專利名稱：一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及橋梁安全監(jiān)控，具體涉及一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段橋梁無損檢測方法主要是應(yīng)變片電測技術(shù)，但常規(guī)電阻應(yīng)變片的測試結(jié)果 受溫度、濕度、導(dǎo)線長短等環(huán)境因素的影響較大。較為先進(jìn)的橋梁檢測儀有雷達(dá)與紅外熱 像儀檢測技術(shù)、光纖傳感器檢測技術(shù)等?！袄走_(dá)”是通過發(fā)射短促的電磁脈沖性形成的電磁 波回波交替變化之波形和混凝土發(fā)生病害及出現(xiàn)層裂后狀況有密切的對應(yīng)關(guān)系達(dá)到檢測 的目的?！凹t外熱像儀”是利用紅外攝像機(jī)拍攝橋面溫度圖像，揭示在陽光照射下混凝土裂 層上的各個橋面“熱點”來實現(xiàn)橋面檢測的。光纖傳感器檢測是運用了光纖自身的特性對 橋梁實施一維連續(xù)空間多點測量。這些檢測都是針對橋梁破損個性進(jìn)行檢測，不能全面的 反應(yīng)橋梁工作狀態(tài)下的安全狀況而且檢測費用較高，時間較長。我國目前常用的橋梁檢測方法較為復(fù)雜、耗時長、技術(shù)要求高、工作量大、費用高， 一些檢測項目還須中斷交通，給道路通行造成不便。隨著我國公路橋梁事業(yè)的發(fā)展，新建高速公路及各等級公路的橋梁越來越多，橋 梁的跨徑及高度也在逐漸增大，同時既有的許多橋梁亦逐漸進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)維修階段，有關(guān)專 家認(rèn)為橋梁使用超過25年以上則進(jìn)入老化期，據(jù)統(tǒng)計，我國橋梁總數(shù)的40%已經(jīng)屬于此范 疇，均屬“老齡”橋梁。而且這些公路橋梁基本都處于無監(jiān)控工作狀態(tài)，對橋梁的日常養(yǎng)護(hù) 也只處于初級階段，難于對橋梁工作現(xiàn)狀有一個充分的了解。橋梁處于初期危險工作階段 時公路養(yǎng)護(hù)工人難于及時發(fā)現(xiàn)。目前，了解橋梁運行狀況只是請專業(yè)的橋梁檢測機(jī)構(gòu)定期 對部分橋梁進(jìn)行詳細(xì)檢測，由于橋梁檢測成本相對較高，難于及時、多次和大范圍的對橋 梁進(jìn)行監(jiān)測工作并發(fā)現(xiàn)橋梁工作的隱患。5. 12汶川大地震后橋梁細(xì)微的損傷對于橋梁正常 工作情況的影響也難于了解，且日益增大的橋梁規(guī)模及對橋梁美觀的要求，新材料，新工藝 和新結(jié)構(gòu)形式的采用越來越多，對橋梁運行的安全性和橋梁檢測提出了更高的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，全天候監(jiān)測及警示橋梁的運 行狀況的一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的技術(shù)方案是這樣解決的一種橋梁安全 監(jiān)控警示裝置，包括橋梁和橋墩，本實用新型的特殊之處在于該橋梁一端連接有激光發(fā)射 器，橋梁中間底部連接有激光傳感器，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號被激光傳感器接收， 所述激光傳感器接收的光信號通過主控制器中的信號控制器轉(zhuǎn)換為電信號，信號控制器將 電信號輸入給PLC控制器，PLC控制器將電信號分三路分別輸入給LED顯示板、液晶觸摸 屏、U盤，太陽能板吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能輸給太陽能電池組，所述太陽能電池組為激光發(fā) 射器、主控制器和LED顯示板供電。所述信號控制器對信號進(jìn)行處理并傳送至PLC控制器。