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第29卷第2期铁道学报V ol.29N o.2 2007年4月JO U RN AL O F T H E CHI NA RA IL WA Y SOCIET Y A pril2007文章编号:1001-8360(2007)02-0071-06芜湖长江大桥长期健康监测与报警系统研究苏木标,杜彦良,孙宝臣,陈保平,王新敏(石家庄铁道学院大型结构健康诊断与控制研究所,河北石家庄050043)摘要:介绍芜湖长江大桥长期健康监测与报警系统的结构体系、总体目标和主要监测内容,同时还介绍该系统的设计方案、总体要求和数据采集、数据库管理与查询的主要功能及安全报警功能。
该系统是一套完整的以环境监测、桥梁结构性能监测、列车行车安全监测为主体的由多参数、多种传感器和相关调理仪、多测站及两级计算机局域网构成的综合性大型桥梁结构长期健康监测系统。
在监测系统中,采用/小集中0分散数据采集组网方式,通信网络简洁,系统抗干扰能力强、传输速率快、故障率低、检查维修方便,而且运行性能稳定,监测数据结果准确、可靠。
全部监测数据实现了边采边显,波形显示形象逼真,刷新速度快,数据库管理科学,查询方便、快捷。
关键词:芜湖长江大桥;健康监测;安全评估;数据采集;数据库;数据查询中图分类号:U441.3文献标志码:AStudy on the Long-term Health Monitoring and Alarming Systemfor the Wuhu Yangtze River BridgeSU MU-biao,DU Yan-liang,SU N Bao-chen,CH EN Bao-ping,WANG Xin-min(Structural Health M on itoring and Control Ins titu te,S hijiazhuang Railw ay Institute,S hijiazhuang050043,C hina)Abstract:The structur al system,overall objective and main m onitoring projects o f the lo ng-term health monito-r ing and alarm ing sy stem fo r the Wuhu Yangtze River Bridg e are intr oduced.The desig n plan,general require-m ents,main functions o f data acquisition and database manag em ent and query,and safety alarming of the sys-tem are also introduced.T his system is an integ rated long-time health monito ring sy stem fo r large bridge str uc-tures by w hich the wo rking environment,the structur al nature of the bridge and the safety of running tr ains are monitored.The system is co mpo sed of m ult-i parameters,multiple types o f sensor s and instrum ents,num bers of surv ey stations and a local ar ea netw ork w ith tw o g rade com puter s.In this system,the metho d of sm al-l con-centrated scattered-data acquisition is adopted,so that the comm unication netw ork is v er y sim ple,the capabil-i ty of ant-i jamming is strong,the transm ission speed is fast,the failure rate is low,and inspection and mainte-nance,are conv enient.M oreov er the per for mance of the system is stable,the monito ring data are accurate and reliable.T he rea-l time acquisitions and rea-l time displays of