本發(fā)明屬于水運工程中高樁碼頭損傷檢測技術領域，特別涉及一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置及其使用方法。

背景技術：

隨著使用年限的增長，碼頭的損傷問題已經無法忽略，病態(tài)的高樁碼頭已成為我國國民經濟的重大隱患，因此需要定期利用損傷檢測儀器來判斷高樁碼頭結構的安全狀況。目前碼頭基樁往往設計成較高的圓形或方形柱子形狀，傳感器大都通過人力用膠水直接粘接到碼頭基樁上，并且由于港口現(xiàn)場環(huán)境等影響，工作效率十分低下，并且十分不方便。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置及其使用方法，將遠程遙控的智能真空負壓小車作為傳感器的搭載工具，根據(jù)傳感器的優(yōu)化布置方式，代替人力將傳感器布置在優(yōu)化測點上，使得傳感器布置更加高效，布置位置更加精確，傳感器與基樁的接觸更加緊密，方便快捷地采集振動數(shù)據(jù)，為準確地判斷碼頭基樁損傷狀況提供依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置，包括小車，所述小車包括有若干節(jié)車廂，每節(jié)車廂上均設置有傳感器運行軌道9，相鄰的車廂之間通過柔性關節(jié)4連接，每節(jié)車廂的底部為小車底盤3，每節(jié)車廂內安裝有風機系統(tǒng)2，風機系統(tǒng)2內設置有兩組風機葉輪1，風機葉輪1旋轉將車廂內的空氣排出，小車底部的空氣不斷地補充到風機系統(tǒng)2內，車廂內部產生瞬時真空，形成負壓差，壓差作用使小車吸附在碼頭基樁上；每節(jié)傳感器運行軌道9上均設置有傳感器停放槽位7，所述傳感器停放槽位7內安裝無線傳感器5，無線傳感器5在傳感器運行軌道9上布置的卡槽內運動，所述傳感器停放槽位7上還設置有電池8，電池8為無線傳感器5供電，所述小車的車頭端部安裝有微電腦控制系統(tǒng)10，所述微電腦控制系統(tǒng)10通過網絡與地面控制器通信，地面控制器通過微電腦控制系統(tǒng)10控制小車運動，微電腦控制系統(tǒng)10控制無線傳感器5運動。

進一步的，所述微電腦控制系統(tǒng)10包括信號發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊和傳感器控制模塊，無線傳感器5采集的數(shù)據(jù)通過信號發(fā)射模塊傳遞至地面控制器，地面控制器發(fā)送的檢測點位置數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接收模塊接收后，控制小車至相應位置后，經傳感器控制模塊控制無線傳感器5至檢測點位置。

進一步的，所述小車包括有首、中、尾三節(jié)車廂，首節(jié)車廂的一端連接小車車頭，首節(jié)車廂的另一端通過一個柔性關節(jié)4連接中節(jié)車廂的一端，中節(jié)車廂的另一端通過一個柔性關節(jié)4連接尾節(jié)車廂的一端。

進一步的，所述小車包括首、中、尾三個傳感器停放槽位7，其中一個傳感器停放槽位7位于首節(jié)車廂的頭部，一個傳感器停放槽位7位于中節(jié)車廂的中部，一個傳感器停放槽位7位于尾節(jié)車廂的尾部。

進一步的，所述小車的車頭上安裝有攝像頭6，所述攝像頭6與地面控制器無線通信。

進一步的，所述風機葉輪1連接有電機，所述電機連接電池8。

進一步的，所述底盤3采用形狀記憶合金制成。

進一步的，所述小車底部設置有若干組車輪。

一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟1、將待檢測碼頭的三維坐標信息輸入地面控制器；

步驟2、在地面控制器根據(jù)有效獨立法計算，確定最優(yōu)測點的坐標點；

步驟3、將計算所得測點位置輸入小車的微電腦控制系統(tǒng)10中，小車自動定位到測點群的位置；

步驟4、到達測點群附近，小車停止運動，微電腦控制系統(tǒng)10驅動無線傳感器5自傳感器停放槽位7通過運行軌道9運動至已確定的優(yōu)化測點的位置，以小車車頭為基準測點，開始進行數(shù)據(jù)采集；

步驟5、下一次數(shù)據(jù)采集，車頭基準測點不動，無線傳感器5通過運行軌道9的移動重新定位到新的優(yōu)化測點位置，開始進行數(shù)據(jù)采集。

