一種基於遠程專家服務預警服務管理系統的製作方法

2023-06-10 02:18:06 3

專利名稱：一種基於遠程專家服務預警服務管理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及交通管理領域，特別是主要面向公路上的橋梁、海、河流上的橋梁監測 的一種基於遠程專家服務預警服務管理系統。
背景技術：
隨著科學技術的進步和交通事業的發展，橋梁在國民經濟和社會生活中起著舉足 輕重的作用。因此橋梁的安全可靠性、耐久性和適用性也日漸受關注和重視。過於超前的 設計、不成熟的材料與施工技術，設計、建設、管理的、嚴重滯後等，使一大批橋梁存在先天 的結構性缺陷；嚴重的超載、超負荷、超壽命使用，導致結構各部分在遠沒有達到設計年限 就產生不同程度的損傷和劣化、縮短了橋梁的壽命。近年內頻繁發生橋梁跨蹋事故。現有 的橋梁健康監測系統只是關心於受荷橋梁本身監測，數據分析滯後，起不到預警功能，對於 實時在線分析橋梁健康狀況的研究還處於起步階段。目前監測橋梁系統主要針對特殊特大型橋梁，懸索和斜拉橋；其大多存在以下不 足建康系統造價高，運營成本高，系統通用性差，傳感器故障率高，維護成本高；數據存儲 量大，分析能力差，利用率低；只是對橋梁時行監測，管理功能低；沒有對橋梁進行全面的、 各種運營狀態下的分析；由於對事物本質認識不足，沒有實現定量化管理.造成結論等不 明確；軟體架構和思想不夠先進；只是單個橋梁進行設計，沒有實現橋梁數控中心式管理。

發明內容
本發明的目的是提供一種基於遠程專家服務預警服務管理系統，克服了上述產品 的不足。本發明的目的是通過以下技術方案來實現一種基於遠程專家服務預警服務管理系統，是基於混合ARQ混合自動重複請求技 術的傳感器，對橋梁進行分組數據採集；採用國際先進的M2M技術監測智能傳感器設備之 間信息，監測信息通過無線數位化遠程傳輸；終端採集器通過終端遠程傳輸協議和智能網 絡平臺對監測信息進行雙向數據傳輸；將終端採集器採集的數據與專家服務系統建立的橋 梁設計和非設計小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫信息進行對比，並根據對比結 果進行評估、處理；根據橋梁的狀況與監控信息的對比評估結果，進行預警；當監測數據出 現異常或報警級別較高時，系統會自動發送信息至專家，專家會及時給出相應的處理意見 和措施，實現信息及時動態管理。其工作流程為(1)將各種傳感器部署在橋梁的關鍵位置，通過人工和導入操作採集橋梁的各種 基礎數據，採集的數據包括行政識別數據、結構技術數據、最近技術狀況評定、經常檢查數 據、定期檢查數據、特殊檢查數據，通過M2M的嵌入式設備將數據智能進行處理；(2)將智能傳感器採集橋梁的應變、加速度、溫度及圖像數據採用數傳模塊將實時 發送至基站，基站將數據通過GPRS或CDMA將數據傳送至伺服器，伺服器將數據進行多元化數據處理，其方式為使用高性能伺服器對傳感器採集的數據進行分類梳理、計算、過濾、清 洗、保存，並且根據計算模型生成各種計算維度的分析報表，作為分析橋梁健康狀況的數據 輔助。(3)建立非設計荷載作用下橋梁的受力和安全狀態資料庫與相應的預警級別，為 智能分析橋梁健康狀況提供數據依據；根據專家服務知識庫對橋梁狀態數據進行模式比對 和分析計算，並且得到橋梁的狀態分析結果；採用專家判斷、模式識別的人工智慧系統進行 判斷，對橋梁的狀態級別進行評估，為管理者提供數據輔助。所述專家服務知識庫是根據各種橋梁檢測狀態數據及國家橋梁道路養護規範建 立並且融合了人工智慧算法-線性線性回歸等數據挖掘算法建立的數據模型。(4)系統根據專家服務知識庫進行分析得到的結果，對於設定級別的橋梁進行報 警，並且給出報警的分析報告。(5)系統根據橋梁的健康狀態數據、橋梁所在道路行政等級、交通量、繞行增加距 離等數據為用戶提供了 「多橋梁維修排序」、「橋梁維修檢查計劃」和「橋梁養護報告」的輸 出，並根據用戶錄入的各項數據自動生成各年度養護報告。