all the mo nitoring data are realized,the data w ave fo rms are display ed vividly,and the data are renovated fleeting ly.The database manag em ent is scientific and the data inquiry ar e convenient and fast.Key words:the Wuhu Yangtze Riv er Br idge;health monitoring;safety evaluatio n;data acquisition;database; data quer y建立桥梁结构健康监测与安全评价系统,目的是对运营阶段的桥梁结构受力状态及其所受荷载和工作环境进行实时监测,并利用监测得到的数据分析结构收稿日期:2005-11-28;修回日期:2006-08-05基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2000G019-B)作者简介:苏木标(1958)),男,江西余江人,教授,博士。
桥梁健康监测系统的设计桥梁是连接不同岸之间的重要交通枢纽，具有重要的交通作用。
由于长期受风吹雨打和车辆经过的振动等因素的影响，桥梁结构容易出现裂纹、损伤和变形等问题，这些问题可能对桥梁结构的安全性和稳定性产生严重影响。
对桥梁结构进行健康监测，及时发现和处理结构问题，对于提高桥梁的安全性和使用寿命具有非常重要的意义。
目前，随着科技的发展和应用，桥梁健康监测系统的设计已经成为了桥梁管理和维护的重要环节。
桥梁健康监测系统主要包括对桥梁结构的变形、振动、裂缝、温度等多个方面的监测和数据采集，并通过数据分析和处理，实现对桥梁结构健康状况的实时监测和评估。
本文将对桥梁健康监测系统的设计进行详细的介绍，包括系统的构成和原理、监测技术和方法、数据处理和分析等内容，旨在为桥梁管理和维护提供参考。
桥梁健康监测系统主要包括传感器、数据采集器、数据传输系统、数据处理和分析系统等多个组成部分。
传感器用于对桥梁结构的各项参数进行监测，如变形、振动、温度等；数据采集器用于对传感器采集的数据进行采集和存储；数据传输系统用于将采集的数据传输至数据处理和分析系统；数据处理和分析系统用于对数据进行分析和处理，实现对桥梁结构健康状况的实时监测和评估。
1. 传感器传感器是桥梁健康监测系统的核心组成部分，其主要功能是对桥梁结构的各项参数进行监测。
传感器的选择应根据不同监测参数的性质和特点进行，常用的传感器有应变计、加速度计、温度计、位移传感器等。
应变计用于测量桥梁结构的应变变化，加速度计用于测量桥梁结构的振动情况，温度计用于测量桥梁结构的温度变化，位移传感器用于测量桥梁结构的变形情况。
2. 数据采集器数据采集器是用于对传感器采集的数据进行采集和存储的设备，其主要功能是实现对采集的数据进行实时监测和存储，并将数据传输至数据处理和分析系统。
数据采集器的选择应根据采集的数据类型和量级进行，可选择合适的采集器进行配置。
桥梁健康监测系统的构成和原理如上所述，其主要包括传感器、数据采集器、数据传输系统和数据处理和分析系统。
桥梁健康监测系统的设计桥梁健康监测系统的设计是为了实时监测和评估桥梁的结构健康状况，及时发现潜在的结构问题，并采取相应的维修措施，保障桥梁的安全运行。
该系统的设计可以分为硬件和软件两个方面。
硬件方面，桥梁健康监测系统主要包括传感器、数据采集设备和通信设备。
传感器用于测量桥梁的结构参数，如挠度、应变、位移等，常用的传感器有应变计、加速度计、位移传感器等。
数据采集设备用于实时采集传感器的数据，并进行初步的处理和存储。
通信设备用于传输采集到的数据到监测中心，常用的通信设备有无线、有线和卫星通信等。
软件方面，桥梁健康监测系统主要包括数据处理和分析软件、预警软件和远程监测软件。
数据处理和分析软件用于对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并生成结构健康评估报告。
预警软件用于监测桥梁的结构参数是否超过设定的阈值，一旦超过，系统将发出预警信号，通知相关人员进行及时处理。
远程监测软件用于远程监控和管理桥梁健康监测系统，可实时查看桥梁的结构参数和状态，以及进行远程控制和维护。
桥梁健康监测系统的设计需要考虑以下几个关键因素。
传感器的选型和布置需要考虑到测量的参数和精度要求，不同的桥梁结构可能需要不同类型和数量的传感器。
数据采集设备需要具备较高的采样频率和存储容量，以确保采集到的数据能够准确反映桥梁的健康状况。
通信设备需要具备较高的稳定性和可靠性，以确保数据能够实时传输到监测中心。
在软件设计方面，需要考虑到数据处理和分析的算法和模型的选择，以及预警和远程监测的逻辑和界面设计。
