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    本实用新型提供一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统，包括至少一个用于采集悬索桥的结构状态数据的传感组件，与传感组件对应设置的采集器，工业以太网系统，以及通过工业以太网系统与采集器通信的监控系统；其中，每个传感组件包括至少一个传感器；采集器与传感器组件中的传感器对应连接，以获取传感组件监测的结构状态数据。通过采用多种不同功能的传感器组成对应功能的传感器组件，采集器与传感器组件对应设置，并且通过工业以太网实现监控系统与采集器通信，从而实现对悬索桥的多个不同类别的物理量的联合监测来综合反映悬索桥结构的健康状况，有效地提高了监测预警结果的可靠性和可信度。
    公开号:CN214333886U
    申请号:CN202120600276.9U
    申请日:2021-03-24
    公开日:2021-10-01
    发明作者:张国刚；韦丽琼；邓龙飞；杜勇立；吴坤平；戴小冬；曾振华；黄斌
    申请人:Hunan Provincial Communications Planning Survey And Design Institute Co ltd；
    IPC主号:G01D21-02
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统。
    [n0002] 现代桥梁正向“大跨、轻质”的方向发展，而悬索桥以其巨大的跨越能力和优美的造型越来越受到人们的重视。悬索桥在长期使用过程中，由于环境侵蚀、材料老化、交通流量加重、超重车辆增多等原因，导致悬索桥结构损伤和功能退化。为了保障悬索桥结构在营运期间的承载能力、耐久性和安全性，对悬索桥进行安全状况的监测显得非常必要。
    [n0003] 悬索桥结构在移动的车辆、人群、风力和地震等动力荷载作用下会产生振动。在车辆动载和个别情况下人群动荷载、风力和地震地面运动作用下，悬索桥结构产生的振动会增大按静力计算的内力和可能引起结构局部疲劳损伤，或者会形成影响桥上汽车的舒适与安全的振动变形和加速度，甚至使悬索桥完全破坏。也就是说，悬索桥结构的振动是影响悬索桥使用与安全的重要因素之一。
    [n0004] 目前针对悬索桥结构的安全状态监测设备，大多围绕悬索桥振动频率开展的单一物理量监测，虽然振动频率是反映悬索桥安全状态的重要指标，但该指标并不能完全反映悬索桥在复杂外力作用下的健康状态。由于除了振动引起的疲劳损伤，过大的振动位移也可能造成悬索桥结构产生塑性变形，苛刻的环境温湿度也可以加速悬索桥的钢结构的锈蚀危险性，过大的悬索的张力和塔架中的压力也可能造成悬索桥结构动力损伤，等等。由此可见，目前的仅通过单一的物理量(例如，悬索桥振动频率等)对悬索桥结构的安全状态监测的设备对悬索桥的监测预警结果的可靠性和可信度不佳。
    [n0005] 鉴于此，有必要提出一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统以解决上述问题。
    [n0006] 本实用新型的主要目的在于提供一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统，以解决目前仅通过单一的物理量(例如，悬索桥振动频率等)对悬索桥结构的安全状态监测的设备对悬索桥的监测预警结果的可靠性和可信度不佳的问题。
    [n0007] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统，包括至少一个用于采集所述悬索桥的结构状态数据的传感组件，与所述传感组件对应设置的采集器，工业以太网系统，以及通过所述工业以太网系统与所述采集器通信的监控系统；其中，每个所述传感组件包括至少一个传感器；
    [n0008] 所述采集器包括CompactRIO采集仪、光纤光栅解调仪、车辆动态称重采集仪、网络硬盘录像机和GPS接收机的一种或多种；所述采集器与所述传感器组件中的传感器对应连接，以获取所述传感组件监测的结构状态数据；
