对传感器数据进行分析、处理，以及抓拍 像机6触发阈值判断，并按照GPS授时单元1提供的时基信号，对传感器数据和抓拍像机6 的图像数据进行处理，并对处理后的数据加上时间标示码，简单的说就是给图像记录的文 件加上一个时间戳。
[0030] 本发明中，所述的客户端13为电脑或用于数据接收的移动智能终端。
[0031] 请参阅图3,所述的抓拍像机6为C⑶传感器或CMOS传感器，其工作流程为：由于 抓拍像机6产生的数据量大，为了节省无线传输流量及数据存储量，在通常情况的桥梁静 态变形下，图像记录系统不工作，这样可以节约数据资源；在数据处理分析单元对结构检测 传感器单元4的传感器数据进行处理过程中，当传感器数据发生的突变幅度超出预先设定 的阈值时，判断为桥梁产生了动态变形，远端服务处理器12 -方面给客户端13发送报警指 令，另一方面对现场主控器7的中央控制单元发送指令，驱动抓拍像机6工作，对桥梁的整 体图像进行记录；另外，动态变形的发生时间依靠结构检测传感器单元4的传感器数据来 判断；当结构检测传感器单元4的传感器数据发生的突变幅度未超出预先设定的阈值时， 也即参数趋于正常时，则抓拍像机6停止图像抓拍。
[0032] 同样原理，通常状态下，桥梁的静态测量采用的是低时间分辨的测量，也就是说传 感器的采样速率较低，这样可以减小数据存储、处理和无线传输的压力；为了实现桥梁动态 变形时的高时间分辨测量，当远端服务处理器12的数据处理分析单元分析到桥梁检测传 感器组11的任意一个传感器数据超出阈值时，远端服务处理器12 -方面给客户端13发送 报警指令，另一方面对现场主控器7的中央控制单元发送指令，驱动结构检测传感器单元4 加快信号采集的频率，以便获取详细的信号数据。当结构检测传感器单元4的传感器数据 发生的突变幅度未超出预先设定的阈值时，也即参数趋于正常时，则抓拍像机6停止图像 抓拍。
[0033] 在对桥梁的参数进行全面记录过程中，由于采用了多种传感器和抓拍像机，为了 确保后续多种参数数据能够同步融合，进行统一分析处理。数据处理分析单元在处理中，均 加上了按照GPS授时单元1获取的时间标示码，并经GPRS无线输出终端或3G/4G无线传输 系统输出，这样在后续处理和分析时就有了时间基准，为数据同步融合、提取和分析提供了 方便。
[0034] 时间标记码作为传感器数据的帧头，由6个字节组成，结构如下表所示：
其中，BYTE0~BYTE3为从格林威治时间（0时区）1900年1月1日0点0分0秒开始的 秒数，BYTE4~BYTE5为毫秒数。
[0035] 由于图像记录数据量较大，按照每包128个字节的大小拆分成若干个带包序号的 数据包，其中时间标记信息放置于第一包数据中，依次发送到远端服务处理器12,由远端服 务处理器12把收到的数据包组合成拍照图片文件，并将图片信息以及拍照图片的时间标 记信息写入数据库中。
[0036] 本发明采用先进的位移传感器，获得了高精度的桥梁荷载下的挠度参数，再结合 其他结构检测传感器单元3的传感数据和抓拍像机6的图像以及同步融合技术，有效地保 障了桥梁的安全，具有极大的推广价值。
[0037] 本发明中，所述的结构检测传感器单元4中的位移传感器可采用布置在桥梁上的 远程位移传感器，应变传感器可采用光纤光栅应变传感器，振动传感器可采用电磁原理的 传感器。在实际应用中需要事先进行现场标定，并设定恰当的参数阈值，对于参数阈值的判 断可以根据某一种特定传感器的数据或几种传感器数据的综合幅值进行考虑，并经过试验 验证(此为本领域技术人员的公知常识)。
[0038] 本发明通过在桥梁上设定环境检测传感器单元2、流量检测传感器单元3和结构 检测传感器单元4和用于桥梁整体形貌监测的抓拍像机6,实现了对桥梁参数的全面记录， 同时对各个传感器和像机进行时间同步控制处理，为数据加上时间标记，确保了数据的可 靠性；此外通过对结构检测传感器单元4的信号阈值判断，识别动态变形事件，控制抓拍像 机6,同时实现了对客户端13的报警，实现了对突发时间的完整记录和人为干预控制。
[0039] 上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方 式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下 做出各种变化。
【主权项】
1. 一种桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，包括桥梁检测传感器组 (11)、抓拍像机（6 )、现场主控器（7 )、远端服务处理器（12 )和客户端（13 ); 所述的桥梁检测传感器组（11)包括环境检测传感器单元（2)、流量检测传感器单元 (3)和结构检测传感器单元（4); 所述的现场主控器（7)包括中央控制单元及与中央控制单元相连接的数据采集单元、 同步触发控制单元、现场无线数据传输单元（5)和GPS授时单元（1);中央控制单元控制数 据采集单元按照同步触发控制单元指令采集获得桥梁检测传感器组（11)的数据，将数据融 合进GPS授时单元（1)的时间标示码后，再经现场无线数据传输单元（5)传输至远端服务处 理器（12); 所述的远端服务处理器（12 )包括远端无线数据传输单元和数据处理分析单元，远端无 线数据传输单元接收到现场无线数据传输单元（5)发射的数据后，由数据处理分析单元进 行分析处理和甄别，将超出触发阈值的结果发送给客户端（13)，同时将控制指令经现场无 线数据传输单元（5)发送至现场主控器（7)的中央控制单元，用于控制抓拍像机（6)工作以 及桥梁检测传感器组（11)中的一组或多组传感器按照各自的工作频率采集桥梁信号。