一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统

技术领域

本发明涉及桥梁监测管理领域，涉及到一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统。

背景技术

近年来，我国经济和社会的高速发展推动了桥梁工程的建设，桥梁工程的数目不断增加，广泛应用于社会生活中。但是，由于对桥梁健康安全状况的管理缺乏有效的监测手段，桥梁事故时有发生，给国家和人民群众的生命财产带来了严重伤害和巨大损失。

目前，现有的桥梁健康安全状况监测主要通过人工监测，其人工监测水平低，可靠性不高，缺乏科学系统的方法，并无法精确监测桥梁的桥面降沉距离，导致监测数据的准确性降低，从而影响人民群众的生命财产安全；同时现有的桥梁健康安全状况监测方法为对桥洞的个别位置设置传感器进行监视测量，从而无法全面的把握和了解桥梁的状况，导致桥梁失去养护的最佳时机，加快桥梁损坏的进程，增加了人民的出行安全隐患，给人民群众的身心健康造成了严重伤害，为了解决以上问题，现设计一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统，本发明通过区域划分模块对待监测桥梁的桥面区域和桥洞拱顶区域进行划分，监测桥面区域中各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离，计算各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值，对比分析各子区域的桥面安全性是否合格，对桥面安全性不合格的各子区域进行紧急处理，并监测桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离，同时通过分析服务器计算该桥梁的综合安全影响系数，判断该桥梁是否处于危险阶段，当桥梁处于危险阶段时控制桥梁道闸栏杆进行降落，并进行报警提醒，同时通知相关人员协助该桥梁上的人员进行撤离，并进行对应的处理措施，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统，包括区域划分模块、监测点布设模块、距离检测模块、距离分析模块、桥洞半径检测模块、桥洞半径分析模块、分析服务器、栏杆控制模块、远程服务中心和存储数据库；

所述区域划分模块用于将待监测桥梁的桥面区域进行划分，将桥面区域按照桥面长度等分方式划分成面积相同的若干子区域，对若干子区域按照顺序依次进行编号，若干子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，同时将待监测桥梁的桥洞拱顶区域进行划分，将桥洞拱顶区域按照拱顶弧长等分方式划分成若干弧形子区域，对若干弧形子区域按照顺序依次进行编号，若干弧形子区域的编号分别为1,2,...,p,...,q，并将桥面区域中各子区域的编号和桥洞拱顶区域中各弧形子区域的编号发送至存储数据库；

所述监测点布设模块用于对划分的桥面区域中各子区域进行监测点的布设，对各子区域内各监测点按照布设的先后顺序依次进行编号，统计各子区域内各监测点的编号，构成各子区域内各监测点的编号集合A

所述距离检测模块与监测点布设模块连接，用于接收监测点布设模块发送的各子区域内各监测点的编号集合，对各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离进行检测，统计各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离，构成各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离集合H

所述距离分析模块与距离检测模块连接，用于接收距离检测模块发送的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离集合，提取存储数据库中存储的该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离，将接收的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离与该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离进行对比，得到各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离对比差值集合ΔH

所述分析服务器与距离分析模块连接，用于接收距离分析模块发送的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离对比差值集合，计算各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值，统计各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值，构成各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值集合

所述桥洞半径检测模块包括激光测距仪，其中激光测距仪安装在待监测桥梁的桥洞圆心处，用于对待监测桥梁的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离进行检测，通过激光测距仪检测桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离，统计各弧形子区域离圆心的距离，构成各弧形子区域离圆心的距离集合R(r

所述桥洞半径分析模块与桥洞半径检测模块连接，用于接收桥洞半径检测模块发送的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离集合，提取存储数据库中存储的该桥梁的标准桥洞半径，将接收的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离与该桥梁的标准桥洞半径进行对比，得到桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离对比差值集合ΔR(Δr

