本申请公开了一种高架桥变形定量监测系统，该监测系统由监测节点、网关节点、监测中心电子计算机组成，监测节点是带有摄像传感器的ZigBee无线传感网络节点，监测节点经网关节点通过GPRS网络与Internet网络将高架桥变形的图像信息实时传输到监测中心电子计算机中。本实用新型专利技术采用摄像头传感器，对高架桥缝隙进行监测，监测系统的可靠，特别适合大面积多地段的安全监测；采用红外摄像传感器可不受环境影响实施24小时监测。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于高架桥（如大型桥梁、高架公路、高架铁路）的安全监测领域，特 别涉及一种高架桥变形定量监测系统。
技术介绍
现在交通建设很快，特别是高速公路、铁路等大多采用高架桥方式建设，需要对其 桥墩沉降、倾斜变形和桥梁接头缝隙以及预留的伸缩缝进行检测，而对高架桥的整体变形 监测，以发现其异常现状和判断发展趋势，以便分析其变化的产生原因及其对桥梁安全的 影响，并及时进行有效的治理，以减少和避免灾难性的事故发生。
技术实现思路
为了达到上述目的，本技术采用无线传感网络和图像处理技术，并辅以一定 的预测方法，实现对高架桥的变形进行定量监测。具体技术方案如下： 一种高架桥变形实时监测系统，由监测节点、网关节点、监测中心电子计算机组 成，其特征在于，监测节点包括设置在桥梁接头和路面伸缩缝或裂缝处的摄像传感器，也包 括设置在每个桥墩侧壁的摄像传感器，其摄像头对准前、后两个相邻的桥墩，以观察其沉降 和倾斜状况，摄像传感器带有ZigBee无线传感网络节点，监测节点经网关节点通过GPRS网 络与Internet网络连接监测中心计算机，将高架桥梁接头和伸缩缝的变形信息实时传输 到此计算机上，并在计算机屏幕上自动显示所监测的各具体确实位置的高架桥梁接头和伸 缩缝的变形变化值，当变化值超出规定阈值时，计算机上自动显示预警，同时将预警发送至 操作人员手机上，计算机能预测高架桥变形的发展趋势。 进一步的，监测节点由以下部件组成：摄像传感器、信号调理电路、基于ZigBee通信协议的射频发射模块，其中摄像传感器通过信号调理电路与基于ZigBee通信协议的 射频发射模块连接，且均与光电源连接，光电源上连有电源管理芯片，统一控制供电；基于 ZigBee通信协议的射频发射模块上连接有液晶显示器和USB接口。 优选的，摄像传感器为SAT系列红外探测器。 优选的，基于ZigBee通信协议的射频发射模块是CC2430芯片。 进一步的，网管节点由以下部件：基于ZigBee通信协议的射频接受模块、微处理 器、SIM卡座、GPRS模块顺次连接而成，它们均由低压电源供电，所述的低压电源为风光互 补电源，并由电源管理芯片统一执行供电管理。 优选的，微处理器选用AT91RM9200芯片。 一种高架桥变形实时监测系统的预测方法，运用灰色预测方法，其特征在于，拓灰 色预测模型充分利用监控的形状尺寸参数XI、X2、X3把随时间变化的尺寸累加求和，生成 新的序列，用一条曲线逼近，逼近曲线还原后即为拓灰色预测模型。 有益效果 本技术与现有技术相比具有以下积极效果：（1)采用摄像头传感器，对高架 桥桥梁接头和伸缩缝以及裂缝进行监测，是一种无接触的，可以增加监测系统的可靠性，提 高监测精度。（2)采用ZigBee网络协议，由于灵活的网络结构，超大的网络容量，特别适合 绵长的高架桥的多点多路安全监测。（3)采用无线传感网络，无需在路面上敷设大量导线， 节约成本，降低施工难度。（4)无需工作人员定期巡回检查监测系统，节约大量人力成本。 (5)将ZigBee网络、GPRS网络和Internet网络结合起来，适合高架公路与高架铁路的安全 监测。（6)采用红外摄像传感器可不受天气影响实施24小时监测。【附图说明】图1是一种高架桥接头与伸缩缝变形定量监测系统示意图； 图2是ZigBee网络监测节点原理图； 图3是ZigBee网络网关节点原理图。 其中，1.监测节点；2.网关节点；3.GPRS网络；4.Internet网络；5.