    [n0009] 所述传感组件包括以下传感组件中的一种或多种：与所述CompactRIO采集仪连接的电压电流式信号传输传感器组件，与所述光纤光栅解调仪连接的光通信传输传感器组件，与所述车辆动态称重采集仪连接的车载传感组件，与所述网络硬盘录像机通信连接的图像传感组件，以及和所述GPS接收机通信连接的GPS通信传感组件；其中，所述电压电流式信号传输传感器组件包括三向超声风速仪、螺旋桨风速仪、温湿度仪、三向振动传感器、倾斜仪、单向振动传感器、双向振动传感器、振动式索力传感器、以及位移计中的一种或多种传感器，所述光通信传输传感器组件包括光纤光栅应变计、光纤光栅温度计中的一种或多种传感器，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器，所述GPS通信传感组件包括全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS中的一种或多种传感器，所述图像传感组件包括高清红外枪型摄像机、高清球形摄像机和高清枪型摄像机中的一种或多种传感器；
    [n0010] 所述工业以太网系统包括工业以太网交换机和主干交换机。
    [n0011] 优选地，还包括与所述监控系统通信连接的安全预警评估服务器。
    [n0012] 优选地，还包括与所述监控系统通信连接的电子化人工巡检装置，所述电子化人工巡检装置将所述悬索桥表观损伤的直接结构状态数据发送至所述监控系统。
    [n0013] 优选地，还包括与所述监控系统通信连接的用户界面显示器，以向用户展示所述悬索桥的监测数据。
    [n0014] 优选地，所述传感组件包括所述电压电流式信号传输传感器组件，所述电压电流式信号传输传感器组件包括所述三向超声风速仪、所述位移计；其中，所述三向超声风速仪设置在所述悬索桥的主跨跨中桥面上，所述位移计设置在所述悬索桥的加劲梁的梁端处。
    [n0015] 优选地，所述传感组件包括所述车载传感组件，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器；其中，所述车辆动态称重传感器设置在所述悬索桥的预设桥墩和/或主塔中心桥面处。
    [n0016] 优选地，所述传感组件包括所述光通信传输传感器组件，所述光通信传输传感器组件包括所述光纤光栅应变计、所述光纤光栅温度计；其中，所述光纤光栅应变计以及所述光纤光栅温度计设置在所述悬索桥的主桥跨桥的预设位置处、塔梁交接处、边跨桁架横截面处中的一处或多处。
    [n0017] 优选地，所述传感组件包括所述图像传感组件，所述图像传感组件包括所述高清红外枪型摄像机、所述高清球形摄像机；其中，所述高清红外枪型摄像机设置在所述悬索桥的塔架交接处和/或主跨跨中桥面，所述高清球形摄像机设置在所述悬索桥的索塔上横梁处。
    [n0018] 优选地，所述工业以太网系统包括工业以太网交换机、主干交换机；其中，所述工业以太网交换机与所述采集器通信连接，所述主干交换机与所述工业以太网交换机以及监控系统通信连接，以使所述监控系统通过所述工业以太网系统获取所述采集器采集的所述结构状态数据。
    [n0019] 与现有技术相比，本实用新型所提供的用于大跨径悬索桥的健康监测系统具有如下的有益效果：
    [n0020] 本实用新型所提供的一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统，包括至少一个用于采集所述悬索桥的结构状态数据的传感组件，与所述传感组件对应设置的采集器，工业以太网系统，以及通过所述工业以太网系统与所述采集器通信的监控系统；其中，每个所述传感组件包括至少一个传感器；
    [n0021] 所述采集器包括CompactRIO采集仪、光纤光栅解调仪、车辆动态称重采集仪、网络硬盘录像机和GPS接收机的一种或多种；所述采集器与所述传感器组件中的传感器对应连接，以获取所述传感组件监测的结构状态数据；
    [n0022] 所述传感组件包括以下传感组件中的一种或多种：与所述CompactRIO采集仪连接的电压电流式信号传输传感器组件，与所述光纤光栅解调仪连接的光通信传输传感器组件，与所述车辆动态称重采集仪连接的车载传感组件，与所述网络硬盘录像机通信连接的图像传感组件，以及和所述GPS接收机通信连接的GPS通信传感组件；其中，所述电压电流式信号传输传感器组件包括三向超声风速仪、螺旋桨风速仪、温湿度仪、三向振动传感器、倾斜仪、单向振动传感器、双向振动传感器、振动式索力传感器、以及位移计中的一种或多种传感器，所述光通信传输传感器组件包括光纤光栅应变计、光纤光栅温度计中的一种或多种传感器，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器，所述GPS通信传感组件包括全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS中的一种或多种传感器，所述图像传感组件包括高清红外枪型摄像机、高清球形摄像机和高清枪型摄像机中的一种或多种传感器；所述工业以太网系统包括工业以太网交换机和主干交换机。
