一种基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统的制作方法

本发明涉及一种桥梁结构安全评估系统，特别涉及一种基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统。

背景技术：

随着经济的发展和物流业的发达导致道路交通流量剧增，超载车辆过桥的现象也日益严重，过大的车流量和超过桥梁承载力的超载车辆上桥对桥梁构件将产生严重的损伤，影响桥梁结构的安全运营，这对桥梁的养管造成了重大影响，甚至造成桥梁垮塌等重大安全事故。

在住建部《建筑与桥梁结构监测技术规程》GB50982-2014和交通部《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》JT/T 1037-2016)中，均把车辆荷载作为了桥梁监测重要的应测项目。但在实际运用中，很多桥梁监测系统中尚未安装车辆荷载动态监测设备，即使已安装车辆荷载动态监测设备的桥梁监测系统，也没有将车辆荷载信息和桥梁结构监测参量结合起来，无法评估车辆长期荷载对桥梁结构的影响，更无法判断超载车辆对桥梁结构安全的不利作用。

因此，为了保障桥梁运营安全，有必要对桥梁结构在车辆荷载长期作用下的累积疲劳进行分析，同时分析超载车通过时桥梁结构参量的响应，建立一种基于车辆荷载的桥梁结构安全评估体系，为桥梁管养决策提供重要依据。

技术实现要素：

本发明的目的在于：建立一种基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统，使得评估结果更准确，并将评估结果作为桥梁管养策略的决策依据，更好地保障桥梁安全运营。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统，其包括监控中心服务器和现场监测设备；其中，所述现场监测设备包括控制柜、车辆动态称重组件、车牌识别仪、桥梁结构参量监测组件和视频监控组件；

所述控制柜与所述车辆动态称重组件连接，并根据所述车辆动态称重组件探测到的信号，计算得到驶入桥梁的车辆的重量信息；所述车牌识别仪与所述控制柜连接，并将识别出的车牌信息传输给所述控制柜，所述控制柜将驶入所述桥梁的车辆的车牌信息与其重量信息关联在一起；所述视频监控组件与所述控制柜连接，并将实时记录所述桥梁上行驶车辆的视频信息传输给所述控制柜；所述桥梁结构参量监测组件与所述控制柜连接，并将实时监测桥梁结构各个关键点的参量响应数据传输给所述控制柜；所述控制柜与所述监控中心服务器通信连接，并将车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据传输给所述监控中心服务器；

所述监控中心服务器通过视频信息进行图像分析与数据处理，而得到车辆通过所述桥梁的过程中的行驶轨迹与行驶速度，并根据所述车辆的车牌信息，确定所述车辆的重量信息；所述监控中心服务器根据所述车辆行驶在所述桥梁的过程中桥梁结构各个关键点参量响应数据与其设定阈值的大小关系，生成预警信息，以及结合评估策略，生成桥梁结构状态的评分报表，以评估所述车辆通过所述桥梁对桥梁结构的影响程度；而且，所述监控中心服务器还根据生成的桥梁结构状态的评分报表，调整桥梁管养策略；其中，所述评估策略由桥梁结构形式、桥梁潜在病害信息和桥梁所处环境的信息决定，所述设定阈值是通过结合了桥梁的结构数据和维修数据的桥梁结构建模分析而得到。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述车辆动态称重组件包括至少两个梁式压电石英称重传感器；所述梁式压电石英称重传感器横向设置于桥梁的行车道下。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述现场监测设备还包括显示屏；所述显示屏与所述控制柜连接，用于实时显示刚轧过所述梁式压电石英称重传感器的车辆的重量信息；并且，所述控制柜根据所述车辆的重量信息，判断所述车辆的重量是否超过限定值，并在超过所述限定值时，控制所述显示屏显示超重警示信息。

进一步地，所述监控中心服务器根据桥梁管养策略数据，对所述控制柜中存储的限定值进行配置。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述车牌识别仪包括图像采集模块和图像处理模块；所述图像采集模块用于采集即将轧过所述梁式压电石英称重传感器的车辆的车牌图像；所述图像处理模块用于根据所述图像采集模块采集的车牌图像，识别出车辆的车牌信息。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述桥梁结构参量监测组件包括位移传感器、振动传感器、GNSS传感器、应力传感器、索力计和挠度传感器中的一种或多种。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述视频监控组件由多个摄像机构成，而且，所述视频监控组件的摄像机沿所述桥梁的长度方向依次设置；所述控制柜分别与每个所述摄像机连接，以接收每个摄像机发送的视频信息，并且，所述控制柜还对所有的摄像机进行时间同步。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述监管中心服务器通过分析一段时间内所述桥梁上通过的所有车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，而生成该段时间对应的评分报表和预警信息。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述监管中心服务器通过分析一时间点所述桥梁上通过的所有车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，计算得到所述桥梁的桥面车辆载荷分布数据，并根据所述桥面车辆载荷分布数据，而生成该时间点对应的评分报表和预警信息。

