本发明涉及监测，具体涉及智能支座桥梁监测系统。
背景技术：
1、随着大数据分析的发展，在传统桥梁板式橡胶支座中预埋传感器、再通过无线传输、终端接收数据，进行数据分析可以得出桥梁的运行和运营情况。可以针对性及时的对桥梁进行养护或运营调整，防止桥梁因自身质量问题造成危害和运营不合理造成桥梁耐久性下降，但是现有的传感器安装在桥梁箱梁和桥梁支座之间时，极易受外界环境影响，对监测效果产生负面影响，同时，过多的监测数据也会拖累系统的计算速度。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：智能支座桥梁监测系统，包括：
2、采集模块：所述采集模块用于对桥梁的位置和外界环境信息进行监测；
3、处理模块：所述处理模块用于接收从所述采集模块输出的桥梁位置信息和外界环境信息，并对接收到的信息进行简化存储；
4、分析判断模块：所述分析判断模块用于接收从所述处理模块输出的简化信息，通过提取数据特征，对桥梁的支座进行健康评估，得到健康评估信息；
5、执行模块：所述执行模块接收从所述分析判断模块输出的健康评估信息，并对接收到的信息向外输出展示，通过人机交互，对数据进行交换；
6、检测对象：所述检测对象包括桥梁箱梁和桥梁支座；
7、所述采集模块、处理模块、分析判断模块、执行模块和监测对象通过无线电进行数据交互。
8、优选的，所述采集模块包括：
9、位置感应单元：所述位置感应单元用于对桥梁箱梁和桥梁支座之间的传感器安装位置进行感应检测；
10、抗干扰单元：所述抗干扰模块用于缩小外界环境因素对监测数据的影响；
11、所述位置感应单元和抗干扰单元通过无线电连接。
12、优选的，所述位置感应单元包括：
13、轴向行程机构：所述轴向行程机构用于检测桥梁箱梁和桥梁支座之间的空间坐标位置信息；
14、卫星定位机构：所述卫星定位机构用于对桥梁箱梁和桥梁支座进行三维坐标系定位，对桥面的遮挡进行信号放大。
15、优选的，所述轴向行程机构包括角度传感器组件、距离传感器组件、压力传感器组件和冲击传感器组件，所述角度传感器组件用于检测桥梁箱梁和桥梁支座相对于水平面的倾斜角度，所述距离传感器组件用于检测桥梁箱梁和桥梁支座x、y、z三个轴向的直线移动距离，所述压力传感器组件用于检测桥梁箱梁相对桥梁支座的压力，所述冲击传感器组件用于检测桥梁箱梁相对桥梁支座的瞬时压力。
16、优选的，所述卫星定位机构包括坐标转换组件和信号放大组件，所述坐标转换组件通过点云匹配，实时建立桥梁箱梁和桥梁支座的三维坐标系，点云匹配建立三维坐标系的方法如下：
17、若桥梁箱梁和桥梁支座在变换过程中不发生改变，只存在直线移动和轴向旋转，则采用刚性注册算法，首先从点云数据中提取出桥梁箱梁和桥梁支座的三维法向量特征，然后通过特征匹配来估计点云之间的变换，特征匹配通过迭代最近点算法进行，通过反复寻找两个点云之间对应点对，并计算最小化对应点之间的距离误差，逐步优化变换参数实现点云的匹配；
18、优化变换参数的方法如下：
19、采用梯度下降法，基于导数，通过计算目标函数关于变换参数的梯度，然后沿着梯度的反方向逐步更新参数，得到减小目标函数的值，其中：
20、对于一次迭代的一元函数，迭代公式如下：
21、；
22、其中：是第次迭代时的值，是步长，是函数在处的导数；
23、对于多次迭代的多元函数，其中，得带公式如下：
24、；
25、其中，是步长，是函数在处的梯度，梯度是一个向量，其分量分别是函数对各个变量的偏导数；
26、所述信号放大组件用于对位于桥梁箱梁和桥梁支座连接处监测点位信号的放大，所述信号放大组件包括电子放大器、电缆和传感器连接接口，所述电子放大器安装在桥梁箱梁的两侧，所述电缆安装在桥梁箱梁的内部，所述电缆的一端与电子放大器连接，所述电缆的另一端与传感器连接接口连接，所述传感器连接接口位于桥梁箱梁和桥梁支座的连接处，所述传感器连接接口用于连接传感器与电缆。
27、优选的，所述抗干扰单元包括：
28、信号增强机构：所述信号增强机构用于通过图像进行桥面车流量监测和对桥梁箱梁与桥梁支座连接处的图像监控；
29、温湿度冗余机构：所述温湿度冗余机构用于减少外界温湿度对各传感器、桥梁箱梁和桥梁支座的温湿度测量影响，保留余量冗余，在保留余量冗余中，测量数值均为正常，冗余余量温度为常温下±5℃，绝对湿度为，且，其中表示每千克空气中含有的水蒸气克数；
