一种桥梁检查车性能监测管理系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁设备监测控制领域，尤其涉及一种桥梁检查车性能监测管理系统及方法。

背景技术

桥梁检查车是一种安装在交通桥梁上用于检查作业的可移动检查平台；通过检查车整体移动或内部机构移动，检查车上的检查作业人员可以到达桥梁各个需要检查的部位。检查车主要是解决桥梁检查作业的可达性和安全性，可为桥梁的日常检查、检测、维护和保养提供安全可靠的作业平台。

在传统直线同步行走的控制中，主要采用变频调速控制结合模拟量控制，以开环或是半闭环方式来实现小车的同步行走。检测采用行程开关、接近开关，由于受机械配件尺寸误差，装配误差，以及左、右小车行走轨道平行度、摩擦系数、接缝处阻力等诸多方面因素的影响，检查车在行走的过程中会形成较大的累计误差，左、右驱动小车相对位移变大，容易造成小车卡轨、脱轨等现象，存在很大的安全隐患。随着桥梁检测车服役时间越来越久，左右两侧行走结构相关零部件磨损逐步严重，影响检测车的同步性能，因此如何能够准确、有效地对检测车进行性能评估及预警，以降低检测车使用过程中存在的隐藏安全风险，是目前面临的一个重要问题。

发明内容

本发明提供的一种桥梁检查车性能监测管理系统及方法，主要解决的技术问题是：如何准确、有效地对检测车进行性能评估及预警，以降低检测车使用过程中存在的隐藏安全风险。

为解决上述技术问题，本发明提供一种桥梁检查车性能监测管理系统，包括分别与处理模块电连接的存储模块、电源模块、主令开关、人机界面、指示灯、位移传感器、电机驱动器、检修记录模块及无线通信模块；

所述位移传感器用于采集桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的速度和加速度；

所述电机驱动器包括左电机驱动器和右电机驱动器，所述左电机驱动器与左驱动电机电连接，用于控制左驱动电机的转速，实现桥梁检测车左侧同步行走机构的速度控制；所述右电机驱动器与右驱动电机电连接，用于控制右驱动电机的转速，实现所述桥梁检测车右侧同步行走机构的速度控制；

所述左电机驱动器包括第一电流检测器，用于检测所述左驱动电机的第一工作电流；所述右电机驱动器包括第二电流检测器，用于检测所述右驱动电机的第二工作电流；

所述存储模块用于存储所述第一工作电流、所述第二工作电流、所述位移传感器采集的速度和加速度数据以及所述处理模块的预警或故障告警结果数据；

所述处理模块用于根据所述第一工作电流、所述第二工作电流、所述速度和加速度对同步行走机构进行性能评估预警或故障告警；所述指示灯用于对所述预警或故障告警分别进行指示；所述电源模块用于为所述桥梁检测车性能评估及预警系统各模块供电；所述检修记录模块用于在发生故障告警时记录故障发生时间，故障详情以及故障恢复时间。

可选的，所述位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，分别用于采集桥梁检测车左两侧同步行走机构的速度和加速度，和右侧同步行走机构的速度和加速度。

可选的，还包括至少两组摄像头，分别设置于所述桥梁检测车的前后端，用于检测桥梁检测车行驶轨道上是否存在异物入侵；并在确定存在异物入侵时，所述处理模块还用于进行异物入侵告警。

可选的，包括四组摄像头，分别设置于所述桥梁检测车的左前端、右前端、左后端、右后端。

可选的，还包括运行监测模块，用于对设定工作时段内发生的异常停止运行事件进行监测，以及对于设定工作时段外的异常启动事件进行监测。

可选的，还包括偏移限位开关，与所述处理模块电连接，用于当桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的偏转角度超过限位角度时，触发偏移限位开关，以关停所述左右两侧同步行走机构继续运行；此时所述处理模块还用于生成故障告警结果数据；所述存储模块还用于存储所述故障告警结果数据。

可选的，所述处理模块包括CPU中央处理器、单片机、微处理器、PLC控制模块中的一种。

可选的，所述无线通信模块包括WiFi/4G/5G移动通信模块，用于将所述预警或故障告警结果数据发送到远程监控平台，实现远程监控。

本发明还提供一种基于如上所述桥梁检查车性能监测管理系统的方法，包括：

根据设定时间周期，定期获取设定时段内产生的第一工作电流、第二工作电流、所述左侧同步行走机构的速度和加速度、所述右侧同步行走机构的速度和加速度，以及各故障详情对应的故障发生时间与故障恢复时间；

计算各故障详情对应的故障总时长，以及各第一工作电流对应的第一平均工作电流，以及各第二工作电流对应的第二平均工作电流；并计算所述第一平均工作电流与所述第二平均工作电流的比值；以及计算所述左右侧同步行走机构之间的速度方差值和加速度方差值；