步驟6、重復步驟5直到測點群位置改變，則根據(jù)新的測點群位置坐標，重復步驟2-5。

進一步的，所述小車運動及數(shù)據(jù)采集的過程中，攝像頭6將其拍攝的圖像實時傳遞至地面控制器。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明利用一種基于無損動力理論的高樁碼頭樁基損傷檢測的模態(tài)分析測點布置的優(yōu)化方法，通過與智能手段—智能真空負壓小車相結合，達到傳感器的優(yōu)化布置，以智能搭載裝備代替人力，利用遠程遙控的智能真空負壓小車搭載碼頭基樁損傷檢測儀器傳感器，根據(jù)傳感器的優(yōu)化布置方法，代替人力將傳感器布置在優(yōu)化測點上，使得傳感器布設更加高效便捷，布設位置更加精確。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明智能小車俯視圖；

圖3是本發(fā)明的局部結構示意圖；

圖4是本發(fā)明中風機系統(tǒng)的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明中槽位的橫截面圖；

圖6是本發(fā)明的仰視圖；

圖7是本發(fā)明中微電腦控制系統(tǒng)的模塊框圖；

圖8是本發(fā)明的信號傳導圖；

圖9是本發(fā)明在基樁上的運行模擬圖；

其中：1-風機葉輪，2-風機系統(tǒng)，3-底盤，4-柔性關節(jié)，5-無線傳感器，6-攝像頭，7-傳感器停放槽位，8-電池，9-傳感器運行軌道，10-微電腦控制系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1-9所示，一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置，包括小車，所述小車包括有若干節(jié)車廂，每節(jié)車廂上均設置有傳感器運行軌道9，相鄰的車廂之間通過柔性關節(jié)4連接，每節(jié)車廂的底部為小車底盤3，每節(jié)車廂內安裝有風機系統(tǒng)2，風機系統(tǒng)2內設置有兩組風機葉輪1，風機葉輪1旋轉將車廂內的空氣排出，小車底部的空氣不斷地補充到風機系統(tǒng)2內，車廂內部產生瞬時真空，形成負壓差，壓差作用使小車吸附在碼頭基樁上；每節(jié)傳感器運行軌道9上均設置有傳感器停放槽位7，所述傳感器停放槽位7內安裝無線傳感器5，無線傳感器5在傳感器運行軌道9上布置的卡槽內運動，所述傳感器停放槽位7上還設置有電池8，電池8為無線傳感器5供電，所述小車的車頭端部安裝有微電腦控制系統(tǒng)10，所述微電腦控制系統(tǒng)10通過網絡與地面控制器通信，地面控制器通過微電腦控制系統(tǒng)10控制小車運動，微電腦控制系統(tǒng)10控制無線傳感器5運動；所述智能小車合體后具有一定的長度，在運送無線傳感器5過程中，傳感器停留在首、中、尾設置的傳感器停放槽位7中，避免自動布設裝置在基樁上運動時給無線傳感器5帶來不必要的損傷。小車仿真蛇形，每一節(jié)設有柔性關節(jié)4，保證小車大角度轉向移動。

所述微電腦控制系統(tǒng)10包括信號發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)接收模塊和傳感器控制模塊，無線傳感器5采集的數(shù)據(jù)通過信號發(fā)射模塊傳遞至地面控制器，地面控制器發(fā)送的檢測點位置數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接收模塊接收后，控制小車至相應位置后，經傳感器控制模塊控制無線傳感器5至檢測點位置。所述地面控制器為一電腦，電腦將小車的最終運行位置數(shù)據(jù)輸入至微電腦控制系統(tǒng)10，微電腦控制系統(tǒng)10控制小車運動到指定的地點屬于現(xiàn)有技術，此外當小車運運動至指定地點附近后，微電腦控制系統(tǒng)10驅動無線傳感器5從傳感器停放槽位7內出來，在運行軌道9運動至精確的指定地點這也屬于現(xiàn)有技術。

所述小車包括有首、中、尾三節(jié)車廂，首節(jié)車廂的一端連接小車車頭，首節(jié)車廂的另一端通過一個柔性關節(jié)4連接中節(jié)車廂的一端，中節(jié)車廂的另一端通過一個柔性關節(jié)4連接尾節(jié)車廂的一端；所述小車仿真蛇形，每一節(jié)設有柔性關節(jié)4，保證小車在運送傳感器5過程中大角度轉向移動。

所述小車包括首、中、尾三個傳感器停放槽位7，其中一個傳感器停放槽位7位于首節(jié)車廂的頭部，一個傳感器停放槽位7位于中節(jié)車廂的中部，一個傳感器停放槽位7位于尾節(jié)車廂的尾部。

