杨继红[1]2007年在《CCD桥梁振动检测系统的设计与实现》文中研究表明随着经济的发展和科技不断进步，桥梁的安全检测也越来越受到工程技术界的关注。挠度是桥梁安全状况评价的重要参数之一。桥梁工程技术人员也提出了很多行之有效的挠度测量方法。然而，人们对桥梁尤其是中小型桥梁的安全检测一直以人工方法为主，当进行野外数据采集时，传统的采集方式需要抬上工控机到现场工作，甚至还要带上电源设备，十分不便，便携成为重要的因素。而使用长期在线检测耗费大量的物力和财力，对于中小型桥梁的检测，节约成本也是一个较为重要的参考因素。 论文首先阐述了桥梁检测的重要意义及现状，然后，建立了桥梁在静载作用下的叁种简单力学模型，推导了桥梁挠度方程，进而对桥梁的挠度分布进行了分析，为挠度测点的布置和测量范围的确定提供了参考。最后，针对桥梁振动检测的工作特点，以实现桥梁检测的非安装和便携性作为主要目的，针对其中的技术难点和研究方案进行了深入细致的分析和讨论，在原有的挠度测量的基础上，采用新型的光电器件和USB接口技术，设计出便携式桥梁自动检测系统，不仅能实现桥梁挠度的自动检测，而且还具有测量精度高、结构简单、便携的优点，具有很大的理论意义和实用价值。从用户软件可直接得到桥梁动、静态振动幅度、振动频率、冲击系数等参数以及桥梁动态振动幅度曲线。 通过工程实践表明，利用CCD进行图像采集，使用支持即插即用的USB作为数据通讯端口的桥梁振动检测仪是切实可行的。特别是线阵CCD自身精度高、信号易处理、可实现远距离测量，使系统安装方便、操作简单，实现野外的便携式测量，在实际检测中取得了较好的效果。
陈高杰[2]2015年在《基于无线传感器网络的桥梁振动检测系统研究》文中研究指明随着国民经济的不断发展,桥梁在国民生产、生活中发挥着越来越重要的作用,桥梁结构的安全性问题也因多次重大事故的发生引起了人们足够的关注和重视。桥梁振动检测是一种有效的桥梁结构损伤探测手段,能够检测出桥梁整体结构的安全状况。目前,桥梁振动检测主要是以有线检测为主,传统的有线检测存在布线复杂、成本高、电缆易于磨损以及可维护性差等缺点,而目前新兴的无线传感器网络技术能够有效地解决这一系列问题,其具有尺寸小、成本低廉、布置灵活、可靠性高,以及安装灵活方便等优点,是桥梁安全检测的最佳解决方案。本文针对目前桥梁振动检测中存在的一系列问题,提出了一种基于无线传感器网络技术的桥梁振动无线检测方案,并结合桥梁实际应用背景,开发了一套便携式桥梁振动无线检测系统。本文在对基于无线传感器网络的桥梁振动检测系统研究过程中,首先是在现有短距离无线通信技术的基础上提出了一种基于ZigBee技术的无线通信方案,并根据其支持的网络拓扑结构形式,确定采用具有实时性好、可靠性高、功耗低,以及易于实现工程化应用的星形网络拓扑结构,在此基础上提出了系统的总体技术方案、系统检测密度与检测物理范围扩展应用方案,以及单个节点功能实现的技术方案,并明确了系统的总体技术指标。在确定研究方案的基础上,结合系统节点所要实现的功能,对节点硬件平台进行了设计与关键元器件选型设计。在对系统软件设计时,首先是在现有无线传感器网络节能技术的基础上,结合系统的工作特点,提出了一种新的节点节能技术,建立了相应的数学模型,并对其节能状况进行了详细的仿真分析。为使系统能够更稳定可靠地工作,在前端抗混迭滤波设计的基础上,在数字信号处理端,以巴特沃斯模拟低通滤波器为原型,设计一种IIR数字低通滤波器,并通过仿真分析了所设计的滤波器的滤波效果。在节点节能研究和数字低通滤波器的基础上,分别对系统中的节点、基站以及终端数据显示界面等功能实现软件进行设计。为验证所研究系统的工作性能,最后对研制出的单个系统进行了振动信号采集与传输可靠性实验、数字低通滤波器滤波性能实验、节点标定实验以及系统联合工作测试四个实验模块的实验。实验结果表示,研究的系统采集与传输可靠性高、滤波效果好,系统联合工作稳定,同步性好,节点的主要工作性能指标参数满足JJG233-2008标准中相关规定。