30、流体冗余机构：所述流体冗余机构用于消除外界流体对桥梁箱梁和桥梁支座的影响，保留余量冗余，余量冗余分为空气余量冗余和水体余量冗余，空气余量冗余为风速，且，单位为米/秒，水体余量冗余为在水深，且时，单位为米，水体流量为，且，单位为立方米/秒，在上述余量范围中，外界环境对桥梁箱梁、桥梁支座和各传感器的影响可以忽略不计，属于正常范围。
31、优选的，所述信号增强机构包括摄像头组件，所述摄像头组件用于对桥梁桥箱和桥梁支座连接处进行图像拍摄以及桥面车流量的拍摄；
32、所述温度冗余机构包括温湿度计组件，所述温湿度组件用于测量外界环境的温湿度数据；
33、所述流体冗余组件包括空气感应组件和水体感应组件，所述空气感应组件固定安装在桥梁箱梁和桥梁支座上，用于检测空气数据，所述水体感应组件浸没在水体内部，用于检测水体数据。
34、优选的，所述处理模块包括数据接收整合单元、数据滤波降噪单元和数据存储管理单元，所述数据接收整合单元用于对从所述采集模块输出的数据进行接收整合，得到整合后数据，具体方法如下：
35、采用牛顿法，利用目标函数的二阶导数信息来更新梯度下降法中，五次迭代后的参数，缩短多次迭代后计算二阶导数的复杂过程，牛顿法的迭代公式为：
36、，其中是第次迭代的解，是目标函数在处的值，是目标函数在处的一阶导数；
37、对于多元函数，其中，迭代公式为：，其中，是在处的海森矩阵，是在处的梯度；
38、所述数据滤波降噪单元用于接收从所述数据接收整合单元输出的整合数据，对整合数据进行数据过滤降噪，采用移动平均法，计算数据点及其相邻若干点的平均值，作为该点的平滑值，从而降低噪声的影响，得到轻量化数据，所述数据储存管理单元用于储存管理从所述数据滤波降噪单元输出的轻量化数据。
39、优选的，所述分析判断模块包括特征提取单元、损伤识别单元健康评估单元和模型训练单元，所述特征提取单元通过接收从所述采集模块输出的图像信息和数据信息，并提取出图像特征和数据特征，所述图像特征包括明暗面和轮廓线，所述数据特征包括明暗面和轮廓线区域面积，所述损伤识别单元用于识别桥面、桥梁箱梁和桥梁支座是否存在沉降、倾斜和开裂现象，得到识别数据，所述图像特征、数据特征和识别数据通过无线电进行传输，所述健康评估单元接收从所述损伤识别单元输出的识别数据，根据识别数据对桥面、桥梁箱梁和桥梁支座进行健康评估，得到评估数据，所述模型训练单元接收从所述健康评估单元输出的评估数据，利用评估数据作为参考数据，将参考数据输入ai模型中，进行仿真演示；
40、若桥梁箱梁和桥梁支座在变换过程中形状发生了变形，考虑物体的非刚性形变，则采用非刚性注册算法，将源点云与目标点云进行匹配，基于相干点漂移算法，首先定义一个高斯混合模型来描述点集的分布，然后通过迭代的方式不断更新变换参数，迭代的方式采用上述梯度下降法，使得源点云在变换后的分布与目标点云的分布更加相似，在每次迭代中，通过计算源点云和目标点云之间的相似度，并根据相似度来调整变换参数，如果相似度的差值逐渐增大且无法重合，则模拟变形后的动态演示情况，输出预警信息。
41、优选的，所述执行模块包括报告生成单元、预警报警单元和反馈交互单元，所述报告生成单元用于生成桥梁监测周期报告，设置监测周期为t，t的最小值为一周，可手动设置监测周期，输出纸质报告单和电子报告单，所述预警报警单元用于对桥面车流量及桥梁箱梁和桥梁支座连接处的连接情况进行预警和报警，接收所述分析判断模块输出的健康评估信息，所述反馈交互单元用于反馈桥梁箱梁和桥梁支座的监测信息，通过计算机进行人机交互。
42、本发明的有益效果如下：
43、1.根据每条车道前后量跨智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况，可分析公路桥梁每条车道的超载和超速以及桥梁各车道的车流量情况。
44、2.根据智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况，可分析公路桥梁伸缩缝是否正常运行，伸缩量是否符合标准，伸缩缝的伸缩空间是否有杂物堵塞等问题。
45、3.根据智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况，可分析公路桥梁桥面铺装是否有坑槽裂缝等损伤。
