一种倾角挠度监测方法、系统及设备与流程

专利2024-07-15  63


本发明涉及倾角传感芯片测量技术领域,尤其涉及一种倾角挠度监测方法、系统及设备。



背景技术:

挠度是指建(构)筑物或其构件在受力或因非均匀温度变化,杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳面在垂直于中面方向的线位移。据结构设计规范,受弯构件设计时应充分考虑其挠度效应,其最大挠度应按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响进行计算。为保证结构运行安全,开展挠度观测及评价是非常有必要的。

目前对于悬挑建(构)筑物或桥梁等结构的挠度监测,主要有两大类观测方式,一是以几何水准、tps测小角、百分表等为代表的人工观测法等;二是以静力水准、位移计、倾角传感等为代表的自动化观测法。但是采用人工观测方法采样,不能够满足自动化,实时动态监测需求;现有的自动化观测法中静力水准和位移计均存在观测基准选取困难的弊端;而倾角传感欠缺突变检测能力,导致观测数据的可靠性不明确。



技术实现要素:

基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种倾角挠度监测方法、系统及设备。

一种倾角挠度监测方法,包括以下步骤:通过若干传感器芯片组实时获取观测值,所述传感器芯片组采用2n+1枚倾角传感芯片环绕设置,其中,n≥1且为整数,所述倾角传感芯片的轴系保持一致;根据预设算法对所述观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地;检测所述合格观测值是否超出预设阈值;若所述合格观测值未超出预设阈值,根据所述合格观测值获取预设时间段内的稳定观测值并传输至云端服务器;若所述合格观测值超出预设阈值,则启动长链接进行实时传输,并根据所述合格观测值解算得到挠度值。

在其中一个实施例中,所述根据预设算法对所述观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地,包括:所述倾角传感芯片进行2n+1次采集,其中,n≥1且为整数,获得若干观测值;对每枚倾角传感芯片获取的观测值分别取重心,获得若干初步重心值;根据若干所述初步重心值再次取重心获取合格观测值。

在其中一个实施例中,所述根据所述合格观测值解算得到挠度值,具体包括:分别获取所述合格观测值中的x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值;根据所述x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值,计算获得x轴挠度值和y轴挠度值,公式如下:

δnx=l×sin(xi-x0);(1)

δny=l×sin(yi-y0);(2)

其中,δnx为x轴挠度值,δny为y轴挠度值,l为悬挑或桥梁长度,xi为x轴当前观测值,x0为x轴初始观测值,yi为y轴当前观测值,y0为y轴初始观测值。

在其中一个实施例中,还包括:获取所述合格观测值中的若干x轴观测值和y轴观测值;根据若干所述x轴观测值计算得出观测点在x轴方向上的若干加速度,x向加速度,根据若干所述y轴观测值计算得出观测点在y轴方向上的若干加速度,y向加速度;根据所述若干x向加速度和y向加速度,获取x轴实时加速度曲线和y轴实时加速度曲线;根据所述x轴加速度曲线和y轴加速度曲线分别提取x轴和y轴的振动周期及主频;根据所述x轴和y轴的振动周期及主频进行观测点的振动分析。

一种倾角挠度监测系统,包括:传感器组件、远程终端控制器和供电模块;所述传感器组件与所述远程终端控制器通信连接,所述供电模块与所述传感器组件和所述远程终端控制器电连接;所述传感器组件包括有环绕设置的2n+1枚倾角传感芯片,其中n≥1且为整数,所述2n+1枚倾角传感芯片构成传感组,且所有倾角传感芯片轴系保持一致,根据所述倾角传感芯片实时获取观测值;所述远程终端控制器通过赫兹级频率采集所述观测值,通过机载算法对所述观测值进行处理获取合格观测值,并存储于本地;所述远程终端控制器还用于检测所述合格观测值是否超出预设阈值,若所述合格观测值未超出预设阈值时,通过预设传输频率,按时间驱动方式将合格观测值传输至云端服务器;若所述合格观测值超出预设阈值时,按事件驱动方式启动远程终端控制器至云端服务器的长链接,将实时合格观测值传输至云端服务器。