李娜[3]2009年在《基于ZigBee的无线传感器网络在工业监测中的应用》文中研究说明ZigBee技术是最近几年发展起来的低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、易应用的近距离双向无线通信技术,可应用于工业控制、医疗监护、交通监管、智能家居等场合。无线传感器网络就是由部署在监测区内的大量微型传感器节点通过无线电通信形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,并发送给观察者。本文主要介绍基于ZigBee技术的无线传感器网络技术应用于桥梁检测系统。该系统是在列车按正常速度通过桥梁时,在不会使行车和设备增加任何限制条件的情况下,对桥梁的动载性能进行监测的便携式仪器。设计内容包括叁个数据采集站——速度测量装置、竖向挠度测量装置和横向位移、横向位移加速度采集装置的硬件设计、软件设计以及ZigBee无线传输方案设计。通过对几种无线传输技术的比较,得出利用ZigBee技术实现无线传输是最合理、经济的通信方案,最终采用ZigBee技术实现低成本、低功耗的无线数据通信。通过进行ZigBee无线组网的测试以及检测系统的现场试验,并对试验数据进行分析,结果表明:该系统完全满足设计要求,可以准确地对列车运行速度、跨中竖向挠度、横向振动加速度进行测量,测量所得数据通过ZigBee无线通讯技术传输到中心采集站或笔记本电脑,进行时域分析和频域分析,最终给出桥梁结构变化的判定和横向刚度指标的判定,从而有效地保证了桥梁监测的实时性和准确性。
郑旭锋[4]2002年在《桥梁振动检测系统的研究与应用》文中认为随着国民经济的飞速发展，道路交通日趋重要。现代化大型桥梁作为交通主干道的重要节点，对交通运输具有重大意义。另外它们的使用安全同广大人民群众的生命和财产紧密的联系在一起。论文在交通部重庆公路科学研究所环道实验的基础上，对桥梁监测系统进行了分析。该系统已经在对桥梁检测的研究方面已经取得了初步的成果，可以应用于各种大型的民用建筑设施的自动、再线、实时的动态响应监测，为以后的桥梁的设计与真正的桥梁实体的检测提供数据和检测手段。论文分析了国内外桥梁检测的研究现状，介绍了多种桥梁检测方法。针对桥梁的特有荷载，分析了桥梁动力和响应特性。以关于梁桥荷载横向分布计算为基础，建立桥梁的振动模型。在分析了压电片对动态应变的传感原理和计算表达式后，该系统采用压电传感器组建了一个传感器网络。并且对比了电压放大器和电荷放大器的差异。给出了系统的压电传感器测量电路。还分析了影响压电传感器性能的主要因素，和在实际应用中应该注意的粘贴技术。传感器的位置对信号的获取至关重要，课题布设了合适的传感器网络。根据系统的分析，测量系统的软件采用面向对象的高级语言，较好的实现了系统要求。完成了信号的采集、处理、分析、判断以及图形显示。通过对实际中环道的检测分析，论文例举了采集到的一些信号，通过处理后，分析了其时域和频域的动态应变曲线，确定环道的自由振动频率的变化。监测系统对模拟桥梁的环道的运行情况做出一定的判断。系统还对其本身的进一步扩展提出了自己的意见。论文介绍的系统具有创新如下：１、研制出了适合压电传感器列阵的特殊电荷放大器及其相应的扫描驱动电路，解决了多个相距较远的传感器共用一套电荷放大器时存在的信号传输损耗与畸变问题；２、解决了对传感器的信号进行处理与判别的难题；３、解决了压电传感器列阵现场布网、安装及使用中存在的相应技术问题，并在实际桥梁及其模型动态响应测试中应用。
杨海科[5]2011年在《基于短距离无线通信技术的桥梁检测中继模块的设计与实现》文中研究指明桥梁检测是保障桥梁安全运营的一项重要措施。然而多年来,传统的桥梁检测因其固有的滞后性和低效性,造成桥梁运营成本的提高和资源配置的不合理,不能及时发现桥梁结构的许多重要缺陷、突发信号,也不能对突发事件进行预警,已不能满足现代桥梁检测实时、高效、能够处理突发信号及突发事件预警的要求。现代桥梁检测设备大多采用有线方式通信,有障碍限制或者特殊环境下无法实现检测;同时由于桥梁检测点较多,逐一检测每个节点,检测工作费时费力,工作效率低下,且检测成本太高。本文通过对目前几种短距离无线通信技术进行工作频率、功耗、传输速率和网络设备连接数等方面介绍与比较后,选择Wifi,Zigbee作为桥梁中继模块的无线方案,根据桥梁检测系统功能需要,并结合嵌入式技术,提出了一种基于短距离无线通信技术的桥梁中继模块,实现了数据的汇集与转发。该中继模块基于ARM9硬件平台,嵌入式Linux软件平台和Zigbee、Wifi技术。本文对系统进行了方案设计与论证,并在硬件方面设计并实现了核心板电路、底板电路、Zigbee、Wifi接口电路;软件方面实现了Bootloader、文件系统、Linux内核的移植和中继模块接收以及转发应用程序。最后对设计实现的中继模块数据汇集及转发进行了测试。测试结果表明该系统在实验室环境下可实现9600bit/s的数据汇集及转发,基本达到设计要求。该中继模块以无线方式实现数据采集节点的数据汇集和转发,通过该中继模块,检测人员不必逐一检测每个节点,只需从中继模块以无线方式转发数据即完成采集所有节点数据的工作,大大提高了工作效率与安全性,节省了成本。中继模块应用在数据采集节点较多、有线传输存在障碍或者隐患的场合,提高了工作效率,降低了成本,增强了可靠性,具有通用性和推广意义。
