一種懸索橋纜索安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種懸索橋纜索安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)，屬于土木建筑工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋是由主纜、加勁梁、主塔、鞍座、錨碇、吊索等構(gòu)件構(gòu)成的柔性懸吊體系。主纜是懸索橋結(jié)構(gòu)體系中的最主要的承重構(gòu)件，它通過塔頂索鞍懸掛在主塔上并錨固于兩端錨固體中。吊索是將加勁梁自重、外荷載傳遞到主纜的傳力構(gòu)件，是連系加勁梁和主纜的紐帶。二者都是懸索橋結(jié)構(gòu)體系中十分重要的構(gòu)件。但是，主纜和吊索在使用過程中會產(chǎn)生銹蝕，影響其強度；而且由于交通事故、地震、沉降等地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的影響，很多的懸索橋主纜及吊索可能發(fā)生形變，甚至斷裂，嚴重威脅到橋梁的安全。因此，對懸索橋纜索(主纜和吊索)安全綜合監(jiān)測是很重要的?，F(xiàn)在對懸索橋纜索安全狀態(tài)的檢測和維護主要是定期通過爬纜機器人或人工攀爬對纜索檢測和作業(yè)。爬纜機器人成本高，工作不穩(wěn)定，易發(fā)生卡死和打滑的現(xiàn)象；而人工檢測，工作強度大，安全性差，且這兩種方法的檢測都存在效率低和無針對性的弊端。因此，建立一套懸索橋纜索監(jiān)測系統(tǒng)是非常有必要的。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種懸索橋纜索安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可遠程實時或根據(jù)需要監(jiān)測懸索橋的纜索安全狀態(tài)，監(jiān)測精度高，成本低；且該系統(tǒng)大大減輕了工作人員的工作強度，提高了工作的安全性和工作效率；而且，該系統(tǒng)可以根據(jù)實時測量結(jié)果對橋梁進行針對性維護，保障橋梁的安全。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)其發(fā)明目的采取的技術(shù)方案是:一種懸索橋纜索安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器檢測單元，所述傳感器檢測單元由位于纜索不同位置處的多個傳感器檢測子單元組成，其結(jié)構(gòu)特點是:所述每個傳感器檢測子單元的具體構(gòu)成是:
[0005]傳感器，安裝于纜索上，用于檢測所處位置纜索安全狀態(tài)參數(shù)；
[0006]與傳感器電連接的微控制器一和射頻標簽，用于控制和儲存?zhèn)鞲衅鳈z測到的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息以射頻形式傳給射頻讀寫單元；
[0007]所述射頻讀寫單元由多個設(shè)置于纜索橋不同位置處的射頻讀寫子單元組成，所述每個射頻讀寫子單元均由射頻讀寫器和與所述射頻讀寫器電連接的微控制器二構(gòu)成，每個射頻讀寫子單元讀取一定距離范圍內(nèi)多個傳感器檢測子單元的射頻標簽的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息傳遞給無線發(fā)送單元；
[0008]所述無線發(fā)送單元包括無線發(fā)送器和與所述無線發(fā)送器電連接的微控制器三，用于控制射頻讀寫單元工作、接收射頻讀寫子單元的射頻讀寫器傳遞來的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息無線發(fā)送至遠程控制終端；
[0009]所述遠程控制終端與無線發(fā)送單元通過遠程無線連接，遠程控制所述無線發(fā)送單元工作，接收并分析所述無線發(fā)送單元的無線發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，綜合評定纜索各個位置的安全狀態(tài)。
