一种移动式钢桥健康监测系统及设备技术方案

本实用新型专利技术公开了一种钢桥健康监测系统及设备，包括：车体，所述感知振动子系统和所述的声发射检测子系统均设置在车体内部，所述的平整度检测子系统设置于车体的保险杠上，平整度检测子系统对检测路段的桥面铺装进行扫描和视频数据采集，所述固有频率检测子系统的虚拟视觉传感器设置于桥梁的跨中处的中央分隔带栏杆上，摄像机部分设置于桥梁外侧。本实用新型专利技术采用移动车体搭载检测设备，整体设备可转移，供多座桥梁使用，通过车体内部布置振动频率模块，感知车辆的振动，来预测桥梁的刚度和健康情况，且通过5G通信模组将数据上传并及时处理，实时反馈结构安全状态，该方法在经济性、移动性和效率方面显示出巨大的潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种移动式钢桥健康监测系统及设备
本技术公开了一种移动式钢桥健康监测系统及设备，涉及桥梁检测

技术介绍
桥梁是交通运输系统的重要组成部分，由于车辆超载、气候变化或地震、台风或洪水等自然灾害引起的结构构件、连接、支撑或材料强度的降低，遭受不同程度的损坏，从而导致结构失效，引发灾难事故。迫切需要发展有效的移动技术来检测桥梁损坏情况，提高维修质量，并尽可能进行修复。为了监测桥梁的运行和/或损坏情况，现有的桥梁健康监测方法需在桥梁上安装相当数量的传感器来检测模态特性，如频率、模态形状和阻尼系数，被称为直接方法，模态特性是直接从桥梁的振动数据中搜索出来的；直接方法是需要在桥上安装许多传感器以及数据采集系统，而这些系统的部署和维护成本很高，产生的大量数据，无法被有效地利用，还会引起数据库检索缓慢等问题，且为一座桥梁量身定制的监测系统很难转移到另一座桥梁，缺乏可移植性的问题。
技术实现思路
本技术针对上述
技术介绍
中的缺陷，提供一种移动式钢桥健康监测系统及设备，解决上述存在的问题。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种移动式钢桥健康监测系统，包括感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU；所述的感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU之间均通过无线通讯连接，采用5G通信模组进行通讯。进一步的，所述感知振动子系统包括NTiAudio振动计，振动计采集桥梁的振动数据，演算出桥梁的频率、模态特性和刚度指标，用来评估结构的健康状态。进一步的，所述声发射检测子系统包括声发射检测仪，声发射检测仪用于检测从材料内部的变形或断裂发出的瞬态应力波，判断桥梁的损伤程度和损伤位置。进一步的，所述平整度检测子系统包括海康威视HIKVISIONH10红外成像仪和采用索尼FDR-AX7004KHDR高清数码摄像机；红外成像扫描仪和视频摄像机对车辆行驶的车道上的桥面铺装进行扫描和视频数据采集，识别桥面病害位置和程度，评估其状态。进一步的，所述固有频率检测子系统包括GoProHero3BlackEdition摄像机和虚拟视觉捕捉器，通过对视频每帧画面的处理，采用基于欧拉分析方法捕获振动的固有频率。进一步的，所述CPU包括戴尔7510工作站，CPU对上述四个子系统的检测数据进行收集和处理，将现场采集数据与BIM模型和有限元分析计算结果相融合，识别、研判和预测结构性能状态。一种移动式钢桥健康监测设备，采用上述的钢桥健康监测系统，其特征在于，包括：车体，所述感知振动子系统和所述的声发射检测子系统均设置在车体内部，所述的平整度检测子系统设置于车体的保险杠上，平整度检测子系统对检测路段的桥面铺装进行扫描和视频数据采集，所述固有频率检测子系统的虚拟视觉传感器设置于桥梁的跨中处的中央分隔带栏杆上，摄像机部分设置于桥梁外侧。本申请的四个子系统将检测和采集数据上传至CPU，通过简单处理后，根据车辆GPS定位的位置，将数据拼装组成桥梁全景信息，集成于BIM模型中，采用BIM模型，将根据实际情况的有限元分析计算结果和现场采集数据融合，识别、研判和预测结构性能状态；基于CPU处理结果可获得结构病害、结构损伤数据，对BIM模型中桥梁结构尺寸信息进行不断修正，并对有限元模型完成更新；在BIM模型中对病害进行准确定位存储和可视化展示，方便桥梁运维期间的管理，以及得到准确的结构受力分析。有益效果：本技术采用移动车体搭载检测设备，整体设备可转移，供多座桥梁使用，通过车体内部布置感知振动频率模块，感知车辆的振动，来预测桥梁的刚度和健康情况，且通过5G通信模组将数据上传并及时处理，实时反馈结构安全状态，该方法在经济性、移动性和效率方面显示出巨大的潜力；在车体上搭载声发射（AE）技术，实现对桥梁的无损检测过程，尤其针对桥梁结构内部的裂缝。