湛江海灣大橋分布式智能分布系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、湛江海灣大橋分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院東南橋梁診治研究中心朱利明 莊勇 岳青摘要:依托湛江海灣大橋, 介紹了分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)的組成及其關(guān)鍵技術(shù), 主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容、 方法、軟件及硬件,并就橋梁智能監(jiān)控的現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及發(fā)展方向做了簡(jiǎn)介關(guān)鍵詞:橋梁、智能監(jiān)控系統(tǒng);綜合監(jiān)測(cè);預(yù)警;傳感器、軟件1概 述目前橋梁智能化監(jiān)控的現(xiàn)狀智能橋梁系統(tǒng)(Intelligent Bridge System ,它是以橋梁結(jié)構(gòu)為平臺(tái),通過(guò)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、綜合報(bào)警系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)及分析處理系統(tǒng)及 它們之間的最優(yōu)化組合,向管理者提供一套對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)使用狀態(tài)綜合

2、監(jiān)控,以 期提高大橋的整體管理技術(shù)水平, 確保橋梁安全運(yùn)營(yíng), 預(yù)診斷橋梁病害, 延長(zhǎng)橋梁使用壽命。 另外,通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的綜合分析,可以更為準(zhǔn)確地把握橋梁在各種荷載下真 實(shí)的受力及變形狀態(tài),對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及科研具有極高的技術(shù)價(jià)值。自二十世紀(jì) 50年代以來(lái), 進(jìn)行橋梁智能化監(jiān)測(cè)的重要性就逐漸被認(rèn)識(shí), 但受檢測(cè)、 監(jiān)測(cè) 手段比較落后的限制,在應(yīng)用上一直未得到推廣和重視。近年來(lái)隨著大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)的輕柔 化、形式與功能的復(fù)雜化,這項(xiàng)技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工程界的研究熱點(diǎn)。許多國(guó)家包括 我國(guó)都在一些已建和在建的大跨橋梁上進(jìn)行了有益的嘗試,部分橋梁的監(jiān)控取得了一定的效 果,象香港青馬大橋、江陰大

3、橋、南京長(zhǎng)江二橋等,但根據(jù)現(xiàn)有資料介紹,有些橋梁主要監(jiān) 控成功的均是輔助監(jiān)控系統(tǒng),諸如,環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)及部分 GPS 系統(tǒng),對(duì)結(jié)構(gòu) 安全至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)的例子國(guó)鮮有報(bào)道。 某些橋梁成功實(shí)現(xiàn)了部分構(gòu)件 (比 如主纜、吊桿、斜拉索的內(nèi)力變化監(jiān)測(cè),但對(duì)于其海量數(shù)據(jù)的處理分析,則顯得力不從心, 而且部分?jǐn)?shù)據(jù)的失真,也使得管理者對(duì)于整體監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生懷疑;另外,對(duì)數(shù)據(jù)管理、分析 及遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警等工作,在這些橋梁上遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到智能化程度。1.2當(dāng)前橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的主要技術(shù)問(wèn)題當(dāng)前已經(jīng)安裝運(yùn)行和正在開發(fā)的橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的主要技術(shù)問(wèn)題:(1硬件系統(tǒng)龐大,因此造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障的

4、幾率增加,可靠性降低,而且不便于維護(hù) 和操作;(2傳感器信號(hào)傳輸信噪比低,每一個(gè)傳感器的信號(hào),通過(guò)信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)距離傳送, 傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理服務(wù)器,而后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、存檔。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的噪聲降低 了傳感器的信噪比,從而降低了測(cè)量數(shù)據(jù)的可信度;(3數(shù)據(jù)量大,雖然數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)來(lái)自各個(gè)傳感器的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采 集,但由于所采集的數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大,如何有效地處理、分析和管理這些數(shù)據(jù)是當(dāng)前結(jié)構(gòu)健 康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)亟需解決的問(wèn)題。(4因系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)理解不深,對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)的力學(xué)相關(guān)性分析不足,不利于 對(duì)橋梁進(jìn)行預(yù)警。(5部分傳感器使用壽命短,漂移值不穩(wěn)定。(6預(yù)警設(shè)計(jì)域值確定工作量極

5、大,各類參數(shù)區(qū)分識(shí)別較困難。綜合分析可知,數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的許多因素均會(huì)影響數(shù)據(jù)的可靠性,能否對(duì)所采集數(shù)據(jù) 進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)處理決定了系統(tǒng)存在的必要性,而能否深刻理解橋梁結(jié)構(gòu)、掌握各傳感器采集信 號(hào)的關(guān)連性、正確設(shè)置預(yù)警值則決定了系統(tǒng)的成敗。1.3橋梁智能化監(jiān)控的發(fā)展方向基于以上認(rèn)識(shí),橋梁智能化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)積極鼓勵(lì)橋梁設(shè)計(jì) 專家、 結(jié)構(gòu)分析專家、傳感器 專家及其網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟硬件工程師參與相關(guān)工作, 成功的 監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是上述各方面專 家 共同智慧的結(jié)晶。認(rèn)識(shí)到以橋梁設(shè)計(jì)專家、結(jié)構(gòu)分析專家為龍頭,以傳感器專家及其 網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟硬件工程師為堅(jiān)強(qiáng)后盾的重要性,可以使我們真正實(shí)現(xiàn)以最少的、最精 良的傳感器及

6、其采集處理系統(tǒng)掌握橋梁的現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)。減少硬件系統(tǒng)意味著 系統(tǒng)出現(xiàn) 故障的幾率減少,可靠性增加,而且便于維護(hù)和操