[0062] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063] 参照图2所示，本发明提供一种基于无线传感器的大跨度桥梁结构健康智能监测预警系统，包括混凝土地基质量监测模块、梯形支撑立柱质量监测模块、拱形桥架质量监测模块、桥台质量监测模块、数据存储模块、数据分析云平台和预警显示终端。
[0064] 所述数据分析云平台分别与混凝土地基质量监测模块、梯形支撑立柱质量监测模块、拱形桥架质量监测模块、桥台质量监测模块、数据存储模块和预警显示终端相连接。
[0065] 所述混凝土地基质量监测模块用于对大跨度桥梁进行混凝土地基质量监测，得到大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度和混凝土地基稳定质量系数。
[0066] 参照图3所示，混凝土地基质量监测模块包括混凝土地基外观质量监测单元和混凝土地基稳固质量监测单元；
[0067] 具体地，所述混凝土地基外观质量监测单元用于对大跨度桥梁的混凝土地基外观进行质量监测，其具体检测过程包括以下步骤：
[0068] A1:通过高清摄像头对大跨度桥梁进行三维外观图像采集；
[0069] A2:从所采集的大跨度桥梁三维外观图像中定位至混凝土地基区域并提取其三维外观图像；
[0070] A3:将大跨度桥梁的混凝土地基三维外观图像与数据存储模块中的标准混凝土地基三维外观图像进行对比，判断其是否存在缺陷，若存在，则从三维外观图像中定位外观缺陷区域，由此提取出大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积；
[0071] A4:将大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积与预设的混凝土地基外观缺陷允许面积进行对比，计算大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度，其计算公式为：其中α表示为大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度，s0表示为
大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷允许面积，s表示为大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积。
[0072] 需要说明的是，上述混凝土地基外观质量符合度计算公式中，大跨度桥梁的混凝土地基外观缺陷面积与混凝土地基外观缺陷允许面积的差值越小，大跨度桥梁的混凝土地基外观质量符合度越大，表明大跨度桥梁的混凝土地基外观质量越符合标准。
[0073] 具体地，所述混凝土地基稳固质量监测单元用于对大跨度桥梁的混凝土地基稳固质量进行监测，其具体检测过程包括以下步骤：
[0074] B1:对大跨度桥梁的混凝土地基进行三维坐标系建立；
[0075] B2:将混凝土地基三维外观图像聚焦在地基与山体的接触区域，进而提取出地基接触轮廓线；
[0076] B3:将地基接触轮廓线按照预设的距离间隔进行检测点布设，得到若干个检测点，并对其进行分别编号为1,2,...,p,...,n；
[0077] B4:基于建立的三维坐标系获取各检测点的三维坐标；
[0078] B5:将各检测点的三维坐标与数据存储模块中的混凝土地基接触轮廓线上各检测点的初始三维坐标进行对比，计算大跨度桥梁的混凝土地基稳定质量系数：其中β表示为大跨度桥梁的混凝土
地基稳定质量系数，xp0、yp0和zp0分别表示为大跨度桥梁的混凝土地基接触轮廓线上第p个检测点对应的在x轴、y轴和z轴上的初始三维坐标值，xp、yp和zp分别表示为大跨度桥梁的混凝土地基接触轮廓线上第p个检测点对应的在x轴、y轴和z轴上的三维坐标值。
[0079] 需要说明的是，上述混凝土地基稳定质量系数计算公式中，大跨度桥梁的混凝土地基接触轮廓线上第p个检测点对应的在x轴、y轴和z轴上的初始三维坐标值与大跨度桥梁的混凝土地基接触轮廓线上第p个检测点对应的在x轴、y轴和z轴上的三维坐标值差值越小，大跨度桥梁的混凝土地基稳定质量系数越大，表明大跨度桥梁的混凝土地基稳定质量越符合标准。
[0080] 所述梯形支撑立柱质量监测模块用于对大跨度桥梁进行梯形支撑立柱质量监测，得到大跨度桥梁梯形支撑立柱的外形尺寸质量符合度和外观质量符合度。
[0081] 参照图4所示，梯形支撑立柱质量监测模块包括梯形支撑立柱尺寸质量监测单元和梯形支撑立柱外观质量监测单元；
[0082] 具体地，所述梯形支撑立柱尺寸质量监测单元用于对大跨度桥梁的梯形支撑立柱尺寸进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：