数据处理和分析的算法和模型可以采用传统的数学方法，如频域分析、时域分析等，也可以采用机器学习和人工智能等先进的技术。
预警和远程监测的逻辑和界面设计需要简洁直观，易于使用和操作，以方便相关人员进行监测和管理工作。
桥梁健康监测系统的设计是一个复杂的工程，需要充分考虑硬件和软件两个方面，以及传感器、数据采集设备、通信设备和软件系统的选型和配置。
只有在设计过程中充分考虑到实际需求和技术要求，才能设计出稳定可靠、功能强大的桥梁健康监测系统，为桥梁的安全运行提供有效的保障。
桥梁健康监测系统的设计桥梁是连接城市和交通要道的重要设施，它的安全和健康状况直接关系着人们的出行和生活安全。
随着时间的推移，桥梁结构会受到各种自然和外部因素的影响，可能会出现裂缝、变形、腐蚀等问题，因此需要对桥梁进行定期的健康监测和评估。
随着科技的发展，桥梁健康监测系统已经成为了桥梁管理的重要工具。
本文将针对桥梁健康监测系统的设计进行讨论。
一、桥梁健康监测系统的意义桥梁健康监测系统是指利用先进的传感器技术、数据采集系统和信息处理技术，对桥梁结构进行实时、连续的健康监测和评估。
这种系统可以实时收集桥梁结构的信息，对桥梁结构的健康状况进行评估，及时发现结构的异常变化，提前预警，保障桥梁的安全使用。
它的意义主要表现在以下几个方面：1. 提高桥梁的安全性和可靠性。
通过监测桥梁的结构变形、应力、裂缝等情况，可以及时发现潜在的问题，采取措施加以修复，提高桥梁的安全性和可靠性。
2. 延长桥梁的使用寿命。
通过科学合理的监测和评估，可以及时发现桥梁的结构状况，采取适当的维护措施，延长桥梁的使用寿命。
3. 降低维护成本。
定期的健康监测可以获取更准确的桥梁结构情况，使维护更加有针对性，减少不必要的维护成本。
4. 提升桥梁管理水平。
桥梁健康监测系统可以为桥梁管理部门提供丰富的数据信息，帮助其科学决策，提升桥梁管理水平。
1. 传感器技术。
传感器是桥梁健康监测系统的核心设备，其选择和布置直接影响监测系统的效果。
常见的传感器包括应变传感器、位移传感器、加速度传感器等，它们可以监测结构的变形、振动、应力等情况。
传感器的选型应综合考虑监测的参数、精度、稳定性、环境适应能力等因素。
2. 数据采集系统。
传感器采集到的数据需要进行实时、准确的采集和存储，因此需要一个高效稳定的数据采集系统。
数据采集系统的设计应考虑到传感器的种类和数量，数据的传输方式和容量等因素。
3. 信息处理技术。
监测系统采集到的数据需要进行处理和分析，提取出有用的信息，为后续的评估和决策提供支持。
《芜湖长江公路二桥工程可行性研究报告》成果简介
单文胜;吴涛
【期刊名称】《中国工程咨询》
【年(卷),期】2016(0)10
【摘要】一、项目概况 1．项目背景芜湖长江公路二桥是列入国家《长江干流桥梁（隧道）建设规划》、《皖江城市带承接产业转移示范区规划》以及《安徽省长江干流桥梁（隧道）布局规划（2011-2030年）》的过江通道，是安徽省“四纵八横”高速公路网规划中“纵二”徐州～黄山高速公路跨江的关键工程，是连接皖江两岸的又一快速通道，已列入《安徽省“十二五”综合交通运输体系发展规划》见图1、图2。
【总页数】4页(P71-74)
【作者】单文胜;吴涛
【作者单位】安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
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勇
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芜湖长江公路二桥引桥段上部结构设计与施工王凯;胡可;段海澎【摘要】Wuhu Yangtze River Expressway Bridge No. 2 is the first whole external prestressed segment beam bridge, and it is also the first time in China adopting downstream bridge machine to erect segment beam. This paper introduces new structure adopted in design for approach section of Wuhu Yangtze River Expressway No. 2 Bridge, mainly pay analysis and research to characteristics of general structure of whole external prestressed segment beam, characteristics of the prestressed cable arrangement and characteristics of light-weight thin-walled box girder structure for large cantilever. Also this paper introduced standard construction of segment beam, mainly analysis to downstream bridge machine process.