一种桥梁倒塌场景智慧化监测系统的制作方法

本发明属于桥梁安全监测，具体涉及一种桥梁倒塌场景智慧化监测系统。

背景技术：

1、桥梁是指供铁路、道路、渠道、管线等跨越河流、山谷或其它交通线使用的建筑物，其在使用过程中由于会受到各种载荷反复作用和自然环境侵蚀，因此会产生材料疲劳损坏，这会使桥梁的安全性能逐渐降低，严重时甚至会发生倒塌，为了能够及时了解桥梁的使用状况，以便及时对桥梁情况进行相应处理，需要对桥梁的使用情况进行实时监测。

2、中国专利号202210563906.9公开了基于多源数据融合的桥梁监测系统，包括以下模块：

3、数据采集模块，根据图像采集装置采集常检坐标对应的常检图像以及根据深检信号测试采集目标桥梁的荷载数据，其中，荷载数据包括静载数据和动载数据；

4、数据分析模块，根据桥梁模型确定常检位置，将常检位置转化为常检坐标，分析常检图像，根据分析结果确定是否生成深检信号，以及结合静载标准曲线对静载数据进行分析，获取静载分析标签，结合智能评估模型对动载数据进行分析获取动载分析标签，根据动载分析标签和/或静载分析标签确定目标桥梁的状态，其中，智能评估模型通过标准训练数据对人工智能模型进行训练获取，数据分析模块对常检图像进行分析，根据分析结果确定是否生成深检信号，包括：通过图像识别算法识别常检图像中常检位置的异常，分析异常常检位置的数量和分布，根据分析结果确定是否生成深检信号。

5、本技术发明人发现：上述即现有基于多源数据融合的桥梁监测系统仅能够针对桥梁的常检位置判断是否需要深检以及深检进行桥梁状态的监测，而无法全时段的对桥梁状态进行监测，部分情况下桥梁的倒塌可能就是发生在两次检查的间隔期，因此桥梁安全监测效果仍有待提高。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种桥梁倒塌场景智慧化监测系统，具有能够实现桥梁全时间段的监测，提高系统对于桥梁的监测全面性和监测安全效果的特点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥梁倒塌场景智慧化监测系统，包括：第一数据采集模块、第一数据处理模块、模拟桥梁构建模块、第二数据采集模块、第二数据处理模块、第三数据采集模块、第三数据处理模块、第四数据采集模块、第四数据处理模块、第一数据保存模块、第五数据采集模块、第五数据处理模块和预警模块，其中：

3、第一数据采集模块，采集待监测桥梁的竣工资料、检测评定资料和周围环境信息资料；

4、第一数据处理模块，通过待监测桥梁的竣工资料明确待监测桥梁施工的钢筋混凝土种类，通过检测评定资料明确待监测桥梁施工规定的承受载荷，通过周围环境信息资料明确待监测桥梁周围包括温度和湿度的环境信息；

5、模拟桥梁构建模块，构建与待监测桥梁具有相同钢筋混凝土种类、承受载荷和环境信息的多个模拟桥梁；

6、第二数据采集模块，采集多个模拟桥梁在无环境信息影响试验下的载荷和钢筋混凝土疲劳强度数据；

7、第二数据处理模块，通过多个模拟桥梁的载荷和钢筋混凝土疲劳强度数据计算出各载荷分别在桥梁各时期的疲劳强度关联度；

8、第三数据采集模块，采集多个模拟桥梁在无载荷影响实验下的钢筋混凝土疲劳强度数据；

9、第三数据处理模块，通过多个模拟桥梁的环境信息和钢筋混凝土疲劳强度数据计算出各环境信息分别在桥梁各时期的疲劳强度关联度；

10、第四数据采集模块，采集多个模拟桥梁在包括载荷和环境信息的自然环境试验下的钢筋混凝土疲劳强度数据；

11、第四数据处理模块，建立倒塌危险程度-钢筋混凝土疲劳强度拟合曲线作为比较模板，在拟合曲线上分别划分安全区间、警告区间和危险区间；

12、第一数据保存模块，保存上述比较模板；

13、第五数据采集模块，实时采集桥梁的载荷数据和环境信息数据；

14、第五数据处理模块，明确采集的桥梁载荷数据和环境信息数据的时期，通过计算出的各时期载荷关联的疲劳强度和各时期环境信息关联的疲劳强度计算出该载荷对于桥梁疲劳强度的影响度，将采集的桥梁疲劳强度连接成曲线，将该曲线与上述比较模板的倒塌危险程度-钢筋混凝土疲劳强度拟合曲线作比较，若曲线最高点低于安全区间的最高点，则不预警，高于安全区间的最高点且低于警告区间的最高点，则一级预警，高于警告区间的最高点且低于危险区间的最高点，则二级预警；