所述分析服务器与桥洞半径分析模块连接，用于接收桥洞半径分析模块发送的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离对比差值集合，提取存储数据库中存储的桥梁中桥面降沉的安全影响系数和桥梁中桥洞拱顶降沉的安全影响系数，计算该桥梁的综合安全影响系数，同时提取存储数据库中存储的桥梁的标准综合安全影响系数，将该桥梁的综合安全影响系数与标准综合安全影响系数进行对比，若该桥梁的综合安全影响系数小于或等于标准综合安全影响系数，表明该桥梁处于安全阶段，若该桥梁的综合安全影响系数大于标准综合安全影响系数，表明该桥梁处于危险阶段，则发送降落桥梁道闸栏杆指令至栏杆控制模块；

所述栏杆控制模块与分析服务器连接，用于接收分析服务器发送的降落桥梁道闸栏杆指令，控制桥梁道闸栏杆进行降落，同时进行报警提醒，将报警提醒信息发送至远程服务中心；

所述远程服务中心分别与分析服务器和栏杆控制模块连接，用于接受分析服务器发送的桥面安全性不合格的各子区域编号，通知相关人员对该桥梁进行封锁，并对桥面安全性不合格的各子区域进行紧急处理；同时接收栏杆控制模块发送的报警提醒信息，通知相关人员协助该桥梁上的人员进行撤离，并进行对应的处理措施；

所述存储数据库分别与区域划分模块、距离分析模块、桥洞半径分析模块和分析服务器连接，用于接收区域划分模块发送的桥面区域中各子区域的编号和桥洞拱顶区域中各弧形子区域的编号，同时存储该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离h

进一步地，所述监测点布设模块通过采用均匀分布的方式将若干监测点布设在各子区域的桥面上，且各子区域的桥面上布设的监测点数目相同；

进一步地，所述距离检测模块包括激光测距仪，将激光测距仪安装在与桥梁护栏相同的高度，向监测点处的桥面射出一束很细的激光，由光电元件接收监测点处的桥面反射的激光束，统计激光束从发射到接收的时间，分析获得各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离；

进一步地，所述各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值计算公式为

进一步地，所述该桥梁的综合安全影响系数计算公式为

进一步地，所述栏杆控制模块还包括报警灯，当桥梁道闸栏杆进行降落时触发报警灯开关，并进行报警提醒。

有益效果：

(1)本发明提供的一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统，通过区域划分模块对待监测桥梁的桥面区域和桥洞拱顶区域进行划分，这样采取科学系统的方法，从而全面的把握和了解桥梁的状况，同时监测桥面区域中各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离，从而避免人工监测水平低、可靠性不高的问题，提高了监测数据的准确性，并计算各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值，对比分析各子区域的桥面安全性是否合格，对桥面安全性不合格的各子区域进行紧急处理，从而保障了人民群众的生命财产安全，同时监测桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离，为后期计算该桥梁的综合安全影响系数提供可靠的参考数据。

(2)本发明通过分析服务器计算该桥梁的综合安全影响系数，判断该桥梁是否处于危险阶段，当桥梁处于危险阶段时控制桥梁道闸栏杆进行降落，并进行报警提醒，同时通知相关人员协助该桥梁上的人员进行撤离，并进行对应的处理措施，从而避免桥梁失去养护的最佳时机，延缓了桥梁损坏的进程，减少人民的出行安全隐患，保障了人民群众的身心健康。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的示意图；

图2为本发明区域划分模块对桥梁区域划分示意图；

附图标记：

i表示为桥面区域中第i个子区域；p表示为桥洞拱顶区域中第p个弧形子区域。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种基于大数据的桥梁健康监测预警管理系统，包括区域划分模块、监测点布设模块、距离检测模块、距离分析模块、桥洞半径检测模块、桥洞半径分析模块、分析服务器、栏杆控制模块、远程服务中心和存储数据库。

所述区域划分模块用于将待监测桥梁的桥面区域进行划分，将桥面区域按照桥面长度等分方式划分成面积相同的若干子区域，对若干子区域按照顺序依次进行编号，若干子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，同时将待监测桥梁的桥洞拱顶区域进行划分，将桥洞拱顶区域按照拱顶弧长等分方式划分成若干弧形子区域，这样采取科学系统的方法，从而全面的把握和了解桥梁的状况，并对若干弧形子区域按照顺序依次进行编号，若干弧形子区域的编号分别为1,2,...,p,...,q，并将桥面区域中各子区域的编号和桥洞拱顶区域中各弧形子区域的编号发送至存储数据库。