%芜湖长江公路二桥引桥为我国首座全体外预应力节段梁桥,也是国内首次采用下行式架桥机架设节段梁施工.介绍芜湖长江公路二桥引桥段设计采用的新型结构形式,重点对全体外预应力节段梁的总体构造特点、预应力钢束配置特点及大挑臂轻型薄壁箱梁结构的特点进行分析与研究,并对节段梁标准化施工进行介绍,主要分析下行式架桥机架设工艺.【期刊名称】《公路交通技术》【年(卷),期】2017(033)003【总页数】5页(P47-51)【关键词】全体外预应力;节段拼装;连续梁;设计与施工;工业化建造【作者】王凯;胡可;段海澎【作者单位】安徽省交通控股集团有限公司,合肥 230000;安徽省交通控股集团有限公司,合肥 230000;安徽省交通控股集团有限公司,合肥 230000【正文语种】中文【中图分类】U442.5芜湖长江公路二桥及接线工程是安徽省高速公路网规划“四纵八横”中“纵二”(徐州—蚌埠—合肥—芜湖—黄山)的一段，是连接安徽省长江两岸的又一条快速通道。
桥梁健康监测系统的设计与实践摘要：近几年，国内公路桥梁正大力推广与应用桥梁健康监测系统建设。
该文从健康监测方案设计以及体系设计两大环节着手，详细阐述桥梁健康监测系统中的相关设计内容，详细介绍各类型桥梁监测的关键性内容，设计规划监测系统的中体架构，桥梁监测设计提供帮助。
关键词：公路桥梁；健康监测；系统设计引言伴随着国内时代经济的飞速发展，国内公路桥梁设计技术获得显著提升，公路桥梁的发展趋势从以建设为主进展到以管养为主。
最近几年，国民主要采用人工巡检的方法对桥梁实行监测工作，一般情况下是在遇到较为危险的前提下进行监测，而这时桥梁已出现破损，若想进行修复工作将浪费大量的时间与人力。
1 关于国内传统的桥梁健康监测系统的现状1.1桥梁健康监测数据的可视化功较欠缺桥梁健康监测系统属于一项专业度极高的技术体系，具有四大显著特点：价值性、海量性、高效性以及多元性，其属于一种集合式的大数据体系。
站在桥梁管理部门角度而言，进行监测数据的研究分析属于一项枯燥且复杂的工作，且监测数据分析结果欠缺直观性，专业性的图标众多，因此理解起来极为困难。
以此为基础，该怎么成立桥梁健康监测数据的可视化，让监测结构更加明白与直观，并且可充分满足众多人们的要求也是尤为重要。
1.2监测数据的自我诊断与在线处理功能较欠缺在国内的桥梁健康监测体系中，采集到海量的监测信息数据，且具有繁杂性、海量性以及随机性等特点，所以，也会引发众多和其无关的干预类数据，进而导致监测信息数据欠缺精确度。
导致该情况的重要因素是缺少有效与优良的传感设备设施，缺少有效的处理信息传送以及接收的流程，因此，该怎么较好地进行监测数据的自我诊断和在线处理技术也是尤为重要的。
1.3突发事件下的安全评估较为欠缺在国内的桥梁经营过程中，会出现众多不可预算的突发安全事故，比如：龙卷风、地震、被船舶撞击以及狂风暴雨等危险，这些突发事件均会对桥梁的正常经营引起很大的危害。
因此，在进行监测桥梁工作时，需对这些有可能出现的突发事件进行提前的安全质量评估，成立全方位的安全运营管理平台，且能够完成对桥梁正常运营中出现的每一类动画、短消息、电子邮件、声音以及动画等多样式的全方位、可视化的动态监测。
DTCL桥梁健康监测系统设计方案1．概述随着交通建设事业的蓬勃发展，一些大跨度和超大跨度的桥梁相继建成，人们对这些大型重要桥梁的安全性、耐久性与正常使用功能日渐关注和重视。
桥梁健康监测系统和智能控制技术正成为国内外桥梁学术界和工程界的研究热点，对于不同类型的桥梁建立了各种规模的桥梁健康监测。
2．目的通过对桥梁进行健康监测，分析桥梁的结构健康状态，评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护提供科学依据。
3．监测项目桥梁健康监测系统的主要监测项目有：1）结构监测，包括内部应力监测，外部应力监测、变形监测及锈蚀监测；2）气象监测，主要是桥梁所在位置的降水量和大气条件（温、湿度，气压、风等）；3）振动监测，主要监测桥梁在三方向所受的振动情况；4．DTCL桥梁健康监测系统功能本公司制定了桥梁健康监测系统的设计方针，为桥梁监测提供最优惠的解决方案，从测量传感器到监测中心软件，力求整个监测系统性能稳定、可靠性高，测试精度满足要求，在施工和运行阶段可以长时间不间断地对目标参数进行监测。
4.1 系统硬件基本功能1）可根据客户提供的监测模型，确定监测参量，配备桥梁自动化监测所需的各种测试传感器，确定采集通道及扩展通道。