[0083] C1:统计大跨度桥梁上存在的梯形支撑立柱数量，并对其进行分别编号为1,2,...,m,...,q；
[0084] C2:对大跨度桥梁上的各梯形支撑立柱进行尺寸参数检测，其中尺寸参数包括固定宽度和高度；
[0085] C3:将大跨度桥梁上各梯形支撑立柱的尺寸参数与数据存储模块中各梯形支撑立柱标准尺寸参数进行对比，计算大跨度桥梁梯形支撑立柱的外形尺寸质量符合度，其计算公式为： 其中δ表示为大跨度桥梁梯形支撑立柱的外形尺寸质量符合度，lm0和dm0分别表示为大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱的标准固定宽度和标准高度，lm和dm分别表示为大跨度桥梁第m个梯形支撑立柱的固定宽度和高度，e表示为自然常数。
[0086] 需要说明的是，上述梯形支撑立柱的外形尺寸质量符合度计算公式中，大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱的标准固定宽度和标准高度与大跨度桥梁第m个梯形支撑立柱的固定宽度和高度差值越小，大跨度桥梁梯形支撑立柱的外形尺寸质量符合度越大，表明大跨度桥梁的梯形支撑立柱的外形尺寸质量越符合标准。
[0087] 具体地，所述梯形支撑立柱外观质量监测单元用于对大跨度桥梁的梯形支撑立柱进行外观质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：
[0088] D1:从所采集的大跨度桥梁三维外观图像中提取各梯形支撑立柱的外形轮廓；
[0089] D2:基于数据存储模块中各梯形支撑立柱标准外形轮廓，提取各梯形支撑立柱的标准外形轮廓面积；
[0090] D3:将大跨度桥梁上各梯形支撑立柱的外形轮廓与数据存储模块中预设的各梯形支撑立柱标准外形轮廓进行重合对比，进而获取各梯形支撑立柱的外形轮廓重合面积，计算大跨度桥梁的梯形支撑立柱的外观质量符合度，其计算公式为： 其中η表示为大跨度桥梁的梯形支撑立柱外观质量符合度，fm表示为大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱外形轮廓的重合面积，fmo表示为大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱的标准外形轮廓面积。
[0091] 需要说明的是，上述梯形支撑立柱外观质量符合度计算公式中，大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱外形轮廓的重合面积与大跨度桥梁上第m个梯形支撑立柱的标准外形轮廓面积比值越大，大跨度桥梁梯形支撑立柱的外观质量符合度越大，表明大跨度桥梁的梯形支撑立柱的外观质量越符合标准。
[0092] 所述拱形桥架质量监测模块用于对大跨度桥梁进行拱形桥架质量监测，得到大跨度桥梁的拱形桥架跨径质量符合度和形态质量符合度。
[0093] 参照图5所示，拱形桥架质量监测模块包括拱形桥架跨径质量监测单元和拱形桥架形态质量监测单元；
[0094] 具体地，所述拱形桥架跨径质量监测单元用于对大跨度桥梁的拱形桥架跨径进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：
[0095] E1:基于所采集的大跨度桥梁三维外观图像中提取拱形桥架的跨径；
[0096] E2:将拱形桥架的跨径与数据存储模块中的标准拱形桥架跨径进行对比，计算大跨度桥梁的拱形桥架跨径质量符合度，其计算公式为： 其中λ表示为大跨度桥梁的拱形桥架跨径质量符合度，j0表示为数据存储模块中的标准拱形桥架跨径，j表示为拱形桥架的跨径。
[0097] 需要说明的是，上述拱形桥架跨径质量符合度计算公式中，大跨度桥梁的拱形桥架跨径与标准拱形桥架跨径差值越小，大跨度桥梁的拱形桥架跨径质量符合度越大，表明大跨度桥梁的拱形桥架跨径质量越符合标准。
[0098] 具体地，所述拱形桥架形态质量监测单元用于对大跨度桥梁的拱形桥架进行形态质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：
[0099] F1:从所采集的大跨度桥梁三维外观图像中提取拱形桥架正面图像；
[0100] F2:基于提取的拱形桥架正面图像，对拱形桥架按照预设的距离间隔进行划分，得到若干个测量点，并对各测量点进行编号为1,2,...,a,...,c；
[0101] F3:设定参考水平面，并将各测量点向参考水平面做垂直线，并提取各测量点至参考水平面的距离；