在其中一个实施例中,所述传感器组件包括:传感器外壳、传感器内壳、传感器主板、安装连接件、阻尼垫、和航空插座;所述传感器内壳固定在所述传感器外壳内;所述传感器主板设置在所述传感器内壳内,并通过环氧树脂密封;所述安装连接件设置在所述传感器外壳底部,用于安装所述传感器组件;所述阻尼垫用于定位所述传感器主板和减震;所述传感器内壳底部设置有数据接口,所述数据接口与所述传感器主板连接;所述传感器外壳顶部设置有通孔,所述航空插座通过所述通孔与所述数据接口连接,所述航空插座与所述远程终端控制器连接。

在其中一个实施例中,所述远程终端控制器包括:控制器外壳、控制器主板、数据传输接口、外部供电接口、通讯天线接口和内置电池组;所述控制器主板和所述内置电池组设置在所述控制器外壳内,并通过环氧树脂密封;所述数据传输接口与所述传感器组件连接,与所述外部供电接口和所述通讯天线接口均设置在所述控制器外壳两侧。

在其中一个实施例中,所述控制器主板包括:电源管理模块、时钟模块、通讯模块、采集模块和处理器;所述时钟模块用于时钟校准;所述通讯模块用于进行数据传输,且包括有远程通讯单元和局域组网单元,所述远程通讯单元用于与所述云端服务器进行数据传输,所述局域组网单元用于与基站进行数据传输;所述采集模块用于获取观测值;所述处理器用于对观测值进行处理获取合格观测值,并对所述合格观测值进行检测和存储。

在其中一个实施例中,还包括:告警模块,所述远程终端控制器在检测到所述合格观测值超出预设阈值时,通过系统平台、短信、邮件或微信中的任意一种或几种方式发送告警信息。

一种设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述各个实施例中所述的一种倾角挠度监测方法的步骤。

相比于现有技术,本发明的优点及有益效果在于:

1、采用2n+1枚倾角传感芯片环绕设置组成的传感器芯片组,从现有技术中的点观测变为面观测,实现平面三轴的倾斜观测。

2、根据传感器芯片组在一个观测点同时获取多个观测值,并能够根据多个观测值进行粗差识别和剔除,提高了观测数据的可靠性。

3、实现定时驱动配合事件驱动的远程传输机制,兼容解决了低功耗和突变检测的矛盾。

附图说明

图1为一个实施例中一种倾角挠度监测方法的流程示意图;

图2为一个实施例中一种倾角挠度监测系统的结构示意图;

图3为图2中传感器组件与远程终端控制器的连接示意图;

图4为图3中传感器外壳的顶部结构示意图;

图5为图3中传感器主板的结构示意图;

图6为图3中控制器主板的结构示意图;

图7为一个实施例中桥梁挠度监测应用场景图;

图8为一个实施例中场馆悬挑挠度监测应用场景图;

图9为一个实施例中设备的内部结构示意图。

附图中,倾角挠度监测系统100、云端服务器200、传感器组件10、传感器外壳11、通孔111、传感器内壳12、传感器主板13、主板131、倾角传感芯片132、安装连接件14、阻尼垫15、航空插座16、远程终端控制器20、控制器外壳21、控制器主板22、电源管理模块221、时钟模块222、通讯模块223、采集模块224、处理器225、数据传输接口23、外部供电接口24、通讯天线接口25、内置电池组26、供电模块30。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

在一个实施例中,如图1所示,提供了一种倾角挠度监测方法,包括以下步骤:

步骤s101,通过若干传感器芯片组实时获取观测值,传感器芯片组采用2n+1枚倾角传感芯片环绕设置,其中,n≥1且为整数,所有倾角传感芯片的轴系保持一致。

具体地,传感器芯片组可以采用2n+1枚倾角传感芯片环绕设置,其中,n≥1且为整数,例如,采用三枚倾角传感芯片同轴环绕设置,即可获取该观测点的三个初始观测值,并将三个初始观测值进行处理,获取最终观测值,从而实现对初始观测值的初步筛选,对观测值进行粗差识别和剔除,从而确保观测数据的可靠性;且实现了待测平面的三轴倾斜观测,减少观测装置由于振动导致的细微误差,从而提高数据的可靠性。

