一种桥梁桩基位移监测系统及方法

1.本发明属于桥梁建筑技术领域，尤其是一种桥梁桩基位移监测系统及方法。


背景技术：

2.随着城市人口的不断增加，地铁逐渐成为城市中的重要交通运输方式。许多地铁站台临近公路桥等桥梁修建，一部分站台是桥下地下式车站。在桥底施工的过程中，往往会使桥梁桥墩下的混凝土受力不均匀，而发生桥梁一侧沉降，桥梁发生断裂的危险。因此在施工的过程中，需要对桥墩桩基的位移情况进行监测。
3.目前，传统的位移监测方法多为接触式，具有不便储存、实时传输性差、自动化程度低的缺点。采用激光测距仪的成本较高，监测时受激光发射方向的限制；全球定位系统法测量精度低，且受卫星状态影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种桥梁桩基位移监测系统及方法，能够维持电网稳定运行，能够快速，准确给出最优的负荷转供方案，极大的提升调度员的工作效率，保障电网的安全稳定运行。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种桥梁桩基位移监测系统，包括初始数据获取模块、数据处理模块、数据传输模块、数据存储模块和报警模块，其中初始数据获取模块、数据处理模块和数据传输模块依次串联，数据传输模块分别连接数据存储模块和报警模块；所述初始数据获取模块用于获取桥梁桩基位移的初始数据；数据处理模块用于处理初始数据得到结果数据，判断桥梁沉降是否超出阈值，数据传输模块用于将结果数据传到后续上位机或终端，并将初始数据、结果数据和报警信号发送至数据存储模块和报警模块；数据存储模块用于存储数据处理模块的结果数据和初始数据，报警模块用于根据数据处理模块的结果数据判断是否报警。
7.一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，包括以下步骤：
8.步骤1、初始数据获取模块获取桥梁桩基位移的初始数据；
9.步骤2、数据处理模块根据初始数据获取模块获取的初始数据计算得到结果数据；
10.步骤3、数据处理模块判断结果数据是否超出设定阈值，若超出阈值则产生报警信号，否则不产生报警信号；
11.步骤4、数据传输模块传输将初始数据和结果数据和产生的报警信号传输至数据存储模块、报警模块、以及后续上位机或终端；
12.步骤5、数据处理模块保存初始数据、结果数据和报警信号，报警模块根据报警信号进行报警。
13.而且，所述步骤1中初始数据包括桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据，图像采集端振动数据由振动传感器测的，同时振动数据的采集时刻与获取对应桥梁位移数据时刻之间差值小于1秒。
14.而且，所述步骤2得到结果数据的计算方法为：将初始数据通过计算处理消除振动影响后与初始值做差值运算后得到的差值作为结果数据，初始值为算法开始运行时第一组初始数据完成处理后得到的结果数据。
15.而且，所述消除振动影响的方法为：将桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据进行差值运算得到半处理数据，再将采样周期内所有的半处理数据进行平均值求和。
16.而且，所述步骤3中判断结果数据是否超出设定阈值的具体实现方法为：采用双阈值判断方法，分别为结果数据阈值和累计超过阈值次数设定值，当结果数据超过数据阈值时，系统进入预警模式，开启加速状态；当加速期间累计超过阈值次数大于设定值时，系统输出报警信号，否则判断为误报。
17.本发明的优点和积极效果是：
18.本发明通过数据处理模块对初始数据进行运算，消除振动影响，并通过设定阈值进行比较，判断是否需要发出报警信号，实时快速处理桥梁桩基位移数据，对存在的安全隐患进行评估，及时输出反馈，同时数据存储模块将原始数据的佐证材料保存，方便出现情况时操作人员根据材料进行调整。本发明实现了桥梁桩基位移的实时自动化监测，根据桥梁沉降趋势判断是否输出报警信号数据处理速度快，提高监测数据的测量效率，且算法适用范围广、抗干扰能力强。
附图说明
19.图1为本发明实施例一中的算法流程图；
20.图2为本发明实施例二中的系统结构图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本发明做进一步详述。
22.实施例一：