(6)系統根據施工方案和施工計劃中的內容，確定先進合理、安全可靠的施工方 法；進行工程造價和各種價格、費用的分析和累計計算，覆核及審核，最後輸出編制說明。所述數傳模塊採用終端遠程傳輸協議，使用MTMP協議封裝靜載、動載測量傳感器 相關數據標準及數據傳輸效驗機制，作為數據傳輸的終端通訊協議；所述數據傳輸方式為 分組數據傳輸，是採用混合自動重複請求處理工藝進行傳輸的，保證數據傳輸的穩定、完 整、統一。所述智能傳感器採集傳輸設備採用防水、防高溫、防低溫處理工藝。所述專家服務體系是基於^aS模式的工藝，為橋梁健康的數據評估提供應用服 務。一種基於遠程專家服務預警服務管理系統，包括橋梁管理子系統、健康監測子系 統、評價決策子系統、維修計劃子系統、經費決策子系統和專家支持系統，所述橋梁管理子 系統與健康監測子系統相通，健康監測子系統與評價決策子系統相通，評價決策子系統分 別連接維修計劃子系統、經費決策子系統；橋梁管理子系統、評價決策子系統、維修計劃子 系統和經費決策子系統通過數傳模塊分別連接專家支持系統。所述橋梁管理子系統包括加速度採集器、溫度採集器、應變力採集器、圖像採集 器，通過橋梁管理子系統對橋梁進行元素劃分，建立基礎資料庫，以系統論思想對橋梁進行 動態管理，該系統包括行政識別數據存儲、結構技術數據存儲、最近技術狀況評定。所述健康監測子系統包括無線傳輸器、無線接收器、數據接收維護器和數據處理 器，所述無線傳輸器分別連接橋梁管理子系統的加速度採集器、溫度採集器、應變力採集器 和圖像採集器，無線傳輸器通過終端遠程傳輸方式接通無線接收器，無線接收器連接在數 據接收維護器上，所述數據接收維護器連接數據處理器，數據處理器採用數據挖掘技術對 接收到的數據進行分析、處理並作出評估報告；所述橋梁管理子系統健康監測子系統採用 智能傳感器監測橋梁健康狀況以連續自動監測技術為主導，以自動採樣和被動式吸收採樣 基礎，以M2M技術為輔助的技術路線，其具體操作包括數據自動採集、數據儲存管理與查 詢、數據處理與傳輸、數據可視化處理、健康等級分析、服務水準安全報警、健康與安全評估、遠程專家會診、橋梁評定。所述評價決策子系統主要針對建康系統中得到橋梁的狀況，通行能力、承載能力 和耐久性等重要參數進行全局統籌考慮，制定橋梁的重大重大決策例，為決策提供分析報 告和評估報告。所述維修計劃子系統是根據全線橋梁的監測數據得到橋梁的運營狀況、特點及擬 投入經費情況，制定詳細可行的維修計劃，系統將維修計劃、經費決策功能融入產品中，其 具體操作為通過先進的資料庫存儲技術、數據傳輸等技術構成高效的維修計劃制定系統， 自動制定維修工作計劃評價報告，並且在每個計劃中的裡程碑進行質量監控即流程監控。所述經費決策子系統對制定的維修計劃的各項經費進行統計分析，經費決策子系 統使用科學的預算機制，對橋梁養護經費進行評估，並生成各類報告，為管理者提供橋梁必 要的關鍵數據，為制定預算人員提供準確數據。所述終端遠程傳輸協議包括傳輸協議管理模塊、數據發送模塊和數據接收模塊， 所述數據發送模塊包括數據效驗和數據傳輸，所述數據接收模塊包括數據效驗和數據接 收。所述專家服務知識庫是採用橋梁非設計荷載小概率狀態結構受力狀態模型數據 庫，建立橋梁健康狀況知識庫為智能分析橋梁健康狀況提供數據依據；橋梁設計和非設計 小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫的建立是結合中國實際超載和車輛組合情況， 建立非設計荷載作用下橋梁的受力和安全狀態資料庫與相應的預警級別，其具體操作為 計算和處理的橋梁狀態數據，採用專家判斷、模式識別的人工智慧系統在專家資料庫中進 行分析，對橋梁的狀態級別進行評估，為管理者提供數據輔助。