王海新[6]2007年在《智能型无线数传桥梁振动检测分析系统研究与应用》文中研究指明自1996年铁路提速以来,随着列车运行速度的不断提高,几大干线上桥梁的横向振动超限问题越来越突出,对铁路的安全运营构成了很大威胁,为确保列车的行车安全,桥梁设备管理单位急需对辖区桥梁振动情况进行经常性检测,以便能及时了解桥梁技术状态,防患于未然。因而对于进行桥梁检测、管理、维修养护的各单位来说,有一套能满足现场及时、便携、准确地了解桥梁振动情况的检测分析系统显得尤为重要。
郑亚鹏[7]2015年在《系杆拱桥健康检测系统研究》文中研究表明系杆拱桥已经在我国的实际工程中得到大量应用。对已建成的系杆拱桥进行检测评定,是确保桥梁寿命期内运营安全的重要保障。本文参考了国内外相关规范、标准及研究成果,研究了系杆拱桥的检测、评估及其计算机系统实现问题。系杆拱桥检测系统主要运用C++语言,基于MFC框架和Google Earth编码实现。本文研究的主要内容及主要成果有以下四点。1、检测单元划分及其计算机程序实现桥梁检测单元是桥梁检测过程中需要独立对待的基本构件。检测单元的划分是桥梁现场检测细致、全面、不会疏漏的前提条件。同时也是计算机编程中信息传递、信息共享和数据管理的必需条件。本文研究了系杆拱桥一般性的检测单元划分方法和编码方式,在单元划分的基础上对其的检测内容、检测方法进行了分类介绍。论文还利用计算机编码实现了检测单元的划分。2、吊杆和系杆两大部件的检测流程和方法在吊杆和系杆两大部件病害分析的基础上,本文研究这两大部件的一般性检测流程和方法。总结了柔性吊杆及短吊杆的索力计算公式,及检测的流程。论文结合Midas有限元分析,提出基于关键点位移变化的系杆断裂检测方法。3、系杆拱桥关键部位病害的长期跟踪监测方法本文对系杆拱桥的裂缝、吊杆、系杆、墩台腐蚀、沉降位移、拱肋外鼓变形等关键部位病害进行了整理,并且针对每一类病害,阐述了长期监测的方法。4、系杆拱桥检测信息集成及其计算机程序实现本文针对系杆拱桥,建立了桥梁的成桥信息、定期检测、养护管理、维修工程、监测数据等数据信息的整体分类方法,详细规定了每部分信息的定义和集成要求。利用计算机编码实现了系杆拱桥的检测信息集成,便于大量检测数据信息的分析、处理和存储。5、系杆拱桥技术状况评估及其计算机程序实现本文主要依据了国内的桥梁检测规范,并结合系杆拱桥的结构特点制定了系杆拱桥的技术状况评估流程。利用计算机编码实现了基于检测信息的桥梁技术状况评定。论文将计算机技术运用于系杆拱桥的检测评估领域,为该桥型的实际管理工作提供帮助和便利。
李忠龙[8]2008年在《基于现有传感器的桥梁无线检测技术的研究》文中指出桥梁作为国家基础设施的重要组成部分,在国民经济和社会生活中的作用越来越重要,人们对大型桥梁的安全性、耐久性及正常使用功能日益关注和重视。随着世界范围内桥梁结构的检测、监测、损伤、老化、病害及事故等问题再次突出。尤其近期国内外桥梁接连发生重大事故,桥梁安全面临严重挑战。为确保桥梁的安全运营,应对桥梁进行科学的检测,现有的桥梁检测过程中均采用有线方式进行数据传输。此技术手段虽有数据传输效率高和技术成熟的优点,但在大跨度桥梁结构测试中,布线、撤线和安装费用高等问题尤为突出。桥梁无线测试系统采用无线通信手段替换有线传输链路部分,解决了上述问题,因此开展大型桥梁结构的无线检测技术的研究非常必要。本论文结合桥梁结构测试技术、计算机技术、现代传感技术、无线通信技术及信号与系统技术,提出了桥梁无线测试系统的整体结构。桥梁无线测试系统主要由硬件和软件两大部分组成。硬件的系统结构由主站和若干副站组成,主站主要由控制中心子系统、数据传输子系统组成。副站主要由数据传输子系统、采集子系统组成。软件系统由主控程序、数据处理算法程序和单片机程序组成。