[0008]所述PLC控制器通過液晶觸摸屏對主控制器進(jìn)行安全數(shù)據(jù)設(shè)定，當(dāng)信號值超過設(shè) 定值時，PLC控制器打開LED顯示屏。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本較低并可持續(xù)性監(jiān)控橋梁 工作狀態(tài)，并具有以下特點1、橋梁安全監(jiān)控警示裝置，可對橋梁實無損實時監(jiān)控，并詳細(xì)記錄橋梁危險狀態(tài) 所發(fā)生的時間，判定橋梁的“健康”狀態(tài)等級，為隨后的橋梁檢測提供一定的數(shù)據(jù)支持。2、橋梁安全監(jiān)控警示裝置，為全自動控制，安裝調(diào)試完成后即可正常運行，無需 專人看管和進(jìn)行復(fù)雜的操作3、橋梁安全監(jiān)控警示裝置，使用太陽能系統(tǒng)供電，無需外接電源，因此，它的安裝 不受地域限制。4、橋梁安全監(jiān)控警示裝置，能通過計算機(jī)及時分析采集數(shù)據(jù)信息并判定橋梁運行 狀況。5、廣泛用于對各種橋梁的安全監(jiān)控警示。
圖1為本實用新型在橋梁安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的詳細(xì)流程結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2主控制器部分的電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖4為圖3的主控制器部分電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實施方式
附圖為本實用新型的實施例。
以下結(jié)合附圖對發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明參照圖1、圖2、圖3所示，一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置，包括橋梁和橋墩，該橋梁一 端連接有激光發(fā)射器1，橋梁中間底部連接有激光傳感器2，所述激光發(fā)射器1發(fā)射的激光 信號被激光傳感器2接收，所述激光傳感器2接收的光信號通過主控制器3中的信號控制 器7轉(zhuǎn)換為電信號，信號控制器7將電信號輸入給PLC控制器8，PLC控制器8將電信號分 三路分別輸入給LED顯示板4、液晶觸摸屏9、U盤10，太陽能板6吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能輸 給太陽能電池組5，所述太陽能電池組5為激光發(fā)射器1、主控制器3、LED顯示板4供電。所述信號控制器對信號進(jìn)行處理并傳送至PLC控制器。所述PLC控制器通過液晶觸摸屏對主控制器進(jìn)行安全數(shù)據(jù)設(shè)定，當(dāng)信號值超過設(shè) 定值時，PLC控制器打開LED顯示板。激光傳感器2采集激光信號并傳送給接收裝置，接收裝置將信號傳送給信號控制 器7，信號控制器7對信號進(jìn)行處理并傳送至PLC控制器8，PLC控制器8通過液晶觸摸屏9 對主控制器3進(jìn)行安全數(shù)據(jù)設(shè)定，當(dāng)信號值超過設(shè)定值時PLC控制器8打開LED顯示屏4， 警示過往車輛和公路養(yǎng)護(hù)人員。并通過個人存儲設(shè)備U盤10導(dǎo)出數(shù)據(jù)并進(jìn)行后期處理。各部分功能1)激光發(fā)射器安裝在橋墩或者其他固定基座上，發(fā)射出一束紅外激光，作為參考基準(zhǔn)。