所述遠程協同智能預警是根據橋梁的狀況建立與監控信息對應的預警機制；根據 橋梁的一般評定、適應性評定的各種因素及預設的評定標準對橋梁進行預警處理，並生成 預警報告；一般評定是依據橋梁定期檢查資料，通過對橋梁各部件技術狀況的綜合評定，確 定橋梁的技術狀況等級，提出各類橋梁的養護措施；適應性評定包括承載率評定、通行能力寸。所述專家支持系統是當數據出現異常時和報警級別較高時，系統會自動發送信息 至專家，專家會及時給出相應的處理意見和措施，實現信息及時動態管理。本發明所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的有益效果為完整、統一、集 中管理橋梁數據，建立實時監控、處理的運行機制；橋梁數據傳輸連貫、統一、穩定、準確； 任何時間做到數據的暢通性和監管的無盲點；實時在線集中調度、採集橋梁結構體各個傳 感器採集的構件脈衝信息，綜合匯總形成自適應調和編碼，以便於橋梁數據完整傳輸；MaS 模式的專家服務系統提供橋梁健康診斷；遠程協同智能預警管理有效保護橋梁安全；專家 在線支持能夠及時為橋梁提供意見和養護處理措施。養護成本降低、社會、經濟效益好，具 有較大的應用前景，節省人力物力與財力，延長橋梁使用壽命，改善高速公路行駛條件，行 車暢通、平穩、舒適，確保道路的安全與穩定，提高高速公路路面的養護和建設水平。


圖1是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的結構示意圖；圖2是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的數據處理原理圖；圖3是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的原理圖；圖4是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的終端遠程傳 輸協議原理圖；圖5是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的專家服務知 識庫建立原理圖；圖6是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的遠程協同智 能預警原理圖；圖7是本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的專家支持系 統原理圖。圖中1、橋梁管理子系統；2、健康監測子系統；3、評價決策子系統；4、維修計劃子 系統；5、經費決策子系統；6、專家支持系統；7、數傳模塊；8、加速度採集器；9、溫度採集器； 10、應變力採集器；11、圖像採集器；12、無線傳輸器；13、無線接收器；14、數據接收維護器； 15、數據處理器；16、傳輸協議管理模塊；17、數據發送模塊；18、數據接收模塊；19、數據效 驗；20、數據傳輸；21、數據效驗；22、數據接收。
具體實施例方式本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，是基於混合ARQ混合 自動重複請求技術的傳感器，對橋梁進行分組數據採集；採用國際先進的M2M技術監測智 能傳感器設備之間信息，監測信息通過無線數位化遠程傳輸；終端採集器通過終端遠程傳 輸協議和智能網絡平臺對監測信息進行雙向數據傳輸；將終端採集器採集的數據與專家服 務系統建立的橋梁設計和非設計小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫信息進行對 比，並根據對比結果進行評估、處理；根據橋梁的狀況與監控信息的對比評估結果，進行預 警；當監測數據出現異常或報警級別較高時，系統會自動發送信息至專家，專家會及時給出 相應的處理意見和措施，實現信息及時動態管理。