    [n0023] 该用于大跨径悬索桥的健康监测系统通过采用多种不同功能的传感器组成对应功能的传感器组件，采集器与传感器组件对应设置，并且通过工业以太网实现监控系统与采集器通信，从而实现对悬索桥的多个不同类别的物理量的联合监测来综合反映悬索桥结构的健康状况，有效地提高了监测预警结果的可靠性和可信度。
    [n0024] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
    [n0025] 图1为本实用新型一个实施例中的用于大跨径悬索桥的健康监测系统的整体结构框架示意图；
    [n0026] 图2为本实用新型一个实施例中的用于大跨径悬索桥的健康监测系统的型号为YOUNG81000的三向超声风速仪的外形及管脚排列示意图；
    [n0027] 图3为本实用新型一个实施例中的用于大跨径悬索桥的健康监测系统的型号为991B×3的三向振动传感器的形外及管脚排列示意图；
    [n0028] 图4为本实用新型一个实施例中的用于大跨径悬索桥的健康监测系统的采集器的结构框图。
    [n0029] 本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
    [n0030] 附图标号说明：
    [n0031] 传感组件100；传感器110；
    [n0032] 采集器200；采集模块210；传输模块220；供电模块230；
    [n0033] 工业以太网系统300；工业以太网交换机310；主干交换机320；
    [n0034] 监控系统400。
    [n0035] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
    [n0036] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
    [n0037] 需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
    [n0038] 另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
    [n0039] 请参阅附图1-4，本实用新型提供的一实施例中的用于大跨径悬索桥的健康监测系统包括至少一个用于采集所述悬索桥的结构状态数据的传感组件100，与所述传感组件100对应设置的采集器200，工业以太网系统300，以及通过所述工业以太网系统300与所述采集器200通信的监控系统400；其中，每个所述传感组件100包括至少一个传感器110；
    [n0040] 具体的，所述传感组件100的数量可以是一个也可以是多个，具体可以根据实际需要设定，所述传感组件100包括至少一个能够获取悬索桥的结构状态数据的传感器110，同时，采集器200用于从对应的传感组件100获取所述结构状态数据，并且监控系统400通过工业以太网系统300与每个采集器200建立联系，从而获取采集器200从传感器110组件获取的所述结构状态数据，并根据所述结构状态数据判断所述悬索桥的健康状况。通过多个具有不同监测功能的传感器110的联合使用，能够对所述悬索桥的多个不同物理量进行联合监测来综合反映悬索桥的健康状况，有效地提高了监测预警结果的可靠性和可信度。
    [n0041] 其中，所述采集器200包括CompactRIO采集仪、光纤光栅解调仪、车辆动态称重采集仪、网络硬盘录像机和GPS接收机的一种或多种。所述采集器200与所述传感器组件中的传感器110对应连接，以获取所述传感组件100监测的结构状态数据；可以理解的是，采集器200包括但不限于CompactRIO采集仪、光纤光栅解调仪、车辆动态称重采集仪、网络硬盘录像机和GPS接收机的一种或多种，需要注意的是，每种采集器200应当对应连接具有同类功能的传感器组件，以实现功能的对应。
