[发明专利]一种桥梁位移监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁结构健康监测技术领域，具体而言，涉及一种桥梁位移监测系统及其监测方法。

背景技术

随着我国社会经济的发展、科学技术的进步以及交通运输的需求，许多不同类型的桥梁应运而生。桥梁往往是交通路线上的枢纽，直接关系到社会公共安全，其服务期限往往长达数十年，甚至上百年，若发生了安全隐患未能及时预警，极端情况下易引发灾难性的事故，给人民生命财产和社会资源造成巨大损失。相应地，《国家中长期科技发展规划纲要》也已将公共安全健康及危险监测等纳入了国家战略发展方向。而随着交通运输量的增大，行车密度、行车速度和车辆载重也越来越大，尤其是推行拖挂运输和集装箱运输后，重型车辆日益增多，这些因素均容易导致桥梁产生过大变形或吊空，影响到车辆行驶的舒适性和稳定性，更会危害桥梁安全。因此，为了保障桥梁的安全性，对于桥梁这类重要的基础设施急需采用高效的技术手段监测和评定其安全状况。监测桥梁变形可以有效反映桥梁结构的工作状况，通过变形监测提供桥梁的健康状况预警，有利于桥梁管理部门及早发现桥梁病害，确定桥梁损伤部位并进行定性和定量分析，为维修养护和管理决策提供依据和指导，另外桥梁管理部门要做到提前预警、防止事故发生是一项需要长期进行的工作，其意义重大。

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行，与世界其他卫星导航系统兼容共用的全球卫星导航系统（GNSS），我国完全自主知识产权利用北斗卫星导航系统的GNSS高精度测量技术，该技术已经应用于国防事业中卫星、导弹的测轨等。经进一步转化，可在关系民生的危险预警中发挥重要作用，目前还没有利用该技术对桥梁变形进行监测。桥梁变形监测需要根据桥梁类型、变形特点等因素来确定变形监测内容、监测精度和监测方法。相关技术中桥梁的变形监测方法主要有两大类：一是物理学传感器方法；二是常规的大地测量方法。物理传感器方法只能观测有限的局部变形，常规的大地测量方法，工作量大、效率低、受气候的影响大，并要求监测点与基点通视，难以对桥梁进行实时、精确、无线远距离测量。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种桥梁位移监测系统及其监测方法。

本发明提供了一种桥梁位移监测系统，该系统包括：桥梁位移监测装置、通信装置、数据管理中心和用户端，所述桥梁位移监测装置通过无线电通信模块将监测桥梁的信号传输至通信装置，通信装置通过无线电通信模块将信号传输至数据管理中心，数据管理中心将信号解算后传输至用户端。

进一步的，所述桥梁位移监测装置包括一个固定在桥梁外的参考站和多个安装在桥梁、桥墩的测量站，所述参考站和测量站内均安装有GNSS接收机。

进一步的，所述通信装置包括通信站和通信控制器，通信站通过无线电通信模块接收所述桥梁位移监测装置发送的信号，且连接通信控制器并转发信号至通信控制器。

进一步的，所述数据管理中心包括网关服务器和中心解算服务器，网关服务器通过无线电通信模块接收所述通信控制器传输的信号，且连接中心解算服务器并发送信号至中心解算服务器，中心解算服务器将解算后的数据传输至用户端。

进一步的，所述无线电通信模块包括GPRS无线网络或CDMA无线网络。

进一步的，所述用户端为监控计算机。

本发明还提供了一种桥梁位移监测系统的监测方法，该监测方法包括以下步骤：

步骤101：安装测量站和参考站，测量站和参考站内的GNSS接收机接收来自北斗卫星导航系统监测到的信号，然后通过无线电通信模块将信号传输至通信装置；

步骤102：通信装置内的通信站接收来自测量站和参考站发来的信号，并将该信号转发至通信控制器，通信控制器接收信号后，按照信号时间将接收到的信号拼为一帧数据，并将该数据通过无线电通信模块传送至数据管理中心；

步骤103：数据管理中心内的网关服务器将接收到的数据分发至中心解算服务器，中心解算服务器对接收到的数据进行解算，并将解算后的数据传输至用户端；

步骤104：用户端的计算机接收数据，通过计算机可实时观测被测桥梁的状态。

进一步的，步骤101中，测量站和参考站内的GNSS接收机接收来自卫星导航系统监测到的信号包括载波相位信号和ID号码。

进一步的，步骤103中，数据管理中心内的网关服务器将接收到的数据分发至中心解算服务器，中心解算服务器对接收到的数据进行解算的方法为：中心解算服务器通过载波相位差分技术计算出测量站相对于参考站的经度、纬度、高度在一定的时间段内的三维坐标。