23.如图1所示的一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，可以完成数据处理和数据传输，该方法可以由桥墩位移的数据传输装置执行，该装置可以通过软件和硬件相结合的方式实现，包括以下步骤：
24.步骤11、初始数据获取模块获取桥梁桩基位移的初始数据。
25.初始数据包括桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据，图像采集端振动数据由振动传感器测的，同时振动数据的采集时刻与获取对应桥梁位移数据时刻之间差值小于1秒。
26.步骤12、数据处理模块根据初始数据获取模块获取的初始数据计算得到结果数据。
27.结果数据的计算方法为：将初始数据通过计算处理消除振动影响后与初始值做差值运算后得到的差值作为结果数据，初始值为算法开始运行时第一组初始数据完成处理后得到的结果数据。
28.消除振动影响的方法为：将桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据进行差值运算得到半处理数据，再将采样周期内所有的半处理数据进行平均值求和。
29.若桥梁位移数据为x1、x2、x3
…
xn，对应时刻的振动位移为δ1、δ2、δ3
…
δn，则已处理数据
30.其中，振动传感器放置图像采集即机器视觉识别端，用于测量因为振动导致视觉器件运动的位移量。算法刚运行时首次得到的已处理数据定义为初始值y0，此后每次已处理数据与初始值做差值运算得到结果数据δ＝y-y0。
31.步骤13、判断是否超出阈值。
32.判断是否超出阈值的具体实现方法为：将结果数据与设定阈值进行比较，如果超过阈值则发出预警信号进行后续步骤14；同时跳转到步骤11重新采集初始数据，并将初始数据采集间隔缩短，加快数据采集频率；同时直接跳转到步骤17传输结果数据。若未超过阈值，则直接跳转到步骤17。
33.步骤14、判断是否累计超出阈值次数
34.判断是否累计超出阈值次数的方法为：当系统开始加速后，plc中计数器统计加速时间中结果数据大于设定阈值的次数。其中，加速时间提前由操作人员设定，算法只有在加速时间内会进行程序加速，其余时间均为正常运行。
35.步骤15、判断次数是否超出设定值。
36.判断次数是否超出设定值的方法为：在加速期间实时将累积的超出阈值次数与对应的设定值进行比较，当超出阈值次数大于设定值时，系统发出报警信号；当加速时间结束，累计超出阈值次数小于设定值，系统跳转到步骤11，进行下一轮正常运行，同时将计数器清零。
37.步骤16、输出报警信号。
38.将报警信号传输到上位机和初始采集程序中，停止初始数据获取。
39.步骤17、传输结果数据。
40.将结果数据通过不同通讯方式传输到不同的终端接收器。
41.其中，终端接收器可以是手机、平板电脑、便携式可穿戴设备和计算机。通讯方式可以是网线通讯、网络4g通讯。
42.步骤18、保存结果数据和佐证材料。
43.其中，佐证材料可以是结果数据时刻的照片、视频或海拔高度，方便操作人员后续进行验证或查看工作。
44.实施例二：
45.一种桥梁桩基位移监测系统，如图2所示，包括初始数据获取模块21、数据处理模块22、数据传输模块23、数据存储模块24和报警模块25，其中初始数据获取模块、数据处理模块和数据传输模块依次串联，数据传输模块分别连接数据存储模块和报警模块。
46.其中，初始数据获取模块用于获取桥梁桩基位移的初始数据。
47.数据处理模块用于处理初始数据得到结果数据，判断桥梁沉降是否超出阈值，及时输出报警信息。结果数据是指将初始数据通过计算处理消除振动影响后与初始值做差值运算后的最终差值，初始值为算法开始运行时第一组初始数据完成处理后得到的结果数据。阈值判断使用双阈值判定方法，分别为结果数据阈值和累计超出阈值次数设定值。
48.数据传输模块用于将结果数据传到后续上位机或终端，并将初始数据、结果数据
和报警信号发送至数据存储模块和报警模块。终端可以是手机、平板电脑、便携式可穿戴设备和计算机。
49.数据存储模块用于存储结果数据和佐证材料保存在指定位置，其中，佐证材料是结果数据时刻的照片、视频或海拔高度，方便后续操作人员查看和验证。
50.报警模块用于当系统判断桥梁沉降数值过大时，发送报警信号，提醒工作人员进行预警。
51.需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