其工作流程為(1)將各種傳感器部署在橋梁的關鍵位置，通過人工和導入操作採集橋梁的各種 基礎數據，採集的數據包括行政識別數據、結構技術數據、最近技術狀況評定、經常檢查數 據、定期檢查數據、特殊檢查數據，通過M2M的嵌入式設備將數據智能進行處理；(2)將智能傳感器採集橋梁的應變、加速度、溫度及圖像數據採用數傳模塊將實時 發送至基站，基站將數據通過GPRS或CDMA將數據傳送至伺服器，伺服器將數據進行多元化 數據處理，其方式為使用高性能伺服器對傳感器採集的數據進行分類梳理、計算、過濾、清 洗、保存，並且根據計算模型生成各種計算維度的分析報表，作為分析橋梁健康狀況的數據 輔助。(3)建立非設計荷載作用下橋梁的受力和安全狀態資料庫與相應的預警級別，為 智能分析橋梁健康狀況提供數據依據；根據專家服務知識庫對橋梁狀態數據進行模式比對 和分析計算，並且得到橋梁的狀態分析結果；其中，專家服務知識庫是根據各種橋梁檢測狀 態數據及國家橋梁道路養護規範建立並且融合了人工智慧算法-線性線性回歸等數據挖 掘算法建立的數據模型。採用專家判斷、模式識別的人工智慧系統進行判斷，對橋梁的狀態級別進行評估，為管理者提供數據輔助。(4)系統根據專家服務知識庫進行分析得到的結果，對於設定級別的橋梁進行報 警，並且給出報警的分析報告。(5)系統根據橋梁的健康狀態數據、橋梁所在道路行政等級、交通量、繞行增加距 離等數據為用戶提供了 「多橋梁維修排序」、「橋梁維修檢查計劃」和「橋梁養護報告」的輸 出，其中養護報告模塊可根據用戶錄入的各項數據自動生成各年度養護報告。(6)系統根據施工方案和施工計劃中的內容，確定先進合理、安全可靠的施工方 法；進行工程造價和各種價格、費用的分析和累計計算，覆核及審核，最後輸出編制說明。所述數傳模塊採用終端遠程傳輸協議，使用MTMP協議封裝靜載、動載測量傳感器 相關數據標準及數據傳輸效驗機制，作為數據傳輸的終端通訊協議；所述數據傳輸方式為 分組數據傳輸，是採用混合自動重複請求處理工藝進行傳輸的，保證數據傳輸的穩定、完 m締——ιΤ^. Λ ^jUO所述智能傳感器採集傳輸設備採用防水、防高溫、防低溫處理工藝。所述專家服務體系是基於^aS模式的工藝，為橋梁健康的數據評估提供應用服 務。如圖1-3所示，本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，包括 橋梁管理子系統1、健康監測子系統2、評價決策子系統3、維修計劃子系統4、經費決策子系 統5和專家支持系統6，所述橋梁管理子系統1與健康監測子系統2相通，橋梁管理子系統 1通過數傳模塊7可將監測到的橋梁信息傳遞到健康監測子系統2，健康監測子系統2與評 價決策子系統3相通，評價決策子系統3分別連接維修計劃子系統4、經費決策子系統5 ；橋 梁管理子系統1、評價決策子系統3、維修計劃子系統4和經費決策子系統5通過數傳模塊 7分別連接專家支持系統6，專家支持系統6根據接收到的數據可對橋梁的維護及建設作出 建議。所述橋梁管理子系統1包括加速度採集器8、溫度採集器9、應變力採集器10、圖像 採集器11，通過加速度採集器8、溫度採集器9、應變力採集器10、圖像採集器11可分別監 測橋梁的應變、加速度、溫度及圖像數據；通過橋梁管理子系統1對橋梁進行元素劃分，建 立基礎資料庫，以系統論思想對橋梁進行動態管理，該系統包括行政識別數據存儲；結構 技術數據存儲；最近技術狀況評定(經常性檢查、定期性檢查、特殊檢查)。所述健康監測子系統2包括無線傳輸器12、無線接收器13、數據接收維護器14和 數據處理器15，所述無線傳輸器12分別連接橋梁管理子系統1的加速度採集器8、溫度採 集器9、應變力採集器10和圖像採集器11，無線傳輸器12通過終端遠程傳輸方式接通無線 接收器13，無線接收器13連接在數據接收維護器14上，所述數據接收維護器14連接數據 處理器15，數據處理器15採用數據挖掘技術對接收到的數據進行分析、處理並作出評估報 告；所述橋梁管理子系統健康監測子系統2採用智能傳感器監測橋梁健康狀況以連續自動 監測技術為主導，以自動採樣和被動式吸收採樣基礎，以M2M技術為輔助的技術路線，其具 體操作為1、數據自動採集，該功能包括1)傳感器布置與編碼圖；幻傳感器參數調試參數 設置、採樣設置與控制；幻傳感器參數採集溫度傳感器、風速傳感器、動態地坪、加速度傳 感器、位移傳感器、應變傳感器、裂縫傳感器、測力傳感器、視頻傳感器等。8