成像红外扫描仪+视频摄像机联合检测桥面的破损情况和桥面不平整度，为车载传感器的桥梁振动参数的滤波和提高信噪比提供基础；桥面上布置捕捉桥梁结构固有频率的虚拟视觉传感器，捕捉桥梁振动频率修正车体传感器的输出结果。附图说明图1为本技术的系统原理图；图2为本技术的设备示意图。具体实施方式下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。如图1~2所示，一种移动式钢桥健康监测系统，包括感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU；所述的感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU之间均通过无线通讯连接，且采用5G通信模组进行通讯。所述感知振动子系统包括NTiAudio振动计，振动计采集桥梁的振动数据，演算出桥梁的频率、模态特性和刚度指标，用来评估结构的健康状态。所述声发射检测子系统包括声发射检测仪，声发射检测仪用于检测从材料内部的变形或断裂发出的瞬态应力波，判断桥梁的损伤程度和损伤位置。所述平整度检测子系统包括海康威视HIKVISIONH10红外成像仪和采用索尼FDR-AX7004KHDR高清数码摄像机；红外成像扫描仪和视频摄像机对车辆行驶的车道上的桥面铺装进行扫描和视频数据采集，识别桥面病害位置和程度，评估其状态。所述固有频率检测子系统包括GoProHero3BlackEdition摄像机，通过对视频每帧画面的处理，采用基于欧拉分析方法捕获振动的固有频率。所述CPU包括戴尔7510工作站，CPU对上述四个子系统的检测数据进行收集和处理，将现场采集数据与BIM模型和有限元分析计算结果相融合，识别、研判和预测结构性能状态。一种移动式钢桥健康监测设备，采用上述的钢桥健康监测系统，其特征在于，包括：车体1，所述感知振动子系统2和所述的声发射检测子系统3均设置在车体1内部，所述的平整度检测子系统4设置于车体1的保险杠上，平整度检测子系统4对检测路段的桥面铺装进行扫描和视频数据采集，所述固有频率检测子系统5的虚拟视觉传感器设置于桥梁6的跨中处的中央分隔带栏杆上，摄像机设置于桥梁外侧，所述CPU7设置于车体1内部。本申请的四个子系统将检测和采集数据上传至CPU，通过简单处理后，根据车辆GPS定位的位置，将数据拼装组成桥梁全景信息，集成于BIM模型中。采用BIM模型，将根据实际情况的有限元分析计算结果和现场采集数据融合，识别、研判和预测结构性能状态；基于CPU处理结果可获得结构病害、结构损伤数据，对BIM模型中桥梁结构尺寸信息进行不断修正，并对有限元模型完成更新；在BIM模型中对病害进行准确定位存储和可视化展示，方便桥梁运维期间的管理，以及得到准确的结构受力分析。有益效果：本技术采用移动车体搭载检测设备，整体设备可转移，供多座桥梁使用，通过车体内部布置振动频率模块，感知车辆的振动，来预测桥梁的刚度和健康情况，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式钢桥健康监测系统，其特征在于，包括感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU；所述的感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU之间均通过无线通讯连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种移动式钢桥健康监测系统，其特征在于，包括感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU；所述的感知振动子系统、声发射检测子系统、平整度检测子系统、固有频率检测子系统和CPU之间均通过无线通讯连接。


2.根据权利要求1所述的一种移动式钢桥健康监测系统，其特征在于，所述感知振动子系统包括NTiAudio振动计。


3.根据权利要求1所述的一种移动式钢桥健康监测系统，其特征在于，所述声发射检测子系统包括声发射检测仪。


4.根据权利要求1所述的一种移动式钢桥健康监测系统，其特征在于，所述平整度检测子系统包括海康威视HIKVISIONH10红外成像仪和索尼FDR-AX7004KHDR高清数码摄像机。

【专利技术属性】
技术研发人员：韩大章，戴捷，华新，丁磊，高波，金红亮，尹梦祥，唐彪，
申请(专利权)人：华设设计集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32