害可定位、预警可提前，实现桥梁运维管理业务的数字化转型。

技术研发人员：焦银秋,仇立峰,李鹏,钟晓斌,王娟玲,杨毅峰,李可娟,孙申琦,岳霄,孙军平,段倧尧,杜思琪,刘朝峰,孔令辉,高强
受保护的技术使用者：西安思源铁科铁路工务技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15