基于MEMS的远程桥梁索力监测系统设计

桥梁拉索的索力值是衡量桥梁安全性能的重要指标。研制了基于MEMS的无线索力检测系统,介绍了基于振动频谱法测量索力的原理,给出了基于MEMS索力仪的整体设计方案,最后进行了精密振动台测试与工程现场拉索的测试实验。实验表明,研制的无线传感系统能够准确地进行索力值检测,并可以扩展为在线监测系统。为桥梁安全监测提供了一种高效的索力测试系统及方法。     

基于Lora的桥梁拉索索力远程监测系统设计

拉索是桥梁结构的重要构件,索力对桥梁健康的监测具有重要意义。研制了一套基于Lora的桥梁拉索索力远程监测系统,还利用Lora无线通信技术设计了一套低功耗、低碰撞的星型无线网络结构,介绍了振动频率法测量索力原理,给出了监测系统整体架构和模块化设计,最后进行了索力监测测试实验。实验结果表明,研制的索力远程监测系统功能完善、实时性强,为桥梁远程、长期监测提供了高效便捷的实施方法,具有较为广阔的应用前景。     

一种新型桥梁索力测试系统及方法

索力测试是桥梁健康监测的重要测试项目,通过相关索力测试技术的研究,设计开发一种基于频率法测索力的无线桥梁索力测试系统。设计开发了无线MEMS电容式加速度传感器,阐述了系统设计原理,论述了索力测试中,测点的布置及新型基频计算算法,并根据实际工程,对系统的使用进行了详尽的描述。通过相关索力计算算法的论证,得出动测法索力精确计算比较准确,并通过实验进行了验证。为桥梁测量工程提供了一种高效、可靠和便捷的索力测试系统及方法,对工程人员具有重要的参考价值。     

神经网络在桥梁检测中的应用

文章采用人工神经网络的方法,使用桥梁测试的历史数据构造BP神经网络模型,建立斜拉桥索力之间的映射关系,根据这种映射关系,可以通过对部分桥索受力的检测,得到其余桥索的索力。最后在位于长江上的某座斜拉桥上对该方法进行了验证。     

全功能无线同步桥梁结构监测系统的研究及应用

大型桥梁在改善城市交通状况及促进社会经济发展等方面起着重要作用.长期监测运营中的桥梁,并及时评估其安全状况对保障人们生命财产安全方面具有重要意义.开发了可以综合监测桥梁结构的全功能无线传感系统,提出了精度满足系统要求、能量开销更低的时间同步算法LP-TPSN.并对厦门某悬索桥进行了桥面振动测试.结果表明,该无线监测系统测试桥面振动准确度高,同时具有操作方便、实时性好、同步开销低等特点,在桥梁结构监测及状态评估领域中有良好的应用前景.     

一种针对大跨径桥梁承压风险检测的智能系统设计与实现

提出一种针对大跨径桥梁承压风险检测的智能系统设计方案。系统包括数据采集模块,以无线传感网络为基础采集桥梁承重结构稳定压力信息。设计承压信息处理模块,根据得到桥梁不同区域承重信息,计算桥梁结构的稳定性,对大面积的桥梁承重结构情况进行检测,设计无线传感网络通信模块,配合良好的软件通信协议算法,保证信息的及时准确传递。后期的实验证明,在桥梁塌方风险检测过程中,系统的有效性较高,决策精度达到88%,拥有较好的实时性和良好的应用性。     

基于Zigbee的桥梁荷载无线检测系统

针对当前桥梁荷载检测系统的抗干扰能力差、布线复杂和不适用于大跨度桥梁等问题,在综合桥梁无损检测与无线传感网络技术的基础上,设计并制作了一种基于Zigbee无线传感网络的桥梁荷载检测系统。该系统主要由布置在被测桥梁上的检测节点和远程监控管理软件组成。该系统在多座实际桥梁上得到应用,实桥试验结果表明：该检测系统所采集的数据与传统的检测设备采集的数据高度一致,而且该系统相比传统检测系统具有低功耗、抗干扰能力强、线缆使用量少等诸多优点。     

应用于海洋平台振动检测的无线传感器系统技术研究

海洋平台长期服役在恶劣的海洋环境里,特别是进入中后期服役阶段,其安全问题越来越成为制约海洋平台正常作业的重要因素,对海洋平台结构进行快速、便捷、实时动态检测是进行平台结构安全评估、维修决策、保障海洋平台正常使用的重要前提。文章介绍了一种用于海洋平台快速振动检测的无线传感网络检测系统,提出了系统的总体架构,分析了系统中加速度传感器的选取方法,完成了无线传感节点的原理及架构设计,最后通过在海洋平台结构模型上进行模拟海冰撞击的敲击试验,验证了所设计的无线传感网络检测系统在海洋平台结构振动检测中的应用可行性。     

ZigBee2006协议栈的无线传感执行网络构建

无线传感执行网络是智能空间的重要组成部分。本文应用TI/Chipcon公司免费提供的ZigBee2006协议栈,以CC2430无线单片机为控制器,构建家庭无线传感执行网络,为执行器操作传送温度、湿度、光照等环境数据。实验结果表明,该系统能够达到检测环境的任务要求,且成本低,性能可靠稳定,在智能空间、智能家居等领域具有良好的应用前景。     

基于光纤光栅振动传感器的桥梁索力实时监测

将研制成功的光纤光栅振动传感器以及桥梁索力实时监测系统应用于武汉长江二桥进行索力长期远程实时监测.光纤光栅振动传感器输出的信号可在光纤中进行远程传输,能在任何气候条件下长期稳定工作,适合于桥梁拉索索力的长期远程实时监测;开发的桥梁索力实时监测系统软件,具有拉索特征频率自动识别能力,可以实时进行索力计算.通过对武汉长江二桥拉索索力的实时监测,得到了桥梁索力的分布及其运行状况,为桥梁安全评估提供了可靠的依据.该系统可推广应用于其他大型斜拉索桥.     