根据一种具体的实施方式，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，所述监管中心服务器通过分析所述桥梁上通过的任一辆超载车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，而生成该超载车辆对应的评分报表和预警信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统包括监控中心服务器和现场监测设备，现场监测设备将其监测的通过桥梁的车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据传输给监控中心服务器，监控中心服务器通过综合分析处理现场监测设备传输的数据，确定车辆通过桥梁的过程中的行驶轨迹、行驶速度和重量，并根据车辆通过桥梁的过程中桥梁结构各个关键点的参量响应数据与其设定阈值的大小关系，生成预警信息，以及结合评估策略，生成桥梁结构状态的评分报表。因此，本发明得到评估结果更准确、更符合实际情况，将本发明得到的评估结果作为桥梁管养策略的决策依据，能够更好地保障桥梁安全运营。

附图说明：

图1为本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统的结构示意图；

图2为本发明系统应用于拱桥的示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

结合图1所示的本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统，其包括监控中心服务器和现场监测设备；其中，现场监测设备包括控制柜、车辆动态称重组件、车牌识别仪、桥梁结构参量监测组件和视频监控组件。

控制柜与车辆动态称重组件连接，并根据车辆动态称重组件探测到的电信号，计算得到驶入桥梁的车辆的重量信息。车牌识别仪与控制柜连接，并将识别出的车牌信息传输给控制柜，控制柜将驶入桥梁的车辆的车牌信息与其重量信息关联在一起。视频监控组件与控制柜连接，并将实时记录桥梁上行驶车辆的视频信息传输给控制柜。桥梁结构参量监测组件与控制柜连接，并将实时监测桥梁结构各个关键点的参量响应数据传输给控制柜。控制柜与监控中心服务器通信连接，并将车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据传输给监控中心服务器。

监控中心服务器通过视频信息进行图像分析与数据处理，而得到车辆通过桥梁的过程中的行驶轨迹与行驶速度，并根据车辆的车牌信息，确定车辆的重量信息；监控中心服务器根据车辆行驶在桥梁的过程中桥梁结构各个关键点参量响应数据与其设定阈值的大小关系，生成预警信息，以及结合评估策略，生成桥梁结构状态的评分报表，以评估车辆通过桥梁对桥梁结构的影响程度。而且，监控中心服务器还根据生成的桥梁结构状态的评分报表，调整桥梁管养策略。其中，评估策略由桥梁结构形式、桥梁潜在病害信息和桥梁所处环境的信息决定，设定阈值是通过结合了桥梁的结构数据和维修数据的桥梁结构建模分析而得到。比如可采用midas等常用桥梁建模软件，提高处理效率。而桥梁的结构数据和维修数据可通过查阅桥梁竣工资料和维修资料确定。

在实施时，本发明基于车辆荷载的桥梁结构安全评估系统中，监管中心服务器通过分析一段时间内桥梁上通过的所有车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，而生成该段时间对应的评分报表和预警信息。同时，监管中心服务器通过分析一时间点桥梁上通过的所有车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，计算得到桥梁的桥面车辆载荷分布数据，并根据桥面车辆载荷分布数据，而生成该时间点对应的评分报表和预警信息。此外，监管中心服务器还通过分析桥梁上通过的任一辆超载车辆的重量信息、车牌信息、视频信息和桥梁结构各个关键点的参量响应数据，而生成该超载车辆对应的评分报表和预警信息。

因此，本发明能够通过动态监测反映桥梁结构动态响应，评估桥梁结构对通过车辆的承载能力和适应性，通过静态、准静态监测感应桥梁结构的长期性能，评估其累积疲劳和性能劣化。同时，本发明将所有的桥梁结构监测指标参与对桥梁结构性能的定期评估，能够实现关键指标超限时的在线预警。

结合图2所示的本发明系统应用于拱桥的示意图；其中，图2中的拱桥为双向两车道，车辆动态称重组件包括至少两个梁式压电石英称重传感器，将梁式压电石英称重传感器设置在桥梁桥头位置，从而在车辆驶入桥梁前确定其重量。而且，梁式压电石英称重传感器横向设置于行车道下，当有车辆轧过梁式压电石英称重传感器，梁式压电石英称重传感器便输出一个电信号给控制柜。

而且，现场监测设备还包括显示屏；显示屏与控制柜连接，用于实时显示刚轧过梁式压电石英称重传感器的车辆的重量信息；并且，控制柜根据车辆的重量信息，判断车辆的重量是否超过限定值，并在超过限定值时，控制显示屏显示超重警示信息。其中，监控中心服务器根据桥梁管养策略数据，对控制柜中存储的限定值进行配置。

车牌识别仪包括图像采集模块和图像处理模块；图像采集模块用于采集即将轧过梁式压电石英称重传感器的车辆的车牌图像；图像处理模块用于根据图像采集模块采集的车牌图像，识别出车辆的车牌信息。

桥梁结构参量监测组件包括位移传感器、振动传感器、GNSS传感器、应力传感器、索力计和挠度传感器中的一种或多种。

视频监控组件由多个摄像机构成，而且，视频监控组件的摄像机沿桥梁的长度方向依次设置；控制柜分别与每个摄像机连接，以接收每个摄像机发送的视频信息，并且，控制柜还对所有的摄像机进行时间同步。因此，当车辆经过桥梁时，不同的摄像机拍摄到车辆经过的视频，通过分析每个摄像机拍到的该车辆的视频，可以确定该车辆在桥梁上的路段的速度以及行驶路线，再通过整合所有摄像机拍摄到该车辆的相关信息，即可确定该车辆通过桥梁的行驶轨迹。