2、數據儲存管理與查詢。3、數據處理與傳輸數據修正、信號處理小波分析、HHT模態分析、幅值分析、頻譜 分析、頻響分析、倒譜分析、時域分析等。4、數據可視化信號曲線圖、效果顯示控制設置。5、健康等級分析原設計檢算、現況檢算汽車荷載、溫度荷載、持久狀況和短期 狀況應力、持久狀況正常使用極限狀態、持久狀況承載能力極限狀況、有限元模型計算結果 以立體圖和波形圖展現，各種工作狀態、報警值、橋梁對應的參數。6、服務水準安全報警報警信息管理、狀態控制、處理方案。7、健康與安全評估趨勢判定、狀態判定、綜合評估、壽命評測；評估結果專家評 估報告、處理措施、維修建議。8、遠程專家會診協助進行評定結果的審核；健康與安全的評估；協助監測系統。9、橋梁評定，包括一般評定；適應性評定承載率評定、通行能力等；評定結果 養護對策。所述評價決策子系統3主要針對建康系統中得到橋梁的狀況，通行能力、承載能 力和耐久性等重要參數進行全局統籌考慮；制定橋梁的重大重大決策例，為決策提供分析 報告和評估報告。所述維修計劃子系統4是根據全線橋梁的監測數據得到橋梁的運營狀況、特點及 擬投入經費情況，制定詳細可行的維修計劃，系統將維修計劃、經費決策功能融入產品中， 其具體操作為通過先進的資料庫存儲技術、數據傳輸等技術構成高效的維修計劃制定系 統，自動制定維修工作計劃評價報告，並且在每個計劃中的裡程碑進行質量監控即流程監 控。所述經費決策子系統5對制定的維修計劃的各項經費進行統計分析，經費決策子 系統5使用科學的預算機制，對橋梁養護經費進行評估，並生成各類報告，為管理者提供橋 梁必要的關鍵數據，為制定預算人員提供準確數據。如圖4所示，所述終端遠程傳輸協議包括傳輸協議管理模塊16、數據發送模塊17 和數據接收模塊18，所述數據發送模塊17包括數據效驗19和數據傳輸20，所述數據接收 模塊18包括數據效驗21和數據接收22 ；所述傳輸協議管理模塊16將數據發送模塊17內 的數據文件經數據效驗19效驗後，通過數據傳輸20進行傳遞，同時數據接收模塊18內的 數據接收22進行接收，並通過數據效驗21後保存即可。如圖5所示，所述專家服務知識庫是採用橋梁非設計荷載小概率狀態結構受力狀 態模型資料庫，建立橋梁健康狀況知識庫為智能分析橋梁健康狀況提供數據依據；橋梁設 計和非設計小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫的建立是結合中國實際超載和車 輛組合情況，建立非設計荷載作用下橋梁的受力和安全狀態資料庫與相應的預警級別，其 具體操作為計算和處理的橋梁狀態數據，採用專家判斷、模式識別的人工智慧系統在專家 資料庫中進行分析，對橋梁的狀態級別進行評估，為管理者提供數據輔助。如圖6所示，所述遠程協同智能預警是根據橋梁的狀況建立與監控信息對應的預 警機制；根據橋梁的一般評定、適應性評定的各種因素及預設的評定標準對橋梁進行預警 處理，並生成預警報告；一般評定是依據橋梁定期檢查資料，通過對橋梁各部件技術狀況的 綜合評定，確定橋梁的技術狀況等級，提出各類橋梁的養護措施；適應性評定包括承載率評定、通行能力等，適應性評定包括以下內容依據橋梁定期及特殊檢查資料、結合試驗與結 構受力分析、評定橋梁的實際承載能力、通行能力、抗洪能力，提出橋梁養護、改造方案。根 據評定的結果，作出相應的養護對策，其操作為根據橋梁一般評定結果，橋梁技術狀況評 定等級分為一類、二類、三類、四類、五類，一類橋梁進行正常保養；二類橋梁需進行小修； 三類橋梁需進行中修，酌情進行交通管制；四類橋梁需進行大修或改造，及時進行交通管 制，如限載、限速通過，當缺損較嚴重時應及時關閉交通；五類橋梁需要進行改建或重建，及 時關閉交通。