[0102] F3:将拱形桥架上各测量点至参考水平面的距离与数据存储模块中的拱形桥架各测量点至参考水平面的标准距离进行对比，计算大跨度桥梁的拱形桥架形态质量符合度，其计算公式为： 其中ξ表示为大跨度桥梁拱形桥架的形态质量符合度，ha0表示为大跨度桥梁拱形桥架上第a个测量点至参考水平面的标准距离值，ha表示为大跨度桥梁拱形桥架上的第a个测量点至参考水平面的距离值。
[0103] 需要说明的是，上述拱形桥架的形态质量符合度计算公式中，大跨度桥梁拱形桥架上的第a个测量点至参考水平面的距离值与大跨度桥梁拱形桥架上第a个测量点至参考水平面的标准距离值的差值越小，大跨度桥梁的拱形桥架形态质量符合度越大，表明大跨度桥梁的拱形桥架形态质量越符合标准。
[0104] 所述桥台质量监测模块用于对大跨度桥梁进行桥台质量监测，得到大跨度桥梁的桥台外观质量符合度和桥台承载质量系数。
[0105] 参照图6所示，桥台质量监测模块包括桥台外观质量监测单元和桥台承载质量监测单元；
[0106] 具体地，所述桥台外观质量监测单元用于对大跨度桥梁的桥台外观进行质量监测，其具体检测包括以下几个步骤：
[0107] G1:从所采集的大跨度桥梁三维外观图像中提取大跨度桥梁的桥台外观三维图像；
[0108] G2:将大跨度桥梁的桥台外观三维图像与数据存储模块中的标准桥台外观三维图像进行对比，判断其是否存在缺陷，若存在，则从三维外观图像中定位外观缺陷区域，由此提取出大跨度桥梁的桥台外观缺陷面积；
[0109] G3:将大跨度桥梁的桥台外观缺陷面积与数据存储模块中预设的桥台外观缺陷允许面积进行对比，计算大跨度桥梁的桥台外观质量符合度，其计算公式为：其中σ表示为大跨度桥梁的桥台外观质量符合度，g0表示为数据存
储模块中预设的桥台外观缺陷允许面积，g表示为桥台外观缺陷面积。
[0110] 需要说明的是，上述桥台外观质量符合度计算公式中，桥台外观缺陷面积与数据存储模块中预设的桥台外观缺陷允许面积差值越小，大跨度桥梁的桥台外观质量符合度越大，表明大跨度桥梁的桥台外观质量越符合标准。
[0111] 具体地，所述桥台承载质量监测单元用于对大跨度桥梁的桥台承载进行质量监测，其具体检测步骤包括：
[0112] H1:对大跨度桥梁的桥台进行区域划分，并对各区域分别进行承载检测，获取各区域桥台承载力，并分别提取桥台最大和最小承载力；
[0113] H2:将大跨度桥梁的桥台最大和最小承载力与数据存储模块中的预设的桥台允许承载力进行对比，计算出大跨度桥梁的桥台承载质量系数，其计算公式为其中 表示为大跨度桥梁的桥台承载质量系数，F0表示为桥台允许承载力，Fmax和Fmin分别表示为桥台最大承载力和最小承载力。
[0114] 需要说明的是，上述桥台外观质量符合度计算公式中，桥台最大承载力和最小承载力的差值越小，大跨度桥梁的桥台承载质量系数越大，表明大跨度桥梁的桥台承载质量越符合标准。
[0115] 所述数据存储模块用于存储大跨度桥梁的标准混凝土地基三维外观图像、混凝土地基外观缺陷允许面积、混凝土地基接触轮廓线上各检测点初始三维坐标、各梯形支撑立柱标准尺寸参数、各梯形支撑立柱标准外形轮廓、标准拱形桥架跨径、拱形桥架各测量点至参考水平面的标准距离、桥台外观缺陷允许面积、桥台允许承载力和警戒综合健康系数。
[0116] 所述数据分析云平台用于基于大跨度桥梁的混凝土地基质量监测结果、梯形支撑立柱质量监测结果、拱形桥架质量监测结果和桥台质量监测结果评估大跨度桥梁结构的综合健康系数；
[0117] 具 体地 ，所述 大 跨 度桥 梁 结 构的 综 合健 康 系数 计 算公 式 为 ：其中ψ表示为大跨度桥梁结构的综合健康系数。
[0118] 需要说明的是，上述大跨度桥梁结构的综合健康系数计算公式中，所计算的大跨度桥梁结构的综合健康系数越大，表明大跨度桥梁结构的综合健康越符合标准。
[0119] 本发明实施例通过基于大跨度桥梁的混凝土地基质量监测结果、梯形支撑立柱质量监测结果、拱形桥架质量监测结果和桥台质量监测结果评估大跨度桥梁结构的综合健康系数，不仅涵盖了大跨度桥梁的混凝土地基质量、梯形支撑立柱质量、拱形桥架质量和桥台质量多个检测维度，而且避免了由于远距离以及人为主观因素对桥梁裂痕和形变等质量问题检测产生的影响，减少了检测盲区，并大大提高了对大跨度桥梁结构健康评估的可靠性和稳定性。
[0120] 所述预警显示终端用于对大跨度桥梁结构的综合健康系数进行显示，将大跨度桥梁结构的综合健康系数与数据存储模块中的警戒综合健康系数进行比对，若大跨度桥梁结构的综合健康系数低于警戒综合健康系数，则进行预警。
[0121] 本发明实施例通过基于无线传感器对大跨度桥梁结构健康进行智能监测预警，不仅避免了传统的人工爬梯检测方式所导致的工作人员难以抵达桥梁底部的问题，而且有效降低了高空作业风险，既提高了检测效率，又大大减少了检测人员的工作量。
[0122] 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