在数据采集子系统方面,开展了适用于桥梁静态测试常用的电阻应变式和振弦式传感器和动态测试常用的941B型拾振器的数据采集节点的研发工作,其具有单个采集节点控制多个传感器,实现单节点采集、存储和共有单个发射机进行数据传输特点。进行了对采集节点电源供应、相关电路、检测单元电路和信号处理的软硬件等进行设计、调试,最终集成了副站的无线数据采集节点。实验室的试验表明,所研发的静动态数据采集节点能够满足桥梁工程的测量精度。在数据传输子系统方面,借鉴国际标准化组织的OSI七层通信协议标准,并考虑桥梁无线测试系统本身复杂程度的实际特点,分析其协议的有效性及无线传输可靠性,将无线通信的通信协议简化成叁层,构筑独立的通信平台,而不是使用现有的无线通信模块或者现有的通信网络,提高了通信协议的传输效率、准确性和灵活性。在控制中心子系统方面,进行了软件设计与编程工作,完成了单片机控制程序、主控程序、数据库程序及静动态数据后处理算法程序的设计、实现。最后对所研发的桥梁无线测试系统进行了室内外试验验证,研究结果表明:所研发的无线测试系统,具有采集准确、精度高、传输可靠、操作简单和稳定性强等特点,能够完成对结构的静态应变、挠度及动态的加速度、速度信号测量。
仝慧媛, 姚正林, 姚正治, 刘金刚[9]2010年在《基于桥梁振动检测系统的通信方式设计》文中指出桥梁振动检测系统内部的通信包含可靠性与时域性两大部份内容。可靠性体现在数据的无损传输,这样才能准确的分析桥梁的情况。其时域性体现于桥梁"寿命"的概念里,所以要求每一帧数据都具有准确的数据采集时间。本文在研究了工业控制总线CAN与高精度网络同步协议1588后,设计出适合一套通信方式,以满足"桥梁振动检测系统"。
许强[10]2007年在《模态测试中传感器优化布设的初步研究》文中进行了进一步梳理传感器系统是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分之一。理论上讲,传感器的数量越多,就能够获得更全面的结构响应信息,但是由于经济和结构运行状态等方面的原因,在整座桥梁上安装大量的传感器既不可能也不现实。为了使用尽可能少的传感器,来获取最可靠及最全面的桥梁健康状况信息,必须对传感器进行最优布设,从而实现对结构状态改变信息的最优采集。本文首先详细介绍了桥梁健康监测中的传感器优化布设方法和优化布设准则,并对它们的有缺点进行了详细的描述。基于MAC矩阵最大非对角元趋于最小的优化布设方法能够取得比较理想的优化结果。在本文中,第叁章介绍了一种基于有限元分析软件ANSYS和MAC矩阵的传感器优化布设方法,基于此概念编写MATLAB计算程序。并分别对一桥墩和简支梁的前八阶振型进行了优化布设,结果表明,该方法能取得较为理想的优化效果。与传统的逐步累积法相不同的是,该方法不需要给定初始的测点布设位置。本文的第四章详细地介绍了具有解析解的简支梁和悬臂梁动态测试传感器的布设方法,该方法以MAC矩阵中非主对角线元素之和作为目标函数,以传感器的布置位置为设计变量,以单个非主对角线元素为约束条件。并在此基础上编写了MATLAB计算程序。
参考文献：
[1]. CCD桥梁振动检测系统的设计与实现[D]. 杨继红. 西安电子科技大学. 2007
[2]. 基于无线传感器网络的桥梁振动检测系统研究[D]. 陈高杰. 浙江大学. 2015
[3]. 基于ZigBee的无线传感器网络在工业监测中的应用[D]. 李娜. 长安大学. 2009
[4]. 桥梁振动检测系统的研究与应用[D]. 郑旭锋. 重庆大学. 2002
[5]. 基于短距离无线通信技术的桥梁检测中继模块的设计与实现[D]. 杨海科. 西安科技大学. 2011
[6]. 智能型无线数传桥梁振动检测分析系统研究与应用[J]. 王海新. 上海铁道科技. 2007
[7]. 系杆拱桥健康检测系统研究[D]. 郑亚鹏. 东南大学. 2015
[8]. 基于现有传感器的桥梁无线检测技术的研究[D]. 李忠龙. 哈尔滨工业大学. 2008
[9]. 基于桥梁振动检测系统的通信方式设计[J]. 仝慧媛, 姚正林, 姚正治, 刘金刚. 微计算机信息. 2010
[10]. 模态测试中传感器优化布设的初步研究[D]. 许强. 重庆交通大学. 2007
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