[0010]所述遠程無線連接的具體方式為:無線發(fā)送器中安裝有無線通訊模塊，將數(shù)據(jù)信息傳送到Internet網(wǎng)絡中；具有固定IP地址的遠程控制終端使用有線網(wǎng)卡通過Internet網(wǎng)絡獲得無線發(fā)送器發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息。
[0011]本實用新型的工作過程是:
[0012]A、定期(3?6個月)或當?shù)卣?、車禍等危害橋梁安全的狀況發(fā)生時，遠程控制終端發(fā)出無線指令，通過控制所述無線發(fā)送單元的微控制器三，進一步控制射頻讀寫子單元的微控制器二，觸發(fā)所述射頻讀寫器發(fā)出激勵信號；
[0013]B、傳感器檢測子單元的射頻標簽接收射頻讀寫器發(fā)送的激勵信號后，通過微控制器一啟動傳感器工作，測得纜索的安全狀態(tài)參數(shù)，并儲存于射頻標簽中；射頻標簽再將所述纜索安全狀態(tài)參數(shù)的數(shù)據(jù)信息以射頻形式傳給射頻讀寫子單元的射頻讀寫器；
[0014]C、射頻讀寫子單元的射頻讀寫器在微控制器二控制下，將所述數(shù)據(jù)信息傳遞給無線發(fā)送單元，無線發(fā)送單元再將所述數(shù)據(jù)信息通過無線發(fā)送器無線發(fā)送至遠程控制終端；
[0015]D、遠程控制終端接收并分析所述無線發(fā)送單元的無線發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，綜合評定纜索各個位置的安全狀態(tài)，當數(shù)據(jù)異常時，給出預警信號。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0017]—、利用安裝于纜索上的傳感器測量不同位置處纜索的安全狀態(tài)參數(shù)，監(jiān)測精度高，成本低，且可同時監(jiān)測纜索不同位置的安全狀態(tài)。
[0018]二、傳感器檢測單元和射頻讀取單元之間通過射頻通信傳遞數(shù)據(jù)信息，射頻讀取單元再通過無線發(fā)送單元將纜索安全狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至遠程控制終端，無需通過爬纜機器人或人工攀爬檢測，降低了成本，減輕了工作人員的工作強度；特別是對一些建造于環(huán)境惡劣或交通不便的地方的懸索橋，無需工作人員去現(xiàn)場檢測，提高了工作安全性和工作效率。
[0019]三、本實用新型采用無線射頻技術(shù)傳輸纜索安全狀態(tài)參數(shù)，成本低，耗能少，每個射頻標簽都擁有一個位數(shù)可置的唯一序列號，這樣，只要記錄下射頻標簽的序列號就可以很容易確定射頻標簽所處位置的纜索安全狀態(tài)。
[0020]四、本系統(tǒng)可以根據(jù)實時測量結(jié)果對橋梁進行有針對性地維護，在保障了橋梁的安全性的前提下，降低了維護成本。
[0021]五、系統(tǒng)安裝完成以后，所有的操作都通過遠程控制終端完成，大大減輕了工作人員的工作強度，提高了工作的安全性和工作效率，降低了纜索檢測成本。
[0022]六、在不需要采集數(shù)據(jù)時，傳感器檢測單元、射頻讀取單元和無線發(fā)送單元均處于“休眠”狀態(tài)，不會造成電能的浪費，可保證系統(tǒng)長期運行，而不用頻繁花費人力物力進行維護。
[0023]進一步，本實用新型所述傳感器檢測子單元的傳感器包括測量纜索應力狀態(tài)的應力傳感器。
[0024]纜索是懸索橋最主要的受力構(gòu)件之一，其應力狀態(tài)是纜索至關(guān)重要的安全性能指標，因此對纜索受力狀態(tài)的監(jiān)測是纜索安全綜合監(jiān)測的最重要的方面。
[0025]更進一步，本實用新型所述測量纜索應力狀態(tài)的應力傳感器為電阻應變片或壓電式應變傳感器。
[0026]這兩種應力傳感器通過測纜索應變的變化測得所受應力，測量精度高，體積小，成本低廉。
[0027]再進一步，本實用新型所述傳感器檢測子單元的傳感器還包括測量纜索所處環(huán)境狀態(tài)的溫度傳感器、濕度傳感器和風速風向傳感器的一種或幾種。