技术特征：
1.一种桥梁桩基位移监测系统，其特征在于：包括初始数据获取模块、数据处理模块、数据传输模块、数据存储模块和报警模块，其中初始数据获取模块、数据处理模块和数据传输模块依次串联，数据传输模块分别连接数据存储模块和报警模块；所述初始数据获取模块用于获取桥梁桩基位移的初始数据；数据处理模块用于处理初始数据得到结果数据，判断桥梁沉降是否超出阈值，数据传输模块用于将结果数据传到后续上位机或终端，并将初始数据、结果数据和报警信号发送至数据存储模块和报警模块；数据存储模块用于存储数据处理模块的结果数据和初始数据，报警模块用于根据数据处理模块的结果数据判断是否报警。2.一种如权利要求1所述的桥梁桩基位移监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始数据获取模块获取桥梁桩基位移的初始数据；步骤2、数据处理模块根据初始数据获取模块获取的初始数据计算得到结果数据；步骤3、数据处理模块判断结果数据是否超出设定阈值，若超出阈值则产生报警信号，否则不产生报警信号；步骤4、数据传输模块传输将初始数据和结果数据和产生的报警信号传输至数据存储模块、报警模块、以及后续上位机或终端；步骤5、数据处理模块保存初始数据、结果数据和报警信号，报警模块根据报警信号进行报警。3.根据权利要求2所述的一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤1中初始数据包括桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据，图像采集端振动数据由振动传感器测的，同时振动数据的采集时刻与获取对应桥梁位移数据时刻之间差值小于1秒。4.根据权利要求2所述的一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤2得到结果数据的计算方法为：将初始数据通过计算处理消除振动影响后与初始值做差值运算后得到的差值作为结果数据，初始值为算法开始运行时第一组初始数据完成处理后得到的结果数据。5.根据权利要求4所述的一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，其特征在于：所述消除振动影响的方法为：将桥梁实时位移数据和对应时刻的图像采集端振动数据进行差值运算得到半处理数据，再将采样周期内所有的半处理数据进行平均值求和。6.根据权利要求2所述的一种桥梁桩基位移监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤3中判断结果数据是否超出设定阈值的具体实现方法为：采用双阈值判断方法，分别为结果数据阈值和累计超过阈值次数设定值，当结果数据超过数据阈值时，系统进入预警模式，开启加速状态；当加速期间累计超过阈值次数大于设定值时，系统输出报警信号，否则判断为误报。

技术总结
本发明涉及一种桥梁桩基位移监测系统及方法，通过数据处理模块对初始数据进行运算，消除振动影响，并通过设定阈值进行比较，判断是否需要发出报警信号，实时快速处理桥梁桩基位移数据，对存在的安全隐患进行评估，及时输出反馈，同时数据存储模块将原始数据的佐证材料保存，方便出现情况时操作人员根据材料进行调整。本发明实现了桥梁桩基位移的实时自动化监测，根据桥梁沉降趋势判断是否输出报警信号数据处理速度快，提高监测数据的测量效率，且算法适用范围广、抗干扰能力强。抗干扰能力强。抗干扰能力强。


技术研发人员：赵倩 夏国庆 郭德鹏 陈建平 孙红梅 陈昊 王晓严 郎玉成 朱恩龙 冯聪聪 贾佳 曹攀 胡春浩
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/12