一種橋梁監測預警處置系統的制作方法

本發明涉及預警處置系統的，特別是涉及一種橋梁監測預警處置系統。

背景技術：

1、隨著城市化進程的加速和交通網絡的不斷擴展，橋梁作為城市重要的基礎設施之一，承擔著大量的交通流量和人員負載，然而橋梁的安全、運營和維護等方面都面臨著日益增加的運維壓力和挑戰，為了應對這些問題,智慧橋梁數字孿生管理平臺提供了一種創新的解決方案。

2、橋梁作為智慧城市公共交通系統的重要組成部分，在中國經過幾十年建設的快速發展，中國已一躍成為世界上橋梁數量最多的國家，根據2021年交通運輸部行業發展統計公報顯示，截至2021年底全國公路橋梁96.11萬余座，建設速度將逐漸接近峰值，現在及未來我國將長期面臨艱巨的橋梁運營期的管養問題，如何保障橋梁運營期的安全性、提高管養效率，已成為交通基礎設施管理部門及工程界共同面臨的巨大挑戰，而橋梁運營服務期間的健康監測和安全評估又具有促進經濟發展和保障生命安全、社會穩定的雙重戰略意義。

3、目前，普通橋梁管養維護仍普遍采用人工定期巡檢、試驗檢測、專家評估的方式進行，費時費力，效率低下，智能化程度不高，而且難以保證評估的準確度，突發的結構病害仍不可避免，因此提高橋梁運維和管養技術的智能化水平是提高橋梁工程壽命和耐久性的重要保證，研發針對橋梁結構安全的智能監測技術和設備已成為必然選擇和重要出路。

技術實現思路

1、為解決上述技術問題，本發明提供一種確保特殊天候下橋梁運營和行車的安全性，為橋梁服役狀況提供可靠而有效的監測預警手段，實現了橋梁服役狀況突發場景的應急處置，創新了橋墩、橋梁結構運營監測及應急處置一體化的理念的橋梁監測預警處置系統。

2、本發明的一種橋梁監測預警處置系統，包括多傳感器梁體結構狀態數據感知單元、多模高可靠數據傳輸通信單元、云端數據存儲單元、云端數據分析單元、云端數據預警單元和現場應急并發多級處理單元；

3、多傳感器梁體結構狀態數據感知單元用于感知梁體結構狀態數據；

4、多模高可靠數據傳輸通信單元用于傳輸數據，實現信號通信；

5、云端數據存儲單元用于在云端進行數據存儲；

6、云端數據分析單元用于在云端進行數據分析；

7、云端數據預警單元用于在云端進行數據預警；

8、現場應急并發多級處理單元，用于通過數據實現現場多級應急處理。

9、優選的，所述多傳感器梁體結構狀態數據感知單元包括構件感知模塊、嵌入式多傳感器數據采集模塊、外置感知模塊和ipd聚氨酯支承裝置；

10、ipd聚氨酯支承裝置安裝在梁體結構上，構件感知模塊、嵌入式多傳感器數據采集模塊分別設置在ipd聚氨酯支承裝置上，構件感知模塊通過對ipd聚氨酯支承裝置的荷載、位移、預支裝配伸縮裝置應力、加速度進行感知，之后構件感知模塊采集的數據輸入到嵌入式多傳感器數據采集模塊，嵌入式多傳感器數據采集模塊對數據進行歸一化處理，然后將歸一化處理后的數據融合到外置感知模塊中。

11、優選的，所述構件感知模塊包括稱重傳感器、位移傳感器和加速度傳感器；

12、在ipd聚氨酯支承裝置中預先嵌埋稱重傳感器、位移傳感器和加速度傳感器，同時在ipd聚氨酯支承裝置安裝時加裝橋梁伸縮縫高精度測量位移傳感器；稱重傳感器、位移傳感器和加速度傳感器用于在橋梁服役過程中實時現場采集ipd聚氨酯支承裝置的載荷變化和位移變化，橋梁伸縮縫高精度測量位移傳感器用于在橋梁服役過程中實時現場采集橋梁伸縮縫的位移變化。

13、優選的，所述外置感知模塊包括跨中應變傳感器、墩底應變傳感器、墩頂光柵傳感器和gps傳感器；

14、跨中應變傳感器用于測量橋梁梁體在跨中位置的應變變化，當橋梁受到車輛荷載、風荷載等外部力的作用時，梁體會發生變形，跨中應變傳感器能夠實時監測這種變形并轉化為電信號進行輸出，從而評估橋梁的承載能力和使用狀態；