其中,传感器芯片组可以进行不少于三次的奇数次采集,便于后续数据处理。

步骤s102,根据预设算法对观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地。

具体地,根据预设算法对观测值进行处理,例如对三个初始观测值进行取重心操作,获取待测平面的重心点的数据,作为合格观测值,从而实现对观测值的初步筛选和剔除,提高数据的可靠性,并将该合格观测值存储于本地。

步骤s103,检测合格观测值是否超出预设阈值。

具体地,为了避免突发事件,可以预先设置合格观测值的阈值,在存储该合格观测值之后,对该合格观测值进行检测,若超出阈值启动长链接,进行实时传输,从而确保管理终端能够实时对桥梁或悬挑的状态进行实时观测;若未超出阈值,则根据预设时间进行稳定传输,通过上述方式可以根据当前观测结果采用自适应的观测策略,能够及时应对突发事件的同时,也能够满足低功耗的需求。

其中,可以以某一时间的合格观测值σ为基础,取σ的2倍或3倍为预设阈值,在检测到合格观测值为2σ或3σ时,启动长链接。

步骤s104,若合格观测值未超出预设阈值,根据合格观测值获取预设时间段内的稳定观测值并传输至云端服务器。

具体地,在合格观测值未超出预设阈值时,根据合格观测值获取预设时间段内的稳定观测值,例如采用冒泡排序法对合格观测值进行处理获取稳定观测值,然后在预设时间段内,例如1小时或2小时向云端服务器进行传输。

其中,冒泡排序法具体为:重复地走访过要排序的元素列,依次比较两个相邻的元素,如果顺序(如从大到小、首字母从z到a)错误就把他们交换过来;走访元素的工作是重复地进行直到没有相邻元素需要交换,也就是说该元素列已经排序完成。在本实施中,传感器芯片组进行奇数次采集,采用冒泡排序法能够获取观测值的中位数,并将该中位数作为稳定观测值。

步骤s105,若合格观测值超出预设阈值,则启动长链接进行实时传输,并根据合格观测值解算得到挠度值。

具体地,在合格观测值超出预设阈值时,即悬挑或桥梁的挠度可能产生突变,因此可以与云端服务器建立长链接,实时对观测值进行传输,便于管理人员获取更多的数据进行及时的处理。

在本实施例中,通过若干传感器芯片组实时获取观测值,传感器芯片组采用2n+1枚倾角传感芯片环绕设置,其中,n≥1且为整数,倾角传感芯片的轴系保持一致,采用预设算法对观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地,若合格观测值未超出预设阈值,获取预设时间段内的稳定观测值,并传输至云端服务器;若合格观测值超出预设阈值,则启动长链接进行实时传输,并根据该合格观测值解算得到挠度值,能够在观测后对观测值进行粗差识别和剔除,从而提高观测数据的可靠性,且能够实现定时驱动数据传输和事件驱动实时传输,在能够处理突发事件的同时,满足低功耗的需求,实现更加科学有效的挠度自动化观测。

在一个实施例中,步骤s102具体包括:倾角传感芯片进行2n+1次采集,其中,n≥1且为整数,获得若干观测值;对每枚倾角传感芯片获取的观测值分别取重心,获得若干初步重心值;根据若干初步重心值再次取重心获取合格观测值。

具体地,在本实施例中,采用三枚倾角传感芯片同轴环绕设置形成传感器芯片组,传感器芯片组包括有三枚倾角传感芯片,分别为a、b和c,单次采集的数据为a(x1,y1,z1),b(x2,y2,z2)和c(x3,y3,z3),三枚倾角传感芯片进行2n+1次采集,其中,n≥1且为整数,本实施例中,选取进行三次数据采集,因此对倾角传感芯片a、b和c获取的三个数据分别取重心,获取初步重心值ai、bi和ci;将ai、bi和ci再次取重心,获取合格观测值gi。

在一个实施例中,步骤s104具体包括:分别获取合格观测值中的x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值;根据x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值,计算获得x轴挠度值和y轴挠度值,公式如下:

δnx=l×sin(xi-x0);(1)

δny=l×sin(yi-y0);(2)

其中,δnx为x轴挠度值,δny为y轴挠度值,l为悬挑或桥梁长度,xi为x轴当前观测值,x0为x轴初始观测值,yi为y轴当前观测值,y0为y轴初始观测值。

具体地,挠度值解算与监测对象空间尺度及受力约束条件有关,可以将x轴认定为主轴,y轴认定为辅轴,z轴可以作为验证轴,在根据x轴和y轴获得结论后,根据z轴进行验证,确保数据的可靠性,当然也可以选取x轴、y轴和z轴中的任意两轴作为主轴和辅轴,其中,主轴表征结构挠度形变,辅轴反映风振、日照等外部环境影响。

在一个实施例中,还包括:获取合格观测值中的若干x轴观测值和y轴观测值;根据若干x轴观测值计算得出观测点在x轴方向上的若干加速度,x向加速度,根据若干y轴观测值计算得出观测点在y轴方向上的若干加速度,y向加速度;根据若干x向加速度和y向加速度,获取x轴实时加速度曲线和y轴实时加速度曲线;根据x轴加速度曲线和y轴加速度曲线分别提取x轴和y轴的振动周期及主频;根据x轴和y轴的振动周期及主频进行观测点的振动分析。

具体地,根据x轴和y轴实时加速度曲线,能够获取x轴和y轴的振动周期和主频,从而对x轴和y轴进行振动情况分析。此外,还可以获取z轴的观测值,对根据x轴和y轴的数据获得的结论进行验证,从而提高数据的可靠性。

如图2所示,提供了一种倾角挠度监测系统100,包括:传感器组件10、远程终端控制器20和供电模块30,其中:传感器组件10与远程终端控制器20连接,供电模块30与传感器组件10和远程终端控制器电连接;传感器组件10包括有环绕设置的2n+1枚倾角传感芯片,其中n≥1且为整数,且2n+1枚倾角传感芯片构成传感组,且所有倾角传感芯片的轴系保持一致,根据倾角传感芯片实时获取观测值;远程终端控制器20通过赫兹级频率采集观测值,通过机载算法对观测值进行处理获取合格观测值,并存储与本地;远程终端控制器20还用于检测合格观测值是否超出预设阈值,若合格观测值未超出预设阈值时,通过预设传输频率按时间驱动方式将合格观测值传输至云端服务器200;若合格观测值超出预设阈值时,按事件驱动方式启动远程终端控制器20至云端服务器200的长链接,将实时合格观测值传输至云端服务器200。

在本实施例中,通过传感器组件10与远程终端控制器20连接,供电模块30用于为传感器组件10和远程终端控制器20供电,传感器组件10包括有环绕设置的2n+1枚倾角传感芯片,且倾角传感芯片的轴系保持一致,通过倾角传感芯片实时获取观测值,远程终端控制器20对观测值进行处理获得合格观测值,并进行存储,且与云端服务器200通信连接,在预设时间段内将合格观测值传输至云端服务器,或在检测到合格观测值超出预设阈值时,实时将合格观测值传输至云端服务器200,采用2n+1枚倾角传感芯片同轴环绕设置,获取待测平面上的2n+1个观测值,减少装置振动带来的细微误差,并根据观测值获取合格观测值,实现对观测数据的粗差识别和剔除,提高观测数据的可靠性,且能够对突变事件进行处理的同时实现对低功耗的需求。

如图3至图5所示,传感器组件10包括:传感器外壳11、传感器内壳12、传感器主板13、安装连接件14、阻尼垫15和航空插座16;传感器内壳12固定在传感器外壳11内;传感器主板13设置在传感器内壳12内,并通过环氧树脂密封;安装连接件14设置在传感器外壳11底部,用于安装传感器组件10;阻尼垫15用于定位传感器主板13和减震;传感器内壳12底部设置有数据接口,数据接口与传感器主板13连接;传感器外壳11顶部设置有通孔111,航空插座16通过通孔111与数据接口连接,航空插座16与远程终端控制器20连接。