所述监测点布设模块用于对划分的桥面区域中各子区域进行监测点的布设，通过采用均匀分布的方式将若干监测点布设在各子区域的桥面上，且各子区域的桥面上布设的监测点数目相同，并对各子区域内各监测点按照布设的先后顺序依次进行编号，统计各子区域内各监测点的编号，构成各子区域内各监测点的编号集合A

所述距离检测模块与监测点布设模块连接，用于接收监测点布设模块发送的各子区域内各监测点的编号集合，所述距离检测模块包括激光测距仪，将激光测距仪安装在与桥梁护栏相同的高度，向监测点处的桥面射出一束很细的激光，由光电元件接收监测点处的桥面反射的激光束，统计激光束从发射到接收的时间，分析获得各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离，从而避免人工监测水平低、可靠性不高的问题，提高了监测数据的准确性，并统计各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离，构成各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离集合H

所述距离分析模块与距离检测模块连接，用于接收距离检测模块发送的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离集合，提取存储数据库中存储的该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离，将接收的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离与该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离进行对比，得到各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离对比差值集合ΔH

所述分析服务器与距离分析模块连接，用于接收距离分析模块发送的各子区域内各监测点处桥面离桥梁护栏高度的距离对比差值集合，计算各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值，各子区域的桥面离桥梁护栏高度的平均距离差值计算公式为

所述桥洞半径检测模块包括激光测距仪，其中激光测距仪安装在待监测桥梁的桥洞圆心处，用于对待监测桥梁的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离进行检测，通过激光测距仪检测桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离，为后期计算该桥梁的综合安全影响系数提供可靠的参考数据，并统计各弧形子区域离圆心的距离，构成各弧形子区域离圆心的距离集合R(r

所述桥洞半径分析模块与桥洞半径检测模块连接，用于接收桥洞半径检测模块发送的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离集合，提取存储数据库中存储的该桥梁的标准桥洞半径，将接收的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离与该桥梁的标准桥洞半径进行对比，得到桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离对比差值集合ΔR(Δr

所述分析服务器与桥洞半径分析模块连接，用于接收桥洞半径分析模块发送的桥洞拱顶区域中各弧形子区域离圆心的距离对比差值集合，提取存储数据库中存储的桥梁中桥面降沉的安全影响系数和桥梁中桥洞拱顶降沉的安全影响系数，计算该桥梁的综合安全影响系数，该桥梁的综合安全影响系数计算公式为

同时所述分析服务器提取存储数据库中存储的桥梁的标准综合安全影响系数，将该桥梁的综合安全影响系数与标准综合安全影响系数进行对比，若该桥梁的综合安全影响系数小于或等于标准综合安全影响系数，表明该桥梁处于安全阶段，若该桥梁的综合安全影响系数大于标准综合安全影响系数，表明该桥梁处于危险阶段，则发送降落桥梁道闸栏杆指令至栏杆控制模块。

所述栏杆控制模块与分析服务器连接，用于接收分析服务器发送的降落桥梁道闸栏杆指令，控制桥梁道闸栏杆进行降落，同时所述栏杆控制模块还包括报警灯，当桥梁道闸栏杆进行降落时触发报警灯开关，并进行报警提醒，将报警提醒信息发送至远程服务中心。

所述远程服务中心分别与分析服务器和栏杆控制模块连接，用于接受分析服务器发送的桥面安全性不合格的各子区域编号，通知相关人员对该桥梁进行封锁，并对桥面安全性不合格的各子区域进行紧急处理，从而保障了人民群众的生命财产安全；同时接收栏杆控制模块发送的报警提醒信息，通知相关人员协助该桥梁上的人员进行撤离，并进行对应的处理措施，从而避免桥梁失去养护的最佳时机，延缓了桥梁损坏的进程，减少人民的出行安全隐患，保障了人民群众的身心健康。

所述存储数据库分别与区域划分模块、距离分析模块、桥洞半径分析模块和分析服务器连接，用于接收区域划分模块发送的桥面区域中各子区域的编号和桥洞拱顶区域中各弧形子区域的编号，同时存储该桥梁的桥面离桥梁护栏高度的标准距离h

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。