15、墩底應變傳感器用于監測橋梁橋墩底部的應變情況，實時監測橋墩底部的應變變化，及時發現潛在的安全隱患；

16、墩頂光柵傳感器用于測量橋墩頂部的應變和微小位移，為橋梁的維護和管理提供科學依據；

17、gps傳感器用于橋梁的位移監測，通過利用gps差分定位技術，gps傳感器能夠實時監測橋梁關鍵部位的位移變化，為橋梁的安全評估和維護提供重要數據支持。

18、優選的，所述多模高可靠數據傳輸通信單元包括光纖通信模塊、4g通信模塊和北斗短報文通信模塊，提高通信的多元化。

19、優選的，所述云端數據存儲單元，包括大數據存儲模塊；

20、所述云端數據分析單元，包括人工智能大數據分析模塊；人工智能大數據分析模塊通過與光纖通信模塊、4g通信模塊、北斗短報文通信模塊和多種傳感器結合組成工業物聯網信息感知技術服務，將收集的復雜的數據進行處理、分析和挖掘，以提取有價值信息，從而將數據進行智能分析；

21、所述云端數據預警單元，包括監控中心數字孿生預警顯示模塊和客戶端告警顯示模塊。

22、優選的，所述現場應急并發多級處理單元由現場應急led提示屏模塊、現場應急交通管制模塊、現場應急聲光報警模塊和現場應急激光虛擬管制模塊構成；基于智能感知聚氨酯支承裝置的橋梁監測預警處置系統是一種全自動、全天候、全時空、高精度橋墩運營狀況監測預警及應急處置集成一體化系統，系統采用集成了傳感器的智能感知梁體支座、伸縮縫智能感知傳感器、并通過嵌入式多傳感器數據采集及智能融合單元，實時感知橋梁的服役狀態，并通過光纖、4g、北斗短報文數據傳輸系統安全可靠傳輸數據，當發生應急狀況時，通過橋梁現場布設的led顯示屏、應急交通控制燈、聲光報警裝置、激光虛擬投影光幕等聯動應急報警裝置進行多級預警，確保特殊天候下橋梁運營和行車的安全性，為橋梁服役狀況提供可靠而有效的監測預警手段，實現了橋梁服役狀況突發場景的應急處置，創新了橋墩、橋梁結構運營監測及應急處置一體化的理念。

23、優選的，所述預警處置包括以下步驟：

24、s1、在現場根據所獲得的稱重數據、位移數據、伸縮縫位移及現場傳感器感知的環境狀況融合決策，將預警級別分為3個階段4級預警；

25、s2、第一階段為正常狀態四級警戒階段，此時各種傳感器的數據在正常范圍內，采用日常巡查方式維護，現場的報警裝置靜默；

26、s3、第二階段為三級預警階段，多種傳感器的數據狀態綜合判斷處于較為異常的狀態，或者某一傳感器數據超乎異常，但不影響梁體的整體安全，此時采用重點關注排查，現場的報警裝置靜默；

27、s4、第二階段為二級預警階段，多種傳感器的數據狀態綜合判斷處于異常的狀態，或者某兩個以上傳感器數據超乎異常接近臨界值，此時應采用立即前往排查，及時限制或者封閉交通，消除隱患后方可繼續通行，此時現場的報警裝置仍然靜默；

28、s5、第三階段為一級預警階段，多種傳感器的數據狀態綜合判斷處于超乎異常的狀態，或者集中于某個橋墩的多個以上傳感器數據超乎異常值，此時現場報警系統觸發一級預警，上游所有的報警裝置觸發，立即封閉交通，并由現場發出警報，檢查人員應立即前往封閉交通，及時排查隱患或事故。

29、與現有技術相比本發明的有益效果為：

30、1．高度集成：通過中央管理系統實現不同廠商硬件和軟件的無縫集成，確保系統間的通信協議和數據格式互操作性，簡化了系統集成的復雜性；

31、2．精確監測：通過精心選擇和部署傳感器，系統能夠適應橋梁結構的特定監測需求，并最大化監測覆蓋范圍和數據質量；

32、3．數據質量保障：采用先進的信號處理技術和定期校準程序，提高了數據的準確性和可靠性，同時通過冗余傳感器布局增強了容錯能力；

33、4．高效數據處理：系統能夠處理和分析大規模實時數據流，配備高效的計算資源和算法，實現預測性維護，提供可操作的數據分析結果；

34、5．通信穩定性與安全：系統設計考慮了通信網絡的穩定性和安全性，采用數據加密和網絡安全措施，確保數據傳輸的安全性；

35、6．可擴展性和兼容性：系統設計考慮了未來的技術發展和與現有基礎設施的兼容性，降低了升級和替換成本；

36、7．環境適應性：系統組件經過環境適應性測試，能夠適應各種環境條件，確保在實際使用中的性能。