對在橋梁檢查過程中發現梁、拱、墩臺裂縫超過規範最大限值規定時應進行修 補或加固，以保證結構的耐久性。如圖7所示，所述專家支持系統6，當數據出現異常時和報警級別較高時。系統會 自動發送信息至專家，專家會及時給出相應的處理意見和措施，實現信息及時動態管理；其 具體操作為通過無線傳輸將數據圖表傳輸到專家的客戶機上，專家根據橋梁狀況數據作 出判斷；系統根據橋梁現狀數據及專家評定結果進行綜合，最後得到可供管理人員參考的 健康狀態評估表；根據遠程傳輸得到的監測報告，專家通過自己客戶機作業系統監測功能 及查詢細節報告數據，從而協助監測橋梁，一旦發現問題，即可進行上報通知養護單位進行 處理。本發明實施例所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統的具體實施方式
為1)現場勘查橋梁當前狀況，並將橋梁的行政識別數據、結構技術數據、歷史檢查數 據以及最近技術狀況輸入系統。2)根據橋梁的構造、交通特徵、周圍環境制定安裝施工計劃。3)安裝傳感器傳輸設備及電源管理系統。4)採集1日車輛通過數據，傳輸入系統並進行計算處理。5)根據橋梁數據構建專家知識庫模型。6)系統自動採用模式識別技術和智能分析技術判定橋梁的安全等級及做出評估 報告及相關預警。7)根據橋梁評估報告以及系統參數，系統自動生成維修計劃。8)專家根據數據報告和橋梁道路養護規範給橋梁評級、打分並出具建議。相關技 術參數無線加速度(振動)傳感器節點三軸，頻響(_3dB)X，Y軸300Hz，Z軸150Hz，量 程士2g，3g，6g，10g，軟體可編程選擇，2M存儲器，100米可視距離，可選內、外置天線。無線 加速度(振動)傳感器節點使用簡單方便，極大地節約了測試中由於反覆布設有線數據採 集設備而消耗的人力和物力。廣泛應用于振動加速度數據採集和工業設備在線監測。節點 結構緊湊，體積小巧，由電源模塊、採集處理模塊、無線收發模塊組成，內置加速度傳感器， 封裝在PPS塑料外殼內。每個節點的最高採樣率可設置為4KHz，每個通道均設有抗混疊低通濾波器。採集 的數據既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節點內置的2M數據存儲器內，保證了 採集數據的準確性。節點的空中傳輸速率可以達到250KBPS，有效室外通訊距離可達lKm。 節點設計有專門的電源管理軟硬體，在實時不間斷傳輸情況下，節點功耗僅30mA，使用內置 的可充電電池，可連續測量18小時。可選擇帶有USB接口的節點，既可以通過USB接口對 節點充電，也可快速地把存儲器內的數據下載到計算機裡面。
本產品適合於長期振動監測，按可設定的時間間隔發送振動加速度值，速度等值。 具有超低功耗，按分鐘為單位的間隔發射，普通電池可以工作數年之久，大大減少了無線傳 感器網絡的維護時間。無線應變傳感器節點獨立4通道，量程士 15000 μ ε，測量精度0. 1 % red士2μ ε，輸入l/4(120，;350，lkQ選一)，半橋，全橋自動切換，端子輸入接口，士 100% 量程範圍自動平衡，20點/秒，2M存儲器，可選內、外置天線。無線應變(遙測)傳感器節 點使用簡單方便，極大地節約了測試中由於反覆布設有線數據採集設備而消耗的人力和物 力，無線數位訊號傳輸方式消除了長電纜傳輸帶來的噪聲幹擾，整個測量系統具有極高的 測量精度和抗幹擾能力。無線傳感器節點可以組成龐大的無線傳感器網絡，支持上千個測 點同時進行大型結構試驗。廣泛應用於橋梁、建築物、飛機、船舶、車輛等結構靜力測試，疲 勞測試，載荷實驗等。節點結構緊湊，體積小巧，由電源模塊、採集處理模塊、無線收發模塊組成，封裝在 PPS塑料外殼內。節點每個通道內置有獨立的高精度120-1000 Ω橋路電阻和放大調理電 路，可以方便地由軟體自動切換選擇1/4橋，半橋，全橋測量方式，兼容各種類型的橋路傳 感器，比如應變，載荷，扭矩，位移，加速度，壓力等。