2. 根据权利要求1所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，所述的抓 拍像机（6)的工作流程为：在数据处理分析单元对结构检测传感器单元（4)的传感器数据 进行处理过程中，当传感器数据发生的突变幅度超出预先设定的阈值时，判断为桥梁产生 了动态变形，远端服务处理器（12) -方面给客户端（13)发送报警指令，另一方面对现场主 控器（7)的中央控制单元发送指令，驱动抓拍像机（6)工作，对桥梁的整体图像进行记录； 另外，动态变形的发生时间依靠结构检测传感器单元（4)的传感器数据来判断；当结构检 测传感器单元（4)的传感器数据发生的突变幅度未超出预先设定的阈值时，也即参数趋于 正常时，则抓拍像机（6)停止图像抓拍。3. 根据权利要求1或2所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，当远端 服务处理器（12)的数据处理分析单元分析到桥梁检测传感器组（11)的任意一个传感器数 据超出阈值时，远端服务处理器（12) -方面给客户端（13)发送报警指令，另一方面对现场 主控器（7)的中央控制单元发送指令，驱动结构检测传感器单元（4)加快信号采集的频率。4. 根据权利要求3所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，所述的同 步触发控制单元按照GPS授时单元（1)提供的时基信号，以及按设定的频率，同步触发数据 采集单元对桥梁检测传感器组（11)的传感器数据进行采集。5. 根据权利要求1或2或4所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于， 所述的数据处理分析单元用于对传感器数据进行分析、处理，以及抓拍像机（6)触发阈值判 断，并按照GPS授时单元（1)提供的时基信号，对传感器数据和抓拍像机（6)的图像数据进 行处理，并对处理后的数据加上时间标示码。6. 根据权利要求5所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，所述的时 间标记码作为传感器数据的帧头，由6个字节组成。7. 根据权利要求1或2或6所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于， 所述环境检测传感器单元（2 )包括温度传感器、风速传感器、雨量传感器中的一种或几种组 合；流量检测传感器单元（3)包括地感传感器、红外传感器、称重传感器中的一种或几种组 合；结构检测传感器单元（4)包括位移传感器、应变传感器、振动传感器中的一种或几种组 合。8. 根据权利要求7所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，所述位移 传感器采用布置在桥梁上的远程位移传感器，应变传感器采用光纤光栅应变传感器，振动 传感器采用电磁原理的传感器。9. 根据权利要求1或2或6或8所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在 于，所述的抓拍像机（6)为CCD传感器或CMOS传感器；所述的客户端（13)为电脑或用于数 据接收的移动智能终端。10. 根据权利要求9所述的桥梁状态参数实时监测及报警系统，其特征在于，所述的远 端无线数据传输单元和现场无线数据传输单元均为GPRS无线传输系统或3G无线传输系统 或4G无线传输系统或RF无线传输系统。
【专利摘要】本发明公开了一种桥梁状态参数实时监测及报警系统，包括桥梁检测传感器组、抓拍像机、现场主控器、远端服务处理器和客户端；桥梁检测传感器组包括环境检测传感器单元、流量检测传感器单元和结构检测传感器单元；现场主控器包括中央控制单元及与中央控制单元相联接的数据采集单元、同步触发控制单元、现场无线数据传输单元和GPS授时单元；本发明将GPS的时间信号引入测量结果，并为传感器和像机的输出数据增加了时间标示码，实现了数据的精确同步。同时根据对结构检测传感器数据的分析和阈值判断，实现了对动态形变的完整监测，并具有节省数据资源，减小无线数据传输和数据存储备份的压力的效果。
【IPC分类】G01B11/16, G01C11/00, G01B21/32
【公开号】CN105136101
【申请号】CN201510219886
【发明人】方成和, 高文武
【申请人】合肥徽拓电子技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月4日