2)配备远程监测单元（RTU）系统机箱、电缆及接口装置以符合实际桥梁环境，系统具有电源保护装置、避雷装置等硬件设备，把信号受干扰程度降至最低，尽量减少系统的安装误差。
3）数据传输可采用有线和无线两种方式与监测中心通讯。
对于有线方式，可采用一般电缆通讯或光纤通讯，可实现串口通讯、网络通讯或其他有线通讯方式。
对于无线方式，可实现GPRS或CDMA网络通讯的数据传输，数据采用全透明方式，最大支持五个数据中心，同时具有手机短信报警管理系统，简捷得知设备运行状况，完成远程控制的需要。
4）保障DTCL桥梁监测系统各个仪器设备的正常运行，满足今后系统在硬件节点的增加等要求。
4.2 系统软件主要功能1）可实时监测桥梁的各测点测量参数，桥梁数据以数字或曲线图形式实时显示、记录和打印，可根据需要设定测点数据，对原始数据不仅可进行滤波、计算等处理，还可加入结构模型的相关计算。
桥梁健康监测系统的设计桥梁健康监测系统是一种用于对桥梁状态进行实时监测和评估的技术系统。
它通过使用传感器、数据采集设备和云计算等技术手段，对桥梁结构的变形、振动、温度和湿度等参数进行监测和分析，旨在及时发现桥梁的异常情况，提早预警，保障桥梁使用的安全和可靠性。
一、传感器的选择与布局：根据监测目标和要求，选择合适的传感器进行监测。
常用的传感器包括应变计、加速度计、温度传感器和湿度传感器等。
传感器的布局需要考虑桥梁结构的特点和受力情况，以保证监测数据的准确性和全面性。
二、实时数据采集与传输：桥梁健康监测系统需要实时采集传感器的数据，并将其传输到云平台或数据中心进行处理和分析。
为了确保数据的准确性和及时性，需要选择合适的数据采集设备和通信方式，并设计相应的数据传输协议和数据存储方案。
三、数据处理与分析：监测系统收集到的数据需要进行处理和分析，以获取有关桥梁结构和性能的信息。
数据处理的方法包括滤波、模型识别和故障诊断等，通过对数据进行分析，可以评估桥梁的健康状况，并进行预测和预警。
四、可视化与报警系统：桥梁健康监测系统需要将监测结果以可视化的方式呈现，以方便用户对桥梁状况进行直观地了解和分析。
也需要设计报警系统，当桥梁出现异常时，能及时向用户发送报警信息，以便及时采取相应的维修和保养措施。
五、系统集成与管理：桥梁健康监测系统需要与其他系统进行集成，以实现更全面、更高效的运行管理。
也需要设计相应的系统管理和维护机制，保障系统的正常运行和长期稳定。
六、数据安全与隐私保护：监测系统涉及到大量的桥梁数据，其中可能包含一些敏感信息，需要设计相应的数据安全和隐私保护措施，以防止数据泄露和不当使用。
桥梁健康监测系统的设计需要综合考虑传感器选择与布局、实时数据采集与传输、数据处理与分析、可视化与报警系统、系统集成与管理以及数据安全与隐私保护等方面的要求，以实现对桥梁运行状态的全面监测和评估，保障桥梁的安全和可靠性。
桥梁健康监测系统的设计桥梁健康监测系统是一种对桥梁进行实时监测和评估的技术手段，旨在提高桥梁的安全性和可靠性。
该系统主要涉及到多种技术领域，如传感器技术、物联网技术、数据处理技术等，需要设计人员进行全面、细致的设计方案。
1、确定监测指标和监测要素：根据不同的桥梁结构类型及其受力特点，确定监测指标和监测要素，如温度、湿度、风荷载、振动等。
2、选择传感器和数据采集设备：根据监测指标和要素，选择相应的传感器和数据采集设备。
传感器种类很多，如温度传感器、湿度传感器、风速传感器、加速度传感器、位移传感器等，设备可以采用有线或无线方式进行数据传输。
3、布置传感器和数据采集设备：根据桥梁结构情况和监测要求，合理布置传感器和数据采集设备，避免遮盖或干扰。
需要注意的是，传感器和设备在布置过程中应密封防水、固定稳定。
4、数据传输和处理：通过传感器和设备采集到的数据，交由数据传输和处理设备进行处理。
数据传输可以采用有线或无线方式，处理包括数据清洗、存储、分析等，需要根据监测要求和实际情况进行相应处理。
5、监测分析报告：根据数据传输和处理得到的数据，进行监测分析，结合桥梁实际情况，提供监测分析报告，反映桥梁的健康状态，为进一步的管理、维护和保养提供可靠信息。
二、关键技术和设计要点桥梁健康监测系统设计中需要注意以下几个关键技术和设计要点：1、传感器选型和精度要求：不同的传感器有不同的测量范围和精度要求，在选型时需要根据实际监测要求和桥梁结构特点进行合理选择。
2、数据采集设备安装位置和悬挂方式：数据采集设备的位置和悬挂方式有很大的影响，需要根据桥梁结构特点和监测要求进行合理安装和悬挂，避免数据干扰和误差。
3、数据传输方式和数据密度：数据传输方式包括有线和无线两种方式，需要根据实际情况进行选择。
数据密度应根据实际监测要求进行安排，有时不必连续监测，可以选择间断性监测，以降低系统成本。
4、数据处理和分析方法：桥梁健康监测系统的数据处理和分析方法主要包括数据清洗、特征提取、数据处理和分析等，需要根据实际情况进行选择。
