▋概述

橋梁作為交通運輸?shù)闹匾M成部分，隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，其安全性、耐久性和正常使用功能，越來越被人們所關(guān)注。我國是個橋梁大國，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2020年末，中國現(xiàn)代橋梁總數(shù)超過100萬座。影響橋梁的因素居多，人為因素、車輛長期超載、材料自身退化、自然災(zāi)害等，導(dǎo)致現(xiàn)役橋梁出現(xiàn)承載力降低、結(jié)構(gòu)受損等各種病害，同時缺乏及時到位的管理養(yǎng)護。損傷如果不能及時得到檢測和維修，輕則影響行車安全和縮短橋梁使用壽命，重則導(dǎo)致橋梁突然破壞和倒塌，而過去檢查橋梁病害，全憑人工巡查，效率不高，也不夠精準，傳統(tǒng)的變形監(jiān)測手段越來越不能滿足變形監(jiān)測要求。因此，建立一套針對橋梁的智能在線監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的損傷顯得尤為迫切。

▋系統(tǒng)應(yīng)用概述

為實現(xiàn)橋梁實時監(jiān)測，保障橋梁安全，才茂聯(lián)合橋梁監(jiān)測平臺相關(guān)企業(yè)，推出橋梁遠程實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)橋梁實際情況結(jié)合高精度北斗形變監(jiān)測技術(shù)、計算機技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)實現(xiàn)對橋梁沉降、位移、傾斜、撓度等變形的自動化在線監(jiān)測預(yù)警，一旦變形量指標超標，監(jiān)控中心聲光報警，同時短信、通知到相關(guān)負責人橋梁形變危險狀況，提前做相應(yīng)處理，避免大橋災(zāi)難性事故的發(fā)生，指導(dǎo)預(yù)防式維修管理。

▋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

橋梁安全在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是由四大部分組成：數(shù)據(jù)采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、橋梁監(jiān)測管理平臺、預(yù)警終端等系統(tǒng)組成。通過采集到的橋梁沉降、傾斜度、振動大小、撓度、位置等數(shù)據(jù)實時傳到橋梁監(jiān)控中心，實現(xiàn)對橋梁變形、受力、環(huán)境等全自動化在線監(jiān)測，實時掌握橋梁運行狀態(tài)。

（1）數(shù)據(jù)采集終端：通過在橋梁的相關(guān)部位加裝壓差變形測量傳感器、盒式固定測斜儀 、表面式應(yīng)變計/內(nèi)埋式應(yīng)變計、磁通量傳感器、振動傳感器 、GNSS、溫濕度傳感器、風速風向傳感器、雨量計等各類儀器儀表對橋梁重要數(shù)據(jù)進行實時的采集，同時可在橋梁入口、橋面加裝壓力傳感器以及攝像頭設(shè)備等動態(tài)稱重系統(tǒng)對超載車輛進行鎖定，及時對超載車輛進行攔截，并且可以實時統(tǒng)計橋梁總載重量。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備：能實現(xiàn)橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)全天候不間斷的采集，利用才茂CM520 工業(yè)4G路由器將采集到的數(shù)據(jù)進行無線網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸，將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程控制中心進行實時監(jiān)測以及存儲，方便控制中心通知相應(yīng)管理人員對突發(fā)狀況進行處理。

（3）橋梁監(jiān)測管理平臺：實現(xiàn)對所有終端產(chǎn)品的集中、統(tǒng)一的監(jiān)控管理和遠程運維，橋梁巡查人員無需去現(xiàn)場即可查看到橋梁的運行狀態(tài)，節(jié)省了人員成本

（4）預(yù)警終端： 通過軟件對監(jiān)測參數(shù)的實時在線分析，系統(tǒng)檢測到設(shè)備有異常狀態(tài)，通過短信報警，提醒相關(guān)人員采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。

▋主要監(jiān)測內(nèi)容

（1）結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測：主要有梁體線性變形等；

（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力（應(yīng)變）監(jiān)測：橋梁重要部位（橋梁跨中關(guān)鍵部位等）靜態(tài)的應(yīng)力（應(yīng)變）測試；

（3）結(jié)構(gòu)振動特性與振動水平：主要有橋梁振動特性的測試與分析；

（4）結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測：橋梁重要部位的結(jié)構(gòu)溫度測試；