    [n0042] 请再次参阅图4，所述采集器200包括结构状态数据的采集模块210、传输模块220和供电模块230。具体的，采集模块210通过设置在采集模块210上的输入接口连接到相应的传感器110的输出接口，用于从相应的传感器110的输出接口获取结构状态数据并对结构状态数据进行预处理。传输模块220连接到采集模块210，并通过设置在传输模块220上的输出接口连接到监控系统400，用于将从采集模块210获取的处理后的结构状态数据发送至监控系统400，供电模块230与采集模块210连接，用于向采集模块210和传输模块220进行供电。
    [n0043] 其中，所述传感组件100包括以下传感组件100中的一种或多种：与所述CompactRIO采集仪连接的电压电流式信号传输传感器组件，与所述光纤光栅解调仪连接的光通信传输传感器组件，与所述车辆动态称重采集仪连接的车载传感组件，与所述网络硬盘录像机通信连接的图像传感组件，以及和所述GPS接收机通信连接的GPS通信传感组件；其中，所述电压电流式信号传输传感器组件包括三向超声风速仪、螺旋桨风速仪、温湿度仪、三向振动传感器、倾斜仪、单向振动传感器、双向振动传感器、振动式索力传感器、以及位移计中的一种或多种传感器110，所述光通信传输传感器组件包括光纤光栅应变计、光纤光栅温度计中的一种或多种传感器110，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器，所述GPS通信传感组件包括全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS中的一种或多种传感器110，所述图像传感组件包括高清红外枪型摄像机、高清球形摄像机和高清枪型摄像机中的一种或多种传感器110；
    [n0044] 本领域技术人员应当理解的是，传感组件100包括但不限于是与所述CompactRIO采集仪连接的电压电流式信号传输传感器组件，与所述光纤光栅解调仪连接的光通信传输传感器组件，与所述车辆动态称重采集仪连接的车载传感组件，与所述网络硬盘录像机通信连接的图像传感组件，以及和所述GPS接收机通信连接的GPS通信传感组件中的一种或多种。其中，每个传感器110设置在悬索桥的结构物表面，例如塔顶、塔底、塔冠、锚锭、桥面等结构物表面，以采集所述悬索桥的结构状态数据，通过具有不同监测功能的传感器110的联合使用来综合反映所述悬索桥的健康状况。
    [n0045] 其中，所述工业以太网系统300包括工业以太网交换机310和/或主干交换机320。具体的，工业以太网交换机310为即插即用的工业以太网交换机310，主干交换机320为主干光纤冗余环网。
    [n0046] 作为一个较优的具体实施方式，采集器200可以先连接到所述工业以太网交换机310上，再通过所述工业以太网交换机310连接到主干交换机320上，以使监控系统400获取结构状态数据。作为另一个较佳的具体实施方式，采集器200也可以直接连接到主干交换机320，以使监控系统400直接通过主干交换机320获取结构状态数据。
    [n0047] 其中，监控系统400可基于获取的不同类别的结构状态数据的一类或者多类的组合进行处理分析以得到联合监测的结果，从而得到高可靠性和可信度的悬索桥结构的健康状况。
    [n0048] 监控系统400包括但不限于服务器和便携式计算机中的一项或多项。监控系统400一般包括多个不同用途的服务器、多个工作站、一个磁盘阵列。服务器、工作站与磁盘阵列通过局域网相互连接。服务器分为数据采集服务器、数据处理评估服务器、WEB服务器，其中，数据采集服务器与采集器200相连接，用于对实时采集结构状态数据进行处理、整合，然后送给磁盘阵列进行存储。数据处理评估服务器从磁盘阵列中获取结构状态数据进行分析评估，将结果发送给磁盘阵列进行存储。WEB服务器从磁盘阵列获取数据发布至网络上，同时处理Web客户端的请求并返回相应响应，实现用户浏览数据、下载数据、操作系统的功能。通过上述数据处理控制服务器对结构状态数据的处理，大量分担了整个系统的处理压力，有效减少了评估服务器的处理任务。工作站与WEB服务器连接，用户通过工作站获取系统信息、结构状态数据、评估结果、预警信息等。