4[0028]2)激光傳感器安裝在橋梁中央變形量最大處，與橋梁一起，隨著在車輛載荷的影響，作垂直方向 運動，同時將固定激光束照射位置轉(zhuǎn)換成電信號，傳向主控制器。3)主控制器a)接收激光傳感器送來的誤差位置信號，經(jīng)過數(shù)字濾波，去除干擾信號，連續(xù)記錄 橋梁的變形量；b)設(shè)定允許的最大變形量，作為判斷超差的依據(jù)；c)對每次檢測的數(shù)據(jù)，與誤差限定進(jìn)行比較，記錄超差時的變形量，當(dāng)時時間等參 數(shù)；d)在變形量超差時，發(fā)出報警信號，點亮LED顯示板；e)在控制器中存儲變形數(shù)據(jù)，向USB存儲器導(dǎo)出記錄數(shù)據(jù)。4) LED 顯示板橋梁變形出現(xiàn)超限值時，LED顯示板接收主控制器的信號，顯示預(yù)置的報警信息。5)太陽能電池組將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并貯存，向整個系統(tǒng)供電。圖4所示為圖3的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖，+24V總電源接+24V液晶觸摸屏9 一端正 極，另一端接地，液晶觸摸屏9與USB接口連接，USB接口與U盤10連接，液晶觸摸屏9與 CPU224芯片連接，CPU224芯片一端的10 · 0、10 · 1腳依次通過0103、0104按鍵分別與LED 顯示板、LED模擬顯示連接于+24V總電源，CPU224芯片一端的10 · 2、10 · 3、10 · 4、10 · 5、 10 · 6、10 · 7、11 · 0、11 · 1 依次分別與接收模塊的 OUTU 0UT2、0UT3、0UT4、0UT5、0UT6、 0UT7、0UT8腳連接，接收模塊與+24V總電源，另一端接地，+24V總電源與LED顯示板連接， 另一端接地，+12V電源正極分別與指示燈和激光發(fā)射器的正極連接，負(fù)極接地。主要電路組成單元與說明1)CPU222主控制單元包括 接收激光傳感器信號； 數(shù)字控制器，接收并解算誤差值； 設(shè)定并判斷超限情況； 存儲數(shù)據(jù)采集頻率、濾波算法等參數(shù)、程序；眷接受操作指令；·向LED顯示極發(fā)送當(dāng)前變形量數(shù)據(jù)，向LED顯示板發(fā)送超差信號； 導(dǎo)出已記錄的數(shù)據(jù)。2) IXD顯示屏(觸摸屏) 顯示變形量數(shù)據(jù)； 瀏覽記錄的數(shù)據(jù)； 刪除已經(jīng)保存的數(shù)據(jù)； 導(dǎo)出數(shù)據(jù)操作； 輸入內(nèi)部參數(shù)。3)激光傳感器 感應(yīng)激光束當(dāng)前位置；[0058] 對當(dāng)前位置信號進(jìn)行放大、硬件濾波； 對當(dāng)前位置信號進(jìn)行編碼； 將誤差信號送向主CPU單元。4)激光發(fā)射器 根據(jù)主控制器指令，發(fā)出“一字”型激光束； 建立穩(wěn)定的基準(zhǔn)面。5) LED 顯示板 內(nèi)置報警內(nèi)容； 根據(jù)主控制器的指令顯示相應(yīng)的報警內(nèi)容，向通過車輛發(fā)出報警信號。綜上所述，當(dāng)橋梁正常時激光傳感器2時時記錄下橋梁運行的數(shù)據(jù)并傳送主控制 器3，當(dāng)橋梁達(dá)到預(yù)先設(shè)定的警示位置時主控制器3打開LED顯示板4。同時主控制器3繼 續(xù)記錄橋梁每次工作的狀況，LED顯示板4打開后會持續(xù)點亮，用以警告過往的駕駛者和養(yǎng) 路工人，養(yǎng)路工人經(jīng)過發(fā)現(xiàn)激光警示燈點亮后，可采取必要措施引導(dǎo)車輛通過橋梁，并通知 相關(guān)部門對橋梁進(jìn)行進(jìn)一步的檢測。本實用新型解決的關(guān)鍵問題現(xiàn)階段橋梁在實際工作中的工作狀態(tài)無從得知，只能得到橋梁在設(shè)計過程中的一 些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是施工結(jié)束后橋梁的工作狀態(tài)是否與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致，現(xiàn)在只能通過對每一 個施工細(xì)節(jié)的質(zhì)量控制，不能對橋梁做到宏觀的監(jiān)測，且全面檢測橋梁的成本較高耗時較 長。