根据所述设定时段内的所述故障总时长、所述第一平均工作电流与所述第二平均工作电流的比值、所述速度方差值和加速度方差值，计算所述桥梁检测车的性能评分；

将所述性能评分实时发送到人机界面进行显示，以及远程发送给远程监控平台，实现远程监控。

可选的，所述根据所述设定时段内的所述故障总时长、所述第一平均工作电流与所述第二平均工作电流的比值、所述速度方差值和加速度方差值，计算所述桥梁检测车的性能评分包括：

获取预设性能评分表，所述预设性能评分表中包括故障总时长/电流比值/速度方差值/加速度方差值划分情况各自对应的性能分值；

根据所述预设性能评分表，确定与所述故障总时长对应的第一性能分值，与所述电流比值对应的第二性能分值,与所述速度方差值对应的第三性能分值，以及与所述加速度方差值对应的第四性能分值；

基于所述第一性能分值、所述第二性能分值、所述第三性能分值和所述第四性能分值，求和计算得到所述桥梁检测车的性能评分。

本发明的有益效果是：

根据本发明提供的一种桥梁检查车性能监测管理系统及方法，包括分别与处理模块电连接的存储模块、电源模块、主令开关、人机界面、指示灯、位移传感器、电机驱动器、检修记录模块及无线通信模块；位移传感器用于采集桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的速度和加速度；电机驱动器包括左电机驱动器和右电机驱动器，左电机驱动器与左驱动电机电连接，用于控制左驱动电机的转速，实现桥梁检测车左侧同步行走机构的速度控制；右电机驱动器与右驱动电机电连接，用于控制右驱动电机的转速，实现桥梁检测车右侧同步行走机构的速度控制；左电机驱动器包括第一电流检测器，用于检测左驱动电机的第一工作电流；右电机驱动器包括第二电流检测器，用于检测右驱动电机的第二工作电流；存储模块用于存储第一工作电流、第二工作电流、位移传感器采集的速度和加速度数据以及处理模块的预警或故障告警结果数据；处理模块用于根据所述第一工作电流、所述第二工作电流、速度和加速度对同步行走机构进行预警或故障告警；指示灯用于对预警或故障告警分别进行指示；电源模块用于为桥梁检测车性能评估及预警系统各模块供电；检修记录模块用于在发生故障告警时记录故障发生时间，故障详情以及故障恢复时间。实现了对检测车进行性能评估及预警，增加了安全等级，降低了桥梁检测车使用过程中存在的隐藏安全风险。

附图说明

图1为本发明的桥梁检测车的结构示意图；

图2为本发明的桥梁检查车性能监测管理系统结构示意图；

图3为本发明的电机驱动器连接结构示意图；

图4为本发明的自动纠偏控制流程示意图；

图5为本发明的桥梁检查车性能监测管理方法示意图。

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作进一步详细说明。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。

请参见图1，桥梁检测车的具体结构由轨道、桁架结构、左侧行走机构、右侧行走机构、升降平台、伸缩平台等组成。在检测车正常运行时，同步控制功能都应该正常工作，一旦处理模块、驱动机构、桁架、轨道、位移传感器、偏移开关等出现问题，将导致同步控制功能失效。

目前的控制系存在的问题是不能实时监测同步控制功能运行状态及性能，不能对同步功能故障进行预警，增加了检测车安全风险，降低了可靠性。

对此，本实施例提供一种桥梁检查车性能监测管理系统，实现对同步控制功能性能及状态的监测，同时对可能出现的同步控制功能故障进行预警。

请参见图2，该系统包括分别与处理模块电连接的存储模块、电源模块、主令开关、人机界面、指示灯、位移传感器、电机驱动器、电流检测器、检修记录模块及无线通信模块；位移传感器用于采集桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的速度和加速度；电机驱动器包括左电机驱动器和右电机驱动器，左电机驱动器与左驱动电机电连接，用于控制左驱动电机的转速，实现桥梁检测车左侧同步行走机构的速度控制；右电机驱动器与右驱动电机电连接，用于控制右驱动电机的转速，实现桥梁检测车右侧同步行走机构的速度控制；左电机驱动器包括第一电流检测器，用于检测左驱动电机的第一工作电流；右电机驱动器包括第二电流检测器用于检测右驱动电机的第二工作电流；存储模块用于存储第一工作电流、第二工作电流、位移传感器采集的速度和加速度数据以及处理模块的预警或故障告警结果数据；处理模块用于根据第一工作电流、第二工作电流、速度和加速度对同步行走机构进行预警或故障告警；指示灯用于对预警或故障告警分别进行指示；电源模块用于为桥梁检测车性能评估及预警系统各模块供电；检修记录模块用于在发生故障告警时记录故障发生时间，故障详情以及故障恢复时间。

本实施例中，位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，分别用于采集桥梁检测车左两侧同步行走机构的速度和加速度，和右侧同步行走机构的速度和加速度。

可选的，还包括至少两组摄像头，分别设置于桥梁检测车的前后端，用于检测桥梁检测车行驶轨道上是否存在异物入侵；并在确定存在异物入侵时，处理模块还用于进行异物入侵告警。