    [n0049] 可以看出，由于本实用新型采用了工业以太网系统300进行数据传输，通过现场传感器110的组合、采集器200和监控系统400的计算机构成了一个完整的测控局域网，采集器200所需要处理的仅是相同类型的信号，可以采用相同的命令格式采集不同的传感器110的数据，并发送控制命令，这大大地提高了采集效率，降低了采集器200配置的难度和成本。
    [n0050] 作为本实用新型的一个较佳的实施方式，还包括与所述监控系统400通信连接的安全预警评估服务器。具体的，安全预警评估服务器可基于从监控系统400获取的悬索桥结构的健康状况确定是否需要报警，例如，如果监控系统400将利用结构状态数据通过预先结构计算进行预警判断后得到了指示需要报警的悬索桥的健康状况时，可将指示需要报警的悬索桥的健康状况发送至安全预警评估服务器，以使安全预警评估服务器发出报警指令。
    [n0051] 作为本实用新型的一个较佳的实施方式，还包括与所述监控系统400通信连接的电子化人工巡检装置，所述电子化人工巡检装置将所述悬索桥表观损伤的直接结构状态数据发送至所述监控系统400。具体的，监控系统400还可以从人工巡检获得的表观损伤的直接结构状态数据发送至监控系统400，由监控系统400判定悬索桥结构的健康状况。
    [n0052] 作为本实用新型的另一个较佳的实施方式，还包括与所述监控系统400通信连接的用户界面显示器，以向用户展示所述悬索桥的监测数据。其中，用户界面显示器连接到监控系统400，用于向用户展示以下数据中的一项或者多项的组合：悬索桥的资料、信息、数据和悬索桥结构的健康状况。
    [n0053] 作为本实用新型的一个较佳的实施方式，所述传感组件100为所述电压电流式信号传输传感器组件，所述电压电流式信号传输传感器组件包括所述三向超声风速仪、所述位移计；其中，所述三向超声风速仪设置在所述悬索桥的主跨跨中桥面上，所述位移计设置在所述悬索桥的加劲梁的梁端处。
    [n0054] 具体的，当传感组件100为电压电流式信号传输传感器组件时，所述电压电流式信号传输传感器组件包括但不限于三向超声风速仪、所述位移计，还可以是螺旋桨风速仪、温湿度仪、三向振动传感器、倾斜仪、单向振动传感器、双向振动传感器、振动式索力传感器中的一种或多种。优选地，本实施例中的三向超声风速仪设置在悬索桥的主跨跨中桥面上，螺旋桨风速仪设置在悬索桥的塔顶位置，三向超声风速仪和螺旋桨风速仪均用于采集悬索桥所在自然环境中的风载荷，三向超声风速仪的优选型号为美国YOUNG81000，螺旋桨风速仪的优选型号为美国YOUNG05103L。
    [n0055] 请再次参阅附图3，三向振动传感器设置在悬索桥主桥的索塔塔底，用于采集地震和船撞，采集地震和船撞的目的是将运营期对采集到的结构状态数据与初始状态做对比，可分析计算出悬索桥结构内力的变化及其发展趋势，为悬索桥运营期结构承载能力的判断及维护调整提供科学依据。三向振动传感器的优选型号为中国地震局工程力学研究所991B×3。
    [n0056] 请再次参阅图2，所述三向超声风速仪包括6个引脚，其中，引脚REF(第一个)为信号地，引脚GND为电源地，引脚A为信号正，引脚B为信号负，引脚+PWR为电源正，引脚REF(第二个)为电源负。
    [n0057] 进一步地，位移计设置在悬索桥的加劲梁梁端，用于采集悬索桥的梁端位移(加劲梁支座位移及主引桥整体纵向相对位移)，监测梁端位移的目的在于：(1)梁端位移作为运营期间安全性预警的重要信息；(2)梁端位移为评估支座和伸缩缝的安全使用状态提供依据；(3)梁端位移作为直观评估大桥内力状态的重要参数。此外，位移计还可设置在吊索索夹上，用于采集索夹滑动位移，索夹的滑动也是直接反应大桥结构内力状态的主要技术指标，这是因为为保证悬索桥的安全，在结构发生较大变化时，索夹的滑动严重影响到大桥的安全。因此，通过监测索夹滑动位移可以直接了解悬索桥的大桥结构内力状态。位移计的优选型号为深圳米朗MPS-M/A。
    [n0058] 进一步地，所述传感组件100为所述车载传感组件，所述车载传感组件包括但不限于是车辆动态称重传感器；其中，所述车辆动态称重传感器设置在所述悬索桥的预设桥墩和/或主塔中心桥面处。例如，悬索桥的Z3墩和主塔中心桥面，用于采集悬索桥的动态交通荷载。这里的动态交通荷载是悬索桥运营期承担的主要活荷载，是超载车辆造成未来悬索桥主桥桥面铺装及附属设施伸缩装置等破坏和影响构件寿命的主要因素，监测动态交通荷载的主要目的为：(1)对所有通过主桥的车载进行统计，对过桥的车辆信息(轴重、轴距、车速、车长、总重等)进行实时监测和管理，结合高清摄像机进行车辆超载报警提示并视频记录车辆信息；(2)定期提供每月、每季、每年的过桥车辆荷载报告；(3)为结构内力状态识别提供荷载依据；(4)为桥面行车道板疲劳分析提供荷载依据；(5)为正常运营中桥梁校验系数的计算分析提供活载参数；(6)为桥面铺装体系横向应力监测积累数据。车辆动态称重传感器的优选型号为北京智宸天驰ZCTC-P2000。
