[发明专利]一种多点同步测量桥梁振动的测量系统、方法及设备

说明书

本发明公开一种多点同步测量桥梁振动的测量系统、方法及设备，涉及桥梁监测领域，测量系统包括：EtherCAT主站以及多个EtherCAT从站；多个EtherCAT从站相连接，且首个EtherCAT从站与EtherCAT主站相连接；每个EtherCAT从站连接一个振动传感器，振动传感器用于测量每个EtherCAT从站测量点处桥梁的振动数据；EtherCAT主站通过EtherCAT协议的同步机制同步EtherCAT从站的时钟，控制EtherCAT从站同步测量振动数据，并将振动数据通过以太网以EtherCAT协议的数据格式回传至EtherCAT主站；EtherCAT主站用于每个EtherCAT从站测量点处桥梁的振动情况，分析桥梁振动波在相邻测量点之间的传播情况，以监测器桥梁的当前状态；所述当前状态包括正常状态以及损伤状态。本发明能够分析振动波在各测量点之间的传播特性，监测桥梁的当前状态。

技术领域

本发明涉及桥梁监测领域，特别是涉及一种多点同步测量桥梁振动的测量系统、方法及设备。

背景技术

现代桥梁是主干道的重要节点，大型桥梁投资巨大，是国家的经济命脉，在国民经济中起到重要作用。大跨桥梁的安全性越来越受到重视。经济的发展促进了交通运输的发展，运输量、行车密度、车辆载重越来越大。

桥梁的长期使用过程中，由于环境侵蚀、材料老化、交通量增大、过桥重型、超重车辆增多等原因，导致桥梁的结构损伤和功能退化。

现有部分桥梁存在较大的问题。一是当初设计标准低，经过一段时间的发展，荷载标准不能满足新交通的需要。二是结构陈旧、老化、破损，影响到原有设计能力，危及运行。桥梁造价一般比较贵，使用周期很长。环境侵蚀、材料老化、荷载的长期效应、疲劳效应、突变效应等因素的耦合作用，导致桥梁结构损伤积累，抗力衰减。这些都影响了交通运输的发展。给目前桥梁运营、养护、管理带来很大的困难。

桥梁性能的监测、诊断、损伤评估、安全预警，已成为桥梁建设的必然要求。汽车发动机抖动、路面不平、人群载荷、风载荷、地震等。车辆数量的增加，负载能力的增加和速度的增加，都增加了桥梁的振动。对于大跨度和超跨度桥梁，车辆振动和其他动载荷已成为桥梁设计，施工，管理，维护和修理的重要因素之一。

桥梁振动检测，可以通过振动传感器测量、分析桥梁的动力特性、强制振动响应、动载荷的动力特性。结构动力特性包括固有频率、阻尼特性、振动形状。强制振动响应包括振幅、动应力、加速度等。动载荷的动态特性：引起结构振动的力的大小、方向、频率、作用规律。

桥梁振动检测的现行方法包括如下方式：

1、单点有线测量：针对测量的一个目标点，单点测量。或针对多个目标点，逐个测量。

2、小范围内，多点异步有线测量：在较小的范围内(几十米以内)，异步测量多个点的振动情况。

但对于有线测量以及小测量范围多点异步有限测量来说，如果要测量长距离的大桥，方案复杂，布线麻烦。

3、大范围内，多点异步无线测量：在大的范围内，通过无线测量多个点的振动情况。主要采用轮询或中断的方式通过无线传输测量数据，节省布线。但对多点的测量方式为异步，虽然可以测量多个点，无法分析振动波在各测量点(主要是相邻点)之间的传播特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种多点同步测量桥梁振动的测量系统、方法及设备，以解决无法分析振动波在各测量点之间的传播特性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多点同步测量桥梁振动的测量系统，包括：EtherCAT主站以及多个EtherCAT从站；

多个所述EtherCAT从站相连接，且首个所述EtherCAT从站与所述EtherCAT主站相连接；每个所述EtherCAT从站连接一个振动传感器，所述振动传感器用于测量每个EtherCAT从站测量点处桥梁的振动数据；