所述小車的車頭上安裝有攝像頭6，所述攝像頭6與地面控制器無線通信。

所述風機葉輪1連接有電機，所述電機連接電池8；所述底盤3采用形狀記憶合金制成；所述小車底部設置有若干組車輪；底盤3由可以根據(jù)溫度的變化改變形狀來高度貼合碼頭表面的記憶合金制造。車身內微小離心式風機系統(tǒng)2，由車身底部的電動機高速驅動風機葉輪1旋轉，使空氣高速排出，而車身底部的空氣不斷地補充到風機系統(tǒng)1中，致使車身內部產生瞬時真空，和外界大氣壓形成負壓差，在此壓差的作用下，小車緊緊吸附在碼頭基樁上，克服重力在樁面運動。

一種高樁碼頭基樁損傷動力檢測傳感器布設裝置的使用方法，包括以下步驟：

步驟1、將待檢測碼頭的三維坐標信息輸入地面控制器；

步驟2、在地面控制器根據(jù)有效獨立法計算，確定最優(yōu)測點的坐標點；

步驟3、將計算所得測點位置輸入小車的微電腦控制系統(tǒng)10中，小車自動定位到測點群的位置；

步驟4、到達測點群附近，小車停止運動，微電腦控制系統(tǒng)10驅動無線傳感器5自傳感器停放槽位7通過運行軌道9運動至已確定的優(yōu)化測點的位置，以小車車頭為基準測點，開始進行數(shù)據(jù)采集；

步驟5、下一次數(shù)據(jù)采集，車頭基準測點不動，無線傳感器5通過運行軌道9的移動重新定位到新的優(yōu)化測點位置，開始進行數(shù)據(jù)采集。

步驟6、重復步驟5直到測點群位置改變，則根據(jù)新的測點群位置坐標，重復步驟2-5。

所述小車運動及數(shù)據(jù)采集的過程中，攝像頭6將其拍攝的圖像實時傳遞至地面控制器。所述智能車頭裝有攝像頭6，以便全方位監(jiān)視小車的運行情況以及數(shù)據(jù)采集的進程。小車上布置傳感器移動的運行軌道9，當設備移動到優(yōu)化測點布置范圍內時，傳感器5從槽位出來沿軌道運動到優(yōu)化測點，以車頭為基準測點，再進入下一個優(yōu)化測點的位置。

所述智能小車車頭的微電腦控制系統(tǒng)10，地面控制器可以將碼頭的三維模型坐標信息輸入其中，小車根據(jù)優(yōu)化測點的坐標自動運行到指定位置。

小車在首、中、尾設置有槽位7，傳感器在未使用時停留其中，避免自動布設裝置在基樁上運動時給傳感器帶來不必要的損傷。小車上布置傳感器移動的軌道9，當設備移動到優(yōu)化測點布置范圍內時，傳感器通過運行軌道的帶動運動到優(yōu)化測點處，以車頭為基準測點，進行數(shù)據(jù)的采集。車頭基準測點不動，輸入新的優(yōu)化測點位置通過傳感器位置改變實現(xiàn)多組測量。

本發(fā)明以一高樁碼頭結構為例，使用有效獨立法進行傳感器的布設，詳細說明本發(fā)明搭載傳感器的優(yōu)選實施方式。

1、將所測碼頭的三維坐標信息輸入智能小車的微電腦控制系統(tǒng)10。

2、有效獨立法確定最優(yōu)測點的坐標點。

3、將計算所得測點位置輸入智能小車的系統(tǒng)中，小車自動定位到測點群的位置。由于小車形狀仿真蛇形，具有柔性關節(jié)4。底盤3為記憶合金，利用圖4所示微小真空負壓系統(tǒng)，小車可以自如在樁面運動。車身的三個槽位7在小車運動過程中保護傳感器。

4、到達測點群附近，小車停止運動，傳感器5從槽位出來，在軌道9上運動，運動到優(yōu)化測點位置，以車頭為基準測點，依次移動至若干個優(yōu)化測點位置，進行數(shù)據(jù)的采集。智能小車的運動過程及數(shù)據(jù)采集均由攝像頭6在人為監(jiān)視下進行。

5、第二次數(shù)據(jù)采集，車頭基準測點不動，通過的移動實現(xiàn)改變優(yōu)化測點位置。之后的數(shù)據(jù)采集均為如此，直到測點群位置改變，則根據(jù)新測點群位置坐標，數(shù)據(jù)采集從過程3開始進行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。