优选的，可设置四组摄像头，分别设置于桥梁检测车的左前端、右前端、左后端、右后端。避免异物侵入轨道，提高检测车的安全等级。

可选的，本系统还包括偏移限位开关，与处理模块电连接，用于当桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的偏转角度超过限位角度时，触发偏移限位开关，以关停所述左右两侧同步行走机构继续运行；具体的，当偏差角度超过3度时，会触发偏移限位开关，此时处理模块停止相应电机驱动器的运行，达到自动纠偏的目的。处理模块还用于当偏移限位开关触发时，生成故障告警结果数据；存储模块还用于存储该故障告警结果数据。

处理模块具体包括CPU中央处理器、单片机、微处理器、PLC控制模块中的一种。

可选的，本系统还包括运行监测模块，用于对设定工作时段内发生的异常停止运行事件进行监测，以及对于设定工作时段外的异常启动事件进行监测。

无线通信模块可以选用WiFi/4G/5G移动通信模块，用于将预警或故障告警结果数据发送到远程监控平台，实现远程监控。

请参见图3，电机驱动器包括左电机驱动器和右电机驱动器，驱动电机包括左驱动电机和右驱动电机，左电机驱动器与左驱动电机电连接，用于控制左驱动电机的转速，实现桥梁检测车左侧同步行走机构的速度控制；右电机驱动器与右驱动电机电连接，用于控制右驱动电机的转速，实现桥梁检测车右侧同步行走机构的速度控制。

请参见图4，为本系统的自动纠偏控制流程，处理模块可以通过位移传感器检测左右同步行走机构的速度和加速度，确定左右两侧行走机构的位移差，处理模块通过RS485通信，调整左右电机驱动器的运行频率，控制左右驱动电机的转速，保证行走机构左右两侧位移差在设定范围内，达到自动纠偏的目的具体的，请参见如图5所示的基于本系统的性能监测管理方法，包括：

S501、利用位移传感器实时监测采集桥梁检测车的左右两侧同步行走机构的速度和加速度；

S502、利用第一电流检测器检测左驱动电机的第一工作电流；利用第二电流检测器所述右驱动电机的第二工作电流；

电流检测器可将实时监测数据进行存储，也可以设定检测频率进行检测并存储电流值数据。

S503、将第一工作电流、第二工作电流、速度和加速度数据存储于存储器中；

可选的，存储器可集成于黑匣子中，用于实现对检测车运行过程中所有运行数据的获取和存储，当产生运行故障或发生安全事故时，供进行事故原因分析和责任追溯。

S504、在发生故障告警时，利用检修记录模块记录故障发生时间，故障详情以及故障恢复时间；

S505、根据设定时间周期，定期获取设定时段内产生的第一工作电流、第二工作电流、速度和加速度数据，以及各故障详情对应的故障发生时间与故障恢复时间；

设定时间周期可根据实际情况灵活设置，例如设置为5分钟、30分钟、1小时、1天等。设定时段可根据实际情况灵活设置，包括最近一天、最近三天、最近一周、最近1个月中的一种。

S506、计算各故障详情对应的故障总时长；

针对某次故障事件，根据其故障恢复时间与故障发生时间，即可计算得到对应的故障时长；进而，根据该设定时段内所有故障事件的故障时长，即可计算得到故障总时长。

S507、计算该设定时段内各第一工作电流对应的第一平均工作电流，以及各第二工作电流对应的第二平均工作电流；

S508、计算第一平均工作电流与第二平均工作电流的比值；

S509、计算同步行走机构左右两侧的速度方差值和加速度方差值，进而计算得到左右两侧行走机构的速度方差比值和加速度方差比值；

S510、根据设定时段内的所述故障总时长、第一平均工作电流与第二平均工作电流的比值、速度方差比值和加速度方差比值，计算桥梁检测车的性能评分；

具体的，获取预设性能评分表，请参见如下表1所示：

表1

预设性能评分表中包括故障总时长/电流比值/速度方差比值/加速度方差比值划分情况各自对应的性能分值；

根据预设性能评分表，确定与故障总时长应的第一性能分值，与电流比值对应的第二性能分值，与速度方差比值对应的第三性能分值，以及与加速度方差比值对应的第四性能分值；

基于第一性能分值、第二性能分值、第三性能分值和第四性能分值，求和计算得到桥梁检测车的性能评分。

S511、将性能评分实时发送到人机界面进行显示，以及远程发送给远程监控平台，实现远程监控。

可选的，当性能评分低于设定评分阈值时，生成预警指令，控制指示灯以第三状态进行性能预警指示，以提示检修人员对检测车电气系统或机械系统进行检修维护，并发送给远程监控平台。

本方案一方面，可以通过本系统的人机界面显示同步控制功能的运行性能及状态，也可以通过无线通信模块把相应数据发送到远程监控云平台，实现远程监测。这样即可以给检测车操作员提供相关的信息，也赋予相关管理单位监测能力。同时通过故障预警实现对检测车的及时维护、维修，降低故障概率、提高可靠性。

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作的进一步详细说明，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。