其中,传感器外壳11采用一体化铝制壳体,采用整铝铣制空腔及底盖,底盖和空腔采用沉头螺丝固定。

具体地,传感器外壳11和传感器主板13的轴系保持一致,便于现场安装使用,同时更利用监测结果的物理表征分析。

其中,传感器主板13包括:主板131和2n+1枚倾角传感芯片132,2n+1枚倾角传感芯片132环绕设置在主板131上。

具体地,取n=1,即采用三枚倾角传感芯片环绕设置在所述主板上,三枚倾角传感芯片的轴系保持一致,能够获取多组样本,提升观测数据的可靠性;且实现传统散点倾斜观测向面状倾斜观测的突破,更加科学的反映观测对象的状态。

其中,传感器主板13与传感器外壳11底部之间布置有三枚阻尼垫片15,实现传感器主板水平度的调整,同时避免传感器主板13松动产生观测噪声。

在本实施例中,传感器主板13采用环氧树脂密封,能够保持倾角传感芯片132观测环境的稳定,提升观测数据的可靠性;且能够提升传感器组件10整体防护等级,更加适宜野外高低温交表湿热的观测环境。

其中,安装连接件14采用不锈钢材质制成。

其中,远程终端控制器20包括:控制器外壳21、控制器主板22、数据传输接口23、外部供电接口24、通讯天线接口25和内置电池组26;控制器主板22和内置电池组26设置在控制器外壳21内,并通过环氧树脂密封;数据传输接口23与传感器组件10连接,并与外部供电接口24和通讯天线接口25均设置在控制器外壳21两侧。

具体地,远程终端控制器20采用小型化、多借口、高防护的设计原则,能够满足多种应用场景,适宜恶劣的野外环境。

具体地,远程终端控制器20的采集策略为:默认采集样本为3枚倾角传感芯片分别采集三次获取的样本,即3*3,当然,也支持(2n+1)*(2n+1);能够进行赫兹级高频扫描,剔除粗差并进行本地存储;能够进行向云端服务器200定时传输观测值,或者在突发情况下,进行实时传输。

其中,突发情况是指观测值检测到突变,突变评价依据以传感器组件10中的合格观测值σ为基础,取合格观测值σ的2或3倍为阈值,当和和合格观测值超出阈值,则远程终端控制器20与云端服务器建立长链接,实现实时监测。

具体地,远程终端控制器20支持双向控制,能够通过云端服务器200下行配置采集策略、ip及端口,同时支持多通道传输。其中,上行传输数据包括:电量、信号强度、三轴/双轴重力加速度、三轴/双轴角度和主板温度等。

如图6所示,控制器主板22包括:电源管理模块221、时钟模块222、通讯模块223、采集模块224和处理器225;电源管理模块221用于管理电源;时钟模块222用于时钟校准;通讯模块223用于进行数据传输,且包括有远程通讯单元和局域组网单元,远程通讯单元用于与所述云端服务器200进行数据传输,局域组网单元用于与基站进行数据传输;采集模块224用于获取采集数据;处理器225用于对观测值进行处理获取合格观测值,并对合格观测值进行检测和存储。

其中,外部供电接口24支持太阳能供电,电源管理模块221实现内部供电、外部供电兼容管理。

其中,系统还包括:告警模块,远程终端控制器20在检测到合格观测值超出预设阈值的范围,通过系统平台、短信、邮件或微信中的任意一种或几种方式发送告警信息。

具体地,预设阈值以某一时刻的合格观测值σ为基础,取合格观测值σ的2倍或3倍误差为阈值,当合格观测值超出该阈值时,则远程终端控制器20与云端服务器200建立长链接,实现实时监测,并通过告警模块采用系统平台、短信、邮件或微信中的任意一种或几种方式发送告警信息,实现观测数据实时采集、动态监测、可视化展现,基于监测成果构建告警闭环。

具体地,告警闭环是指建立云端应用平台——项目责任人——主管部门——云端应用平台监测的告警及回馈机制;该闭环指向清晰,过程可追溯,告警方式有系统平台告警、短信告警、邮件告警以及微信告警。所述责任人及主管部门接警后核实现场情况并反馈处置措施。