    [n0059] 进一步地，所述传感组件100为所述光通信传输传感器组件，所述光通信传输传感器组件包括所述光纤光栅应变计、所述光纤光栅温度计；其中，所述光纤光栅应变计以及所述光纤光栅温度计设置在所述悬索桥的主桥跨桥的预设位置处、塔梁交接处、边跨桁架横截面处中的一处或多处。例如，光纤光栅应变计设置在悬索桥的主桥跨桥的主桥主跨四分之一位置处、主桥主跨二分之一位置处、主桥主跨四分之三位置处、塔梁交接处、塔梁边跨二分之一位置处以及塔身内壁。光纤光栅应变计用于采集悬索桥的主桥结构应力，通过对应力进行监测，可以为钢结构局部疲劳以及桥面铺装层的安全评估提供技术支持，为悬索桥采取钢结构疲劳荷载的损伤维修和管养措施的制定提供依据。光纤光栅应变计的优选型号为智性科技ZX-FBG-S01A。
    [n0060] 其中，光纤光栅温度计设置在悬索桥的在悬索桥的主桥跨桥的特定位置处、塔梁交接处和边跨桁架横截面，例如，光纤光栅应变计设置在悬索桥的主桥跨桥的主桥主跨四分之一位置处、主桥主跨二分之一位置处、主桥主跨四分之三位置处、塔梁交接处、塔梁边跨二分之一位置处以及塔身内壁。采集悬索桥主桥结构温度。主桥结构温度中的温差效应的实际分布作为重要结构设计参数以及光纤应变疲劳监测的补偿监测。进行主桥结构温度监测的主要目的为：(1)分析结构温度对结构静力响应的影响，以使基于静力测试的识别方法能更准确地反映结构基准状态；(2)作为应变传感器的温度补偿。光纤光栅温度计的优选型号为智性科技ZX-FBG-T01A。
    [n0061] 进一步地，所述传感组件100为所述图像传感组件，所述图像传感组件包括所述高清红外枪型摄像机、所述高清球形摄像机；其中，所述高清红外枪型摄像机设置在所述悬索桥的塔架交接处和/或主跨跨中桥面，所述高清球形摄像机设置在所述悬索桥的索塔上横梁处。具体的，高清红外枪型摄像机设置在悬索桥的主桥主跨跨中上游和下游的下横梁上，用于采集航道视频监控(即，大桥桥位区航道、航标、船舶等特殊领域的昼夜监控)。目的在于对进出桥位区域的船舶做记载，以备查询，对通航的船舶数目进行统计，为大桥的科学化管理提供充分的理论依据，对抑制犯罪起到防微杜渐的作用，对船舶的安全起到监督和及时协助作用。高清红外枪型摄像机的优选型号为海康威视。
    [n0062] 高清红外枪型摄像机设置在悬索桥的主桥主跨跨中上游和下游的下横梁上，用于采集航道视频监控(即，大桥桥位区航道、航标、船舶等特殊领域的昼夜监控)。目的在于对进出桥位区域的船舶做记载，以备查询，对通航的船舶数目进行统计，为大桥的科学化管理提供充分的理论依据，对抑制犯罪起到防微杜渐的作用，对船舶的安全起到监督和及时协助作用。高清红外枪型摄像机的优选型号为海康威视。
    [n0063] 进一步地，所述工业以太网系统300包括工业以太网交换机310、主干交换机320；其中，所述工业以太网交换机310与所述采集器200通信连接，所述主干交换机320与所述工业以太网交换机310以及监控系统400通信连接，以使所述监控系统400通过所述工业以太网系统300获取所述采集器200采集的所述结构状态数据。工业以太网交换机310可划分虚拟局域网VLAN，划分后的虚拟局域网方便数据的管理，并且可以防止大面积发生网络风暴造成的系统瘫痪。工业以太网交换机310优选的型号为摩莎的工业以太网交换机310。主干交换机320直接连接到采集器200可以有效保证结构状态数据的传输质量。
    [n0064] 以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
    权利要求:
    Claims (9)
    [0001] 1.一种用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，包括：至少一个用于采集所述悬索桥的结构状态数据的传感组件，与所述传感组件对应设置的采集器，工业以太网系统，以及通过所述工业以太网系统与所述采集器通信的监控系统；其中，每个所述传感组件包括至少一个传感器；