15、预警模块，根据第五数据处理模块的数据处理结构进行相应预警。

16、优选的，所述预警模块包括监测场所大屏的弹窗预警和监测人员的手机预警app的声音预警。

17、优选的，还包括三维建模模块和三维模型显示模块，其中：

18、三维建模模块，接收第一数据采集模块采集的待监测桥梁的竣工资料、检测评定资料和周围环境信息资料，明确桥梁和桥梁周围包括建筑的环境信息，进行桥梁与周边建筑的三维建模，同时接收第五数据采集模块实时采集的桥梁和周围建筑信息，进行桥梁实时状态与周边建筑的三维建模；

19、三维模型显示模块，实时显示三维建模模块构建的桥梁和周边建筑的三维模型，以便及时了解桥梁的情况并进行及时处理。

20、优选的，还包括养护资料数据库，其中：

21、养护资料数据库，保存桥梁各疲劳强度下的养护措施；

22、第四数据处理模块，数据处理还包括将养护资料数据库内的养护措施分别关联到倒塌危险程度-钢筋混凝土疲劳强度拟合曲线的警告区间和危险区间的各对应节点上；

23、第五数据采集模块，将曲线终点与比较模板的对应点的养护措施提取至三维模型显示模块；

24、三维模型显示模块，桥梁疲劳强度进入预警期时，显示曲线终点与比较模板的对应点的养护措施。

25、优选的，还包括第六数据采集模块，其中：

26、第六数据采集模块，通过模拟桥梁构建模块施加不同载荷研究桥梁各节点的倒塌情况，采集桥梁各节点的破坏路径和破坏范围数据，三维建模模块接收采集的各节点破坏范围数据进行桥梁各节点破坏范围数据建模，并以红色警示区间在三维模型显示模块上进行显示；

27、三维模型显示模块的查看是基于登录密码共享的，能够同时被市政工程各部门同时查看，以便后期避开桥梁倒塌破坏范围进行建筑建设。

28、优选的，还包括第七数据采集模块，其中：

29、第七数据采集模块，采集桥梁倒塌破坏范围内现有建筑使用人员的位置；

30、预警模块还包括上述现有建筑使用人员的手机预警app的声音预警，在预测桥梁倒塌前的预设时间段内根据第七数据采集模块采集的使用人员位置对正位于桥梁倒塌破坏范围内的使用人员的手机预警app发送预警指令，帮助使用人员快速撤离，避免损伤。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1、本发明基于构建的与待监测桥梁具有相同钢筋混凝土种类、承受载荷和环境信息的多个模拟桥梁计算出各载荷和各环境信息分别在桥梁各时期的疲劳强度关联度，再通过实时监测的载荷数据与计算出的各时期的各载荷和各环境信息的疲劳强度关联度计算出实时疲劳强度，后通过疲劳强度连成曲线与生成的比较模板进行比较得出桥梁倒塌危险程度进行相应等级预警方式实现桥梁倒塌常见智慧化监测，能够实现全时间段的监测，提高系统对于桥梁的监测全面性和监测安全效果。

33、2、本发明基于采集的信息进行三维建模，同时基于实时采集的载荷以及疲劳程度数据进行实时更新，以便监测人员能够及时了解桥梁使用情况及进行及时处理。

34、3、本发明在各疲劳强度节点都针对性的关联有养护措施，在曲线终点被比较出与比较模板上的匹配点时，将该匹配点关联的养护措施进行显示，以便即使针对桥梁进行养护。

35、4、本发明针对桥梁周围建筑进行三维建模，同时三维模型可视化共享，以便市政工程部门避开桥梁危险区域进行建设。

36、5、本发明采集桥梁位于倒塌范围内的现有建筑使用人员的信息，并在桥梁具有倒塌风险时提前预警，帮助位于危险区域的人员及时避险。