在一个实施例中,如图7所示,为桥梁挠度监测的场景示意图,在桥面底部间隔设置传感器组件10和远程终端控制器20,便于传感器组件10与远程控制终端20的数据传输;传感器组件30能够获取安装部位的三轴坐标数据,根据三轴坐标数据的变化量计算得到桥梁挠度变化,从而判断桥梁形变程度。

在一个实施例中,如图8所示,为场馆悬挑挠度监测的场景示意图,在悬挑梁上间隔设置传感器组件10和远程终端控制器20,一个传感器组件10设置在悬挑的中部,另一传感器10设置在悬挑端部,便于获取悬挑形变量。

本实施例所述的系统适用于悬挑建筑物、构筑物或桥梁等受弯构件挠度监测,可通过倾角传感芯片测得重力加速度、倾角、温度等物理参数,在环境温度补偿的基础上计算得到结构挠度、振动频率和振幅,服务于建筑物、构筑物及桥梁的安全运行管理工作。

在一个实施例中,提供了一种设备,该设备可以是服务器,其内部结构图可以如图9所示。该设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中,该设备的处理器用于提供计算和控制能力。该设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该设备的数据库用于存储配置模板,还可用于存储目标网页数据。该设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种倾角挠度监测方法。

本领域技术人员可以理解,图9中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的设备的限定,具体的设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中,还提供一种存储介质,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被计算机执行时使所述计算机执行如前述实施例所述的方法,所述计算机可以为上述提到的一种倾角挠度监测系统的一部分。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory,rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory,ram)等。

显然,本领域的技术人员应该明白,上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在计算机存储介质(rom/ram、磁碟、光盘)中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。


技术特征:

1.一种倾角挠度监测方法,其特征在于,包括以下步骤:

通过若干传感器芯片组实时获取观测值,所述传感器芯片组采用2n+1个倾角传感器环绕设置,其中,n≥1且为整数,所述倾角传感器的轴系保持一致;

根据预设算法对所述观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地;

检测所述合格观测值是否超出预设阈值;

若所述合格观测值未超出预设阈值,根据所述合格观测值获取预设时间段内的稳定观测值并传输至云端服务器;

若所述合格观测值超出预设阈值,则启动长链接进行实时传输,并根据所述合格观测值解算得到挠度值。

2.根据权利要求1所述的一种倾角挠度监测方法,其特征在于,所述根据预设算法对所述观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地,包括:

所述倾角传感器进行2n+1次采集,其中,n≥1且为整数,获得若干观测值;

对每个倾角传感器获取的观测值分别取重心,获得若干初步重心值;

根据若干所述初步重心值再次取重心获取合格观测值。

3.根据权利要求1所述的一种倾角挠度监测方法,其特征在于,所述根据所述合格观测值解算得到挠度值,具体包括:

分别获取所述合格观测值中的x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值;

根据所述x轴初始观测值、x轴当前观测值、y轴初始观测值和y轴当前观测值,计算获得x轴挠度值和y轴挠度值,公式如下:

δnx=l×sin(xi-x0);(1)

δny=l×sin(yi-y0);(2)

其中,δnx为x轴挠度值,δny为y轴挠度值,l为悬挑或桥梁长度,xi为x轴当前观测值,x0为x轴初始观测值,yi为y轴当前观测值,y0为y轴初始观测值。

4.根据权利要求1所述的一种倾角挠度监测方法,其特征在于,还包括:

获取所述合格观测值中的若干x轴观测值和y轴观测值;

根据若干所述x轴观测值计算得出观测点在x轴方向上的若干加速度,x向加速度,根据若干所述y轴观测值计算得出观测点在y轴方向上的若干加速度,y向加速度;

根据所述若干x向加速度和y向加速度,获取x轴实时加速度曲线和y轴实时加速度曲线;

根据所述x轴加速度曲线和y轴加速度曲线分别提取x轴和y轴的振动周期及主频;