46、4.根据智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况，可分析桥梁桥面运行是否存在超出安全范围的横风，过大的横向风速是否会造成车辆侧向滑移等情况。
47、5.根据智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况，可分析桥梁具体每个支座本身是否存在质量问题，如变形过大、开裂、溃缩、鼓包等损伤。
48、6.根据不同跨径智能支座采集的数据变形量、振动频率和压力情况对比，可分析公路桥梁的每片箱梁是否存在下挠过大，预应力失效以及箱梁与箱梁之间连接湿接缝是否可靠等问题。
49、7.针对以上问题管养单位能利用此系统及时发现修复质量问题避免事故发生，起到预警和养护作用，同时针对性修复减少大规模排查的经济花费，提升经济效益。
1.智能支座桥梁监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述采集模块包括：
3.根据权利要求2所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述位置感应单元包括：
4.根据权利要求3所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述轴向行程机构包括角度传感器组件、距离传感器组件、压力传感器组件和冲击传感器组件，所述角度传感器组件用于检测桥梁箱梁和桥梁支座相对于水平面的倾斜角度，所述距离传感器组件用于检测桥梁箱梁和桥梁支座x、y、z三个轴向的直线移动距离，所述压力传感器组件用于检测桥梁箱梁相对桥梁支座的压力，所述冲击传感器组件用于检测桥梁箱梁相对桥梁支座的瞬时压力。
5.根据权利要求3所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述卫星定位机构包括坐标转换组件和信号放大组件，所述坐标转换组件通过点云匹配，实时建立桥梁箱梁和桥梁支座的三维坐标系，点云匹配建立三维坐标系的方法如下：
6.根据权利要求5所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述抗干扰单元包括：
7.根据权利要求6所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述信号增强机构包括摄像头组件，所述摄像头组件用于对桥梁桥箱和桥梁支座连接处进行图像拍摄以及桥面车流量的拍摄；
8.根据权利要求5所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述处理模块包括数据接收整合单元、数据滤波降噪单元和数据存储管理单元，所述数据接收整合单元用于对从所述采集模块输出的数据进行接收整合，得到整合后数据，具体方法如下：
9.根据权利要求7所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述分析判断模块包括特征提取单元、损伤识别单元健康评估单元和模型训练单元，所述特征提取单元通过接收从所述采集模块输出的图像信息和数据信息，并提取出图像特征和数据特征，所述图像特征包括明暗面和轮廓线，所述数据特征包括明暗面和轮廓线区域面积，所述损伤识别单元用于识别桥面、桥梁箱梁和桥梁支座是否存在沉降、倾斜和开裂现象，得到识别数据，所述图像特征、数据特征和识别数据通过无线电进行传输，所述健康评估单元接收从所述损伤识别单元输出的识别数据，根据识别数据对桥面、桥梁箱梁和桥梁支座进行健康评估，得到评估数据，所述模型训练单元接收从所述健康评估单元输出的评估数据，利用评估数据作为参考数据，将参考数据输入ai模型中，进行仿真演示；
10.根据权利要求9所述的智能支座桥梁监测系统，其特征在于：所述执行模块包括报告生成单元、预警报警单元和反馈交互单元，所述报告生成单元用于生成桥梁监测周期报告，设置监测周期为t，t的最小值为一周，可手动设置监测周期，输出纸质报告单和电子报告单，所述预警报警单元用于对桥面车流量及桥梁箱梁和桥梁支座连接处的连接情况进行预警和报警，接收所述分析判断模块输出的健康评估信息，所述反馈交互单元用于反馈桥梁箱梁和桥梁支座的监测信息，通过计算机进行人机交互。