监测中心计 算机；6.摄像传感器；7.信号调理电路；8.基于ZigBee通信协议的射频发射（接收）模 块；9液晶显示器；10.USB接口；11.电源；12.电源管理芯片；13.微处理器；14.SM卡座； 15.GPRS模块。【具体实施方式】 为使本技术的目的和技术方案更加清楚，以下结合附图对本申请的技术方案 进行清楚、完整地描述。所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例， 基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 实施例1 :一种高架桥变形定量监测系统，由监测节点1、网关节点2、监测中心电 子计算机5组成，其特征在于，监测节点1包括设置在桥梁接头和路面伸缩缝或裂缝处的摄 像传感器6,也包括设置在每个桥墩侧壁的摄像传感器6,其摄像头对准前、后两个相邻的 桥墩，以观察其沉降和倾斜状况，摄像传感器6带有ZigBee无线传感网络节点2,监测节点 1经网关节点2通过GPRS网络3与Internet网络4将水利工程裂缝与伸缩缝的图像信息 实时传输到监测中心电子计算机5中，在计算机屏幕上自动显示所监测的各具体确实位置 的高架桥梁接头和伸缩缝及裂缝的变化值，当变化值超出规定阈值时，计算机上自动显示 预警，同时将预警发送至操作人员手机上，计算机能预测高架桥变形的发展趋势。 ⑴监测节点 如图2所示的监测节点1，红外摄像传感器6将对准所要监测高架桥梁的接头、 伸缩缝和裂缝，将摄制的图像经信号调理电路7处理后，由基于ZigBee通信协议的射频模 块8发射图像信息。监测节点1用低压电源11，监测节点1的各个芯片型号可以作如下选 择：CC2430是Chipcon公司生产的用来实现嵌入式ZigBee应用的芯片系统，它支持2. 4GHz IEEE802. 15. 4/ZigBee协议。CC2430芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交 互式调试以遵从IDE的IAR工业标准为支持，得到嵌入式机构的高度认可，CC2430芯片系 统模块集成了CC2420RF收发器，增强工业标准的8051MCU. 32/64/128KB闪存，8KBSRAM等 高性能模块，并内置ZigBee协议，加上超低能耗，使得它可以用很低的费用构成ZigBee节 点。 红外摄像传感器6采用SAT系列红外摄像仪，其均采用非制冷焦作平面红外探测 器，该红外探测器采用多晶硅材料制备的单片式电阻型微测辐射热计技术，探测器列陈规 模320X240,像元中心距45yM，填充因子大于80%，噪声等效温差（NETD)达到100mk(典 型值）。 为了适应水利工程安全监测的实际需要，节约能源，监测节点1应用风光互补电 源，选用的光伏电当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高架桥变形实时监测系统，由监测节点(1)、网关节点(2)、监测中心电子计算机(5)组成，其特征在于，监测节点(1)包括设置在各桥墩侧壁、桥梁接头和路面伸缩缝或裂缝处的摄像传感器(6)，摄像传感器带有ZigBee无线传感网络节点，监测节点(1)经网关节点(2)通过GPRS网络(3)与Internet网络(4)连接监测中心计算机(5)，将高架桥梁接头和伸缩缝的变形信息实时传输到此计算机(5)上，并在计算机屏幕上自动显示所监测的各具体确实位置的高架桥梁接头和伸缩缝的变形变化值，当变化值超出规定阈值时，计算机上自动显示预警，同时将预警发送至操作人员手机上，计算机能预测高架桥变形的发展趋势。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，李红卫，曹正万，王通林，张啸龙，吕海林，
申请(专利权)人：响水县水利建筑工程处，
类型：新型
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。