    所述采集器包括CompactRIO采集仪、光纤光栅解调仪、车辆动态称重采集仪、网络硬盘录像机和GPS接收机的一种或多种；所述采集器与所述传感器组件中的传感器对应连接，以获取所述传感组件监测的结构状态数据；
    所述传感组件包括以下传感组件中的一种或多种：与所述CompactRIO采集仪连接的电压电流式信号传输传感器组件，与所述光纤光栅解调仪连接的光通信传输传感器组件，与所述车辆动态称重采集仪连接的车载传感组件，与所述网络硬盘录像机通信连接的图像传感组件，以及和所述GPS接收机通信连接的GPS通信传感组件；其中，所述电压电流式信号传输传感器组件包括三向超声风速仪、螺旋桨风速仪、温湿度仪、三向振动传感器、倾斜仪、单向振动传感器、双向振动传感器、振动式索力传感器、以及位移计中的一种或多种传感器，所述光通信传输传感器组件包括光纤光栅应变计、光纤光栅温度计中的一种或多种传感器，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器，所述GPS通信传感组件包括全球定位系统GPS、北斗卫星导航系统BDS中的一种或多种传感器，所述图像传感组件包括高清红外枪型摄像机、高清球形摄像机和高清枪型摄像机中的一种或多种传感器；
    所述工业以太网系统包括工业以太网交换机和主干交换机。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，还包括与所述监控系统通信连接的安全预警评估服务器。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，还包括与所述监控系统通信连接的电子化人工巡检装置，所述电子化人工巡检装置将所述悬索桥表观损伤的直接结构状态数据发送至所述监控系统。
    [0004] 4.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，还包括与所述监控系统通信连接的用户界面显示器，以向用户展示所述悬索桥的监测数据。
    [0005] 5.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，所述传感组件包括所述电压电流式信号传输传感器组件，所述电压电流式信号传输传感器组件包括所述三向超声风速仪、所述位移计；其中，所述三向超声风速仪设置在所述悬索桥的主跨跨中桥面上，所述位移计设置在所述悬索桥的加劲梁的梁端处。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，所述传感组件包括所述车载传感组件，所述车载传感组件包括车辆动态称重传感器；其中，所述车辆动态称重传感器设置在所述悬索桥的预设桥墩和/或主塔中心桥面处。
    [0007] 7.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，所述传感组件包括所述光通信传输传感器组件，所述光通信传输传感器组件包括所述光纤光栅应变计、所述光纤光栅温度计；其中，所述光纤光栅应变计以及所述光纤光栅温度计设置在所述悬索桥的主桥跨桥的预设位置处、塔梁交接处、边跨桁架横截面处中的一处或多处。
    [0008] 8.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，所述传感组件包括所述图像传感组件，所述图像传感组件包括所述高清红外枪型摄像机、所述高清球形摄像机；其中，所述高清红外枪型摄像机设置在所述悬索桥的塔架交接处和/或主跨跨中桥面，所述高清球形摄像机设置在所述悬索桥的索塔上横梁处。
    [0009] 9.根据权利要求1所述的用于大跨径悬索桥的健康监测系统，其特征在于，所述工业以太网系统包括工业以太网交换机、主干交换机；其中，所述工业以太网交换机与所述采集器通信连接，所述主干交换机与所述工业以太网交换机以及监控系统通信连接，以使所述监控系统通过所述工业以太网系统获取所述采集器采集的所述结构状态数据。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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