隨著社會的發(fā)展，道路上通行的各種噸位大且時速高的車輛越來越多，這類車輛通行將 對橋梁的正常工作產(chǎn)生什么樣的影響，以及對橋梁正常工作壽命的影響，現(xiàn)階段難以及時 準(zhǔn)確的得出有效的可供參考的具體數(shù)據(jù)。本實用新型是在現(xiàn)有“橋梁超載計數(shù)警示器”的基礎(chǔ)上對部分部件進(jìn)行升級改造， 以期達(dá)到可采集的數(shù)據(jù)可以用來分析橋梁的工作狀態(tài)，以及重載交通量的分析。對于各個 橋梁的數(shù)據(jù)可分時期整理存檔，對比各時期的數(shù)據(jù)可以分析得出橋梁在某段時期內(nèi)的工作 狀態(tài)，并可統(tǒng)計出此時期的重載交通量情況。橋梁警示儀動態(tài)過程橋梁安全警示儀在橋梁的橋墩頂端處安裝有激光發(fā)射器1，在橋梁中間的底面處 安裝激光傳感器2，激光發(fā)射器1發(fā)射激光束照射在激光傳感器2的感應(yīng)片上，當(dāng)有車輛通 過時激光傳感器2隨橋梁顫動，激光傳感器2顫動時激光束照射在激光傳感器2上不同感 應(yīng)片位置，激光傳感器2將不同位置信號傳輸?shù)街骺刂破?中，主控制器3將會根據(jù)相應(yīng)時 間激光束照射在不同的位置數(shù)據(jù)保存，主控制器1中可根據(jù)不同的橋梁形式設(shè)定最大的擾 度變形，對應(yīng)著激光束可照射到激光傳感器2的相應(yīng)位置，當(dāng)傳感器隨橋梁擾度變形到達(dá) 這些位置時，主控制器1接收到此位置傳來的信號，將會打開警示裝置用以警示過往車輛 及公路養(yǎng)護(hù)人員。橋梁的運行數(shù)據(jù)定期存儲并整理存檔，對比各時期的數(shù)據(jù)可以通過分析得出橋梁 某時段狀態(tài)，并可統(tǒng)計出此時期的重載交通量情況。本裝置廣泛用于各種公路及鐵路橋梁的監(jiān)測和警示。
權(quán)利要求1. 一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置，包括橋梁和橋墩，其特征在于該橋梁一端連接有激光 發(fā)射器(1)，橋梁中間底部連接有激光傳感器O)，所述激光發(fā)射器(1)發(fā)射的激光信號被 激光傳感器( 接收，所述激光傳感器( 接收的光信號通過主控制器(3)中的信號控制 器(7)轉(zhuǎn)換為電信號，信號控制器(7)將電信號輸入給PLC控制器(8)，PLC控制器(8)將 電信號分三路分別輸入給LED顯示板G)、液晶觸摸屏(9)、U盤(10)，太陽能板(6)吸收的 光能轉(zhuǎn)換為電能輸給太陽能電池組(5)，所述太陽能電池組(5)為激光發(fā)射器(1)、主控制 器(3)、LED顯示板(4)供電。
專利摘要本實用新型公開了一種橋梁安全監(jiān)控警示裝置。該橋梁連接激光發(fā)射器，橋梁中間底部連接激光傳感器，激光發(fā)射器發(fā)射的激光信號被激光傳感器接收，激光傳感器接收的光信號通過主控制器中的信號控制器轉(zhuǎn)換為電信號，信號控制器將電信號輸入給控制器，控制器將電信號分三路分別輸入給顯示板、液晶觸摸屏、U盤，太陽能板吸收的光能轉(zhuǎn)換為電能輸給太陽能電池組，所述太陽能電池組為激光發(fā)射器、主控制器和顯示板供電。當(dāng)信號值超過設(shè)定值時控制器打開顯示屏，警示過往車輛和公路養(yǎng)護(hù)人員。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可全天候監(jiān)測及警示橋梁的運行，判定橋粱“健康”狀態(tài)等級，并無需專人看管，廣泛用于對各種橋梁安全監(jiān)控警示。
文檔編號E01D1/00GK201819697SQ201020134919
公開日2011年5月4日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者張威 申請人:張威