基于磁弹效应的斜拉桥索力传感器研究

针对斜拉桥索力在线监测的实际情况和现有索力传感器的不足,提出了基于磁弹效应的新型索力传感器,并阐述它的原理,详细分析它的影响因素及其处理办法,搭建相应的试验系统,进行了拉力模拟试验,试验表明:该传感器动态响应好,测量重复性误差为±0.2%,满足索力的在线测量要求。     

斜拉桥张拉索张力的测定

基于斜拉桥拉索的受力特点,提出一种索张力测定的新方法.文中研究了索张力传感器的测试机理,导出了传感器测力信号与索张力的关系.研究结果表明:该测试方法能有效地消除支座条件、拉索自重及索抗弯刚度等因素对测力信号的影响,可实现斜拉桥张拉索受力的精确、快捷测量.     

缆索检测机器人安全回收机构设计与分析

针对斜拉桥缆索检测专用机器人的安全回收要求,提出了一种基于反电动势理论的安全节能回收方 法．应用曲柄滑块机构驱动气缸设计了气体阻尼装置,以消耗机器人下降过程中因重力作用产生的多余动能．建 立了机构数学模型,并对下降速度进行了仿真．进行了实验室及长江某斜拉桥现场试验．试验结果表明机器人能 够携带3.5 kg 重物,沿直径为65.205 mm、倾角为30± . 90± 的缆索自动平稳匀速下滑,实现了电路系统出现故 障时机器人的安全快速回收．     

基于视频相位的拉索振动检测

作为斜拉桥的重要受力构件,斜拉索的振动检测对桥梁健康监测具有关键作用.在实验室理想条件下,传统的空间相位振动检测算法能够实现结构振动的高精度测量,然而在实际场景下,环境因素如车辆、风激励以及拉索与地面的角度等会对测量结果造成较大的误差,因此其不适用于实际场景下的拉索振动检测.针对此问题,本文提出了一种基于方向自适应复可控滤波器的拉索振动频率检测算法,用于实现在真实场景下拉索振动的精确测量.首先,利用拉索的直线特性检测拉索位置,并确定拉索主振方向;其次根据拉索的振动方向特性,设计方向自适应复可控滤波器组,对视频的每一帧图像进行分解处理,得到不同尺度同一方向的相位谱和幅度谱,并对拉索边缘区域相位进行增强;最后将每一帧图像处理得到的不同尺度的空间相位进行平均,按时间顺序排列生成相位序列,对提取到的相位序列进行傅里叶变换得到拉索振动主频频率.通过与加速度传感器测量结果比较,证明本文算法鲁棒性较高,能够满足真实场景下桥梁拉索振动测量的应用需求.     

利用LabVIEW实现拉索振动信号的精确频谱分析

斜拉索的索力检测是检验斜拉桥的重要环节。一般采用频率法，其中索力与拉索振动信号基频测试的准确性有直接关系。计算频谱常用FFT算法，但由于其栅栏效应误差较大，想要提高分辨率只能增加时长。为了提高测试效率，求得精确索力值，在LabVIEW环境下，首先利用FFT算法得到各阶频率估计值，然后利用DTFT算法对局部范围峰值进行搜索，进而得到各阶频率精确值。系统在军都山渡槽桥试验中得到了很好的验证。试验结果表明系统在不增加测试时长情况下能有效提高斜拉索固有频率估计的精度，从而能得到精确索力值。     

基于聚偏二氟乙烯传感器的斜拉桥损伤识别

斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分 ,是斜拉桥的主要承载部件。斜拉桥桥跨结构的质量和桥上活载绝大部分或全部通过斜拉索传递到索塔上。实时监测分布于大桥上的桥索张力变化 ,对于了解斜拉桥的健康状态 ,确保斜拉桥的安全是至关重要的。聚偏二氟乙烯 (polyvinylidenefluoride)传感器通过监测应变得到拉索的振动信号 ,采用数字信号处理芯片实现振动信号的快速傅立叶变换 ,利用变换得到的振动频率计算出拉索的张力 ,实现斜拉索张力的在线测量。将桥索张力的变化输入到神经网络中进行斜拉桥损伤识别 ,取得了良好的实验结果。     

Nonlinear static analysis of cable-stayed bridge structures

The nonlinear static analysis of plane cable-stayed bridge structures is discussed. A computer program is presented which will analyze a plane cable-stayed bridge structure considering the effect of initial cable tensions, member dead weights, and distributed and concentrated live loads.