（5）伸縮縫/裂縫監(jiān)測：主橋伸縮縫的變化及箱梁內(nèi)裂縫變化；

（6）環(huán)境監(jiān)測：監(jiān)測大橋箱梁內(nèi)及橋面所處環(huán)境的溫濕度等；

▋網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介紹

工業(yè)級4G/3G/2G WIFI無線網(wǎng)關(guān)，是一款帶無線局域網(wǎng)WIFI，1個WAN口，4個以太網(wǎng)口RJ45接口，工業(yè)級設(shè)計的無線網(wǎng)關(guān)。設(shè)備應(yīng)用于中小企業(yè)上網(wǎng)，家庭上網(wǎng)以及工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)備支持局域網(wǎng)WIFI功能（802.11 a/b/g/n）和廣域網(wǎng)3G/4G/WIFI無線網(wǎng)絡(luò)功能，同時系統(tǒng)加載了廣域網(wǎng)通信VPN隧道、WIFI局域網(wǎng)傳輸?shù)陌踩J證等安全功能，實現(xiàn)無線局域網(wǎng)和無線廣域網(wǎng)的無縫連接，為用戶提供高速、安全、可靠的移動寬帶服務(wù)。設(shè)備采用高性能的工業(yè)級MIPS通信處理器，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持VPN（包括PPTP+L2TP+MPPE和IPSEC+GRE）,IPTABLE防火墻，靜態(tài)及動態(tài)路由，PPPOE，PPP server及PPP client，DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，SNAT/DNAT，DMZ主機，WEB配置，支持APN/VPDN，支持上電自動撥號，自動維護通信鏈路，保證鏈路永遠在線，支持自動定時上線和下線，定時開關(guān)機等功能。

產(chǎn)品功能：

? 在線維持技術(shù)：智能防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，異常自動復(fù)位，確保設(shè)備永遠在線。

? 三層系統(tǒng)保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內(nèi)置看門狗WDT保護）系統(tǒng)保護的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

? UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內(nèi)置15KV ESD保護。

? 串口ESD保護：串口RS232內(nèi)置15KV ESD保護。

? 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統(tǒng)安全隔離，防雷設(shè)計；符合電力安規(guī)要求；防護等級為IP41；特別適合于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制領(lǐng)域。

? 所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。

? 高速處理CPU：采用高速的工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決了業(yè)內(nèi)“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。

? 內(nèi)存管理MMU：新款CPU 帶內(nèi)存管理MMU，可以防止系統(tǒng)內(nèi)存異常問題導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

? 超大內(nèi)存：FLASH 128Mbits，SDRAM 1GMbits，有超大的內(nèi)存來緩存客戶發(fā)送數(shù)據(jù)，同時接收超大數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)不丟失。

? 完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，采用了完善的TCP/IP協(xié)議棧；使網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異，掉線概率極大降低。

? EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用；系統(tǒng)EMC/EMI優(yōu)異，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

▋監(jiān)測意義

（1）建立橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，為橋梁的長期安全運營和養(yǎng)護提供強有力的技術(shù)支持；

（2）提供專屬橋梁云資源服務(wù)，適應(yīng)海量數(shù)據(jù)的存儲、處理、分析要求；

（3）建立遠程控制監(jiān)測系統(tǒng),通過遠程網(wǎng)絡(luò)發(fā)送日報表,及時了解大橋的運行情況及各測點的特征值和預(yù)處理結(jié)果。

（4）通過大量的特征值和實時采集數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)橋梁損傷識別，并建立實用的安全評估和預(yù)警系統(tǒng)。

（5）積累橋梁狀態(tài)數(shù)據(jù),為大橋長期運營和養(yǎng)護、維修提供必要的決策依據(jù)。

（6）為同類橋梁的健康監(jiān)測、設(shè)計和養(yǎng)護維修提供寶貴經(jīng)驗,推進橋梁健康監(jiān)測的發(fā)展。

▋典型應(yīng)用

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，越來越多的大型、特大型橋梁進入了人們的視野， 橋梁結(jié)構(gòu)逐步向輕巧、纖細方面發(fā)展，與此同時橋梁的載重、跨徑和橋面寬度不斷增長，結(jié)構(gòu)形式不斷變化。建立的智能化、信息化、自動化的橋梁在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠全面掌握橋梁施工、運營的安全狀況，為橋梁建設(shè)、日常養(yǎng)護、管理和突發(fā)事件應(yīng)急處置發(fā)揮巨大作用。橋梁運行狀況監(jiān)測也變得越來越重要，未來才茂將不斷進行通信技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)更精準的監(jiān)測，助力橋梁安全運營。