根据所述x轴和y轴的振动周期及主频进行观测点的振动分析。

5.一种倾角挠度监测系统,其特征在于,包括:一种倾角挠度监测系统,其特征在于,包括:传感器组件、远程终端控制器和供电模块;所述传感器组件与所述远程终端控制器通信连接,所述供电模块与所述传感器组件和所述远程终端控制器电连接;所述传感器组件包括有环绕设置的2n+1枚倾角传感芯片,其中n≥1且为整数,所述2n+1枚倾角传感芯片构成传感组,且每枚传感芯片轴系保持一致,根据所述倾角传感芯片实时获取观测值;所述远程终端控制器通过赫兹级频率采集所述观测值,通过机载算法对所述观测值进行处理获取合格观测值,并存储于本地;所述远程终端控制器还用于检测所述合格观测值是否超出预设阈值,若所述合格观测值未超出预设阈值时,通过预设传输频率,按时间驱动方式将合格观测值传输至云端服务器;若所述合格观测值超出预设阈值时,按事件驱动方式启动远程终端控制器至云端服务器的长链接,将实时合格观测值传输至云端服务器。

6.根据权利要求5所述的一种倾角挠度监测系统,其特征在于,所述传感器组件包括:传感器外壳、传感器内壳、传感器主板、安装连接件、阻尼垫、和航空插座;所述传感器内壳固定在所述传感器外壳内;所述传感器主板设置在所述传感器内壳内,并通过环氧树脂密封;所述安装连接件设置在所述传感器外壳底部,用于安装所述传感器组件;所述阻尼垫用于定位所述传感器主板和减震;所述传感器内壳底部设置有数据接口,所述数据接口与所述传感器主板连接;所述传感器外壳顶部设置有通孔,所述航空插座通过所述通孔与所述数据接口连接,所述航空插座与所述远程终端控制器连接。

7.根据权利要求5所述的一种倾角挠度监测系统,其特征在于,所述远程终端控制器包括:控制器外壳、控制器主板、数据传输接口、外部供电接口、通讯天线接口和内置电池组;所述控制器主板和所述内置电池组设置在所述控制器外壳内,并通过环氧树脂密封;所述数据传输接口与所述传感器组件连接,与所述外部供电接口和所述通讯天线接口均设置在所述控制器外壳两侧。

8.根据权利要求7所述的一种倾角挠度监测系统,其特征在于,所述控制器主板包括:电源管理模块、时钟模块、通讯模块、采集模块和处理器;所述时钟模块用于时钟校准;所述通讯模块用于进行数据传输,且包括有远程通讯单元和局域组网单元,所述远程通讯单元用于与所述云端服务器进行数据传输,所述局域组网单元用于与基站进行数据传输;所述采集模块用于获取观测值;所述处理器用于对观测值进行处理获取合格观测值,并对所述合格观测值进行检测和存储。

9.根据权利要求7所述的一种倾角挠度监测系统,其特征在于,还包括:告警模块,所述远程终端控制器在检测到所述合格观测值超出预设阈值时,通过系统平台、短信、邮件或微信中的任意一种或几种方式发送告警信息。

10.一种设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种倾角挠度监测方法、系统及设备,其中,方法包括:通过若干传感器芯片组实时获取观测值,所述传感器芯片组采用2n+1个倾角传感器环绕设置,其中,n≥1且为整数,倾角传感器的轴系保持一致;根据预设算法对观测值进行处理,获取合格观测值,并存储于本地;检测合格观测值是否超出预设阈值;若所述合格观测值未超出预设阈值,根据所述合格观测值获取预设时间段内的稳定观测值并传输至云端服务器;若所述合格观测值超出预设阈值,则启动长连接进行实时传输,并根据所述合格观测值解算得到挠度值。本发明能够对观测值进行粗差识别和剔除,提高观测数据的可靠性,且兼具定时驱动和事件驱动的传输机制,实现突变检测和低功耗的需求。

技术研发人员:魏世玉;王金明;孙驰淦;张子真;简松;孙玉辉
受保护的技术使用者:中科顶峰智能科技(重庆)有限公司;北京市勘察设计研究院有限公司
技术研发日:2020.12.30
技术公布日:2021.04.06

转载请注明原文地址:https://xbbs.6miu.com/read-20405.html