節點同時支持2線和3線輸入方式，橋 路自動配平。採集的數據既可以實時無線傳輸至計算機，也可以存儲在節點內置的2Μ數據 存儲器，保證了採集數據的準確性。節點的空中傳輸速率可以達到250Κ BPS，有效室外通 訊距離可達lKm。節點設計有專門的電源管理軟硬體，在實時不間斷傳輸情況下，節點功耗 僅30mA，使用內置的可充電電池，可連續測量十幾個小時。您既可以通過USB接口對節點充 電，也可以快速地把存儲器內的數據下載到計算機裡面。以上所述的實施例，只是本發明較優選的具體實施方式
的一種，本領域的技術人 員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換，都應包含在本發明技術方案的保護範 圍內。
權利要求
1.一種基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於是基於混合ARQ混合自動 重複請求技術的傳感器，對橋梁進行分組數據採集；採用M2M技術監測智能傳感器設備之 間信息，監測信息通過無線數位化遠程傳輸；終端採集器通過終端遠程傳輸協議和智能網 絡平臺對監測信息進行雙向數據傳輸，將終端採集器採集的數據與專家服務系統建立的橋 梁設計和非設計小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫信息進行對比，並根據對比結 果進行評估、處理；根據橋梁的狀況與監控信息的對比評估結果，進行預警；當監測數據出 現異常或報警級別較高時，系統會自動發送信息至專家，專家會及時給出相應的處理意見 和措施，實現信息及時動態管理；其工作流程為(1)將各種傳感器部署在橋梁的關鍵位置，通過人工和導入操作採集橋梁的各種基礎 數據，通過M2M的嵌入式設備將數據智能進行處理；(2)將智能傳感器採集橋梁數據，採用數傳模塊將實時發送至基站，基站將數據通過 GPRS或CDMA將數據傳送至伺服器，伺服器將數據進行多元化數據處理；(3)建立非設計荷載作用下橋梁的受力和安全狀態資料庫與相應的預警級別，為智能 分析橋梁健康狀況提供數據依據；根據專家服務知識庫對橋梁狀態數據進行模式比對和分 析計算，並且得到橋梁的狀態分析結果；採用專家判斷、模式識別的人工智慧系統進行判 斷，對橋梁的狀態級別進行評估，為管理者提供數據輔助；(4)系統根據專家服務知識庫進行分析得到的結果，對於設定級別的橋梁進行報警，並 且給出報警的分析報告；(5)系統根據橋梁的健康狀態數據、橋梁所在道路行政等級、交通量、繞行增加距離等 數據為用戶提供了「多橋梁維修排序」、「橋梁維修檢查計劃」和「橋梁養護報告」的輸出，並 根據用戶錄入的各項數據自動生成各年度養護報告；(6)系統根據施工方案和施工計劃中的內容，確定先進合理、安全可靠的施工方法；進 行工程造價和各種價格、費用的分析和累計計算，覆核及審核，最後輸出編制說明。
2.根據權利要求1所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所述數 傳模塊採用終端遠程傳輸協議，使用MTMP協議封裝靜載、動載測量傳感器相關數據標準及 數據傳輸效驗機制，作為數據傳輸的終端通訊協議；所述數據傳輸方式為分組數據傳輸，是 採用混合自動重複請求處理工藝進行傳輸的；所述終端遠程傳輸協議包括傳輸協議管理模 塊、數據發送模塊和數據接收模塊，所述數據發送模塊包括數據效驗和數據傳輸，所述數據 接收模塊包括數據效驗和數據接收。
3.根據權利要求1所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於包括橋 梁管理子系統、健康監測子系統、評價決策子系統、維修計劃子系統、經費決策子系統和專 家支持系統，所述橋梁管理子系統與健康監測子系統相通，健康監測子系統與評價決策子 系統相通，評價決策子系統分別連接維修計劃子系統、經費決策子系統；橋梁管理子系統、 評價決策子系統、維修計劃子系統和經費決策子系統通過數傳模塊分別連接專家支持系 統。