[0028]纜索所處的環(huán)境會影響纜索的安全狀態(tài)，而溫度，濕度和所受風力是環(huán)境狀態(tài)中最影響纜索安全性的三個參數(shù)，所以需要對這三個參數(shù)的一個或幾個進行監(jiān)測，以達到纜索安全綜合監(jiān)測的目的。
[0029]進一步，本實用新型所述傳感器檢測子單元的微控制器一的電源為太陽能充電電池和(或)干電池。
[0030]干電池體積小，成本低，用于為微控制器供電，一般容量的干電池可以應用幾年，也即可以間隔幾年才更換一次，而太陽能充電電池可利用太陽能充電，可長期使用，不必更換；二者可單獨使用，或互補組合使用。
[0031]進一步，本實用新型所述每個傳感器檢測子單元的傳感器、微控制器一和射頻標簽封裝為一體，并通過防水外殼防護。
[0032]這樣，可以方便地將傳感器檢測子單元安裝于纜索上，且在使用中免受雨水等氣候因素的破壞。
[0033]本實用新型所述控制器二和控制器三可與纜索橋上的供電設(shè)備直接電連接。
[0034]作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，本實用新型所述無線發(fā)送單元和射頻讀寫單元通過近程無線連接，且一個無線發(fā)送單元控制一座纜索橋上設(shè)置的所有射頻讀寫子單元工作、接收所述所有的射頻讀寫子單元的射頻讀寫器傳遞來的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息無線發(fā)送至遠程控制終端。
[0035]進一步，本實用新型所述的無線發(fā)送單元和射頻讀寫單元近程無線連接的具體方式是:無線發(fā)送單元和射頻讀寫子單元上分別安裝有工作于2.4?2.4835GHz或5.725?5.850GHz頻率段的低功耗單片射頻收發(fā)芯片，如nRF24L0無線模塊，用以實現(xiàn)近程無線通訊。
[0036]這樣，減少了遠程通訊芯片的使用，降低了成本，且近程無線連接的通訊結(jié)構(gòu)簡單，通訊速率高，易于控制和實現(xiàn)。
[0037]作為本實用新型的另一種優(yōu)選方案，本實用新型所述無線發(fā)送單元由與射頻讀寫子單元--對應、并與所對應的射頻讀寫子單元電連接的多個無線發(fā)送子單元組成，每個無線發(fā)送子單元包括無線發(fā)送器和與所述無線發(fā)送器電連接的微控制器三，用以接收與之對應的射頻讀寫子單元的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息無線發(fā)送至遠程控制終端。
[0038]這樣，更容易實現(xiàn)對射頻讀寫子單元的單獨控制，無需在系統(tǒng)中增加近程無線通訊芯片，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。
[0039]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0040]圖1為本實用新型實施例一系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖2為本實用新型實施例一中系統(tǒng)各單元布設(shè)狀態(tài)示意圖。
[0042]圖3為本實用新型實施例二系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖4為本實用新型實施例二中系統(tǒng)各單元布設(shè)狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0044]實施例一
[0045]圖1及圖2示出，本實用新型的一種【具體實施方式】是:一種懸索橋纜索安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器檢測單元1，所述傳感器檢測單元I由位于纜索不同位置處的多個傳感器檢測子單元1.0組成，其結(jié)構(gòu)特點是，所述每個傳感器檢測子單元1.0的具體構(gòu)成是:
[0046]傳感器1.1，安裝于纜索上，用于檢測所處位置纜索安全狀態(tài)參數(shù)；
[0047]與傳感器1.1電連接的微控制器一 1.2和射頻標簽1.3，用于控制和儲存?zhèn)鞲衅?.1檢測到的數(shù)據(jù)信息，并將所述數(shù)據(jù)信息以射頻形式傳給射頻讀寫單元2 ;