4.根據權利要求1或3所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述橋梁管理子系統包括加速度採集器、溫度採集器、應變力採集器、圖像採集器，通過橋梁 管理子系統對橋梁進行元素劃分，建立基礎資料庫，以系統論思想對橋梁進行動態管理，該 系統包括行政識別數據存儲、結構技術數據存儲、最近技術狀況評定。
5.根據權利要求1或3所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述健康監測子系統包括無線傳輸器、無線接收器、數據接收維護器和數據處理器，所述無線 傳輸器分別連接橋梁管理子系統的加速度採集器、溫度採集器、應變力採集器和圖像採集 器，無線傳輸器通過終端遠程傳輸方式接通無線接收器，無線接收器連接在數據接收維護 器上，所述數據接收維護器連接數據處理器，數據處理器採用數據挖掘技術對接收到的數 據進行分析、處理並作出評估報告。
6.根據權利要求1或2所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述評價決策子系統主要針對建康系統中得到橋梁的狀況，通行能力、承載能力和耐久性等 重要參數進行全局統籌考慮，制定橋梁的重大重大決策例，為決策提供分析報告和評估報生1=1 O
7.根據權利要求1或2所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述維修計劃子系統是根據全線橋梁的監測數據得到橋梁的運營狀況、特點及擬投入經費情 況，制定詳細可行的維修計劃，系統將維修計劃、經費決策功能融入產品中。
8.根據權利要求1或2所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述經費決策子系統對制定的維修計劃的各項經費進行統計分析，經費決策子系統使用科學 的預算機制，對橋梁養護經費進行評估，並生成各類報告，為管理者提供橋梁必要的關鍵數 據，為制定預算人員提供準確數據。
9.根據權利要求1或2所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述專家服務知識庫是採用橋梁非設計荷載小概率狀態結構受力狀態模型資料庫，建立橋梁 健康狀況知識庫為智能分析橋梁健康狀況提供數據依據。
10.根據權利要求1或2所述的基於遠程專家服務預警服務管理系統，其特徵在於所 述遠程協同智能預警是根據橋梁的狀況建立與監控信息對應的預警機制；根據橋梁的一般 評定、適應性評定的各種因素及預設的評定標準對橋梁進行預警處理，並生成預警報告。
全文摘要
本發明涉及一種基於遠程專家服務預警服務管理系統，是基於混合ARQ混合自動重複請求技術的傳感器，對橋梁進行分組數據採集；採用M2M技術監測智能傳感器設備之間信息，監測信息通過無線數位化遠程傳輸；終端採集器通過終端遠程傳輸協議和智能網絡平臺對監測信息進行雙向數據傳輸，將終端採集器採集的數據與專家服務系統建立的橋梁設計和非設計小概率狀態有限元計算結構受力模擬資料庫信息進行對比，並根據對比結果進行評估、處理；根據橋梁的狀況與監控信息的對比評估結果，進行預警；當監測數據出現異常或報警級別較高時，系統會自動發送信息至專家，專家會及時給出相應的處理意見和措施，實現信息及時動態管理。
文檔編號G08B21/00GK102044127SQ20091020481
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月14日 優先權日2009年10月14日
發明者冀宏, 吳易, 宋勤, 張廣濤, 張永彬, 王光明, 王大慶, 王暄, 王濤, 趙玉才, 郭曉妮, 陳磊, 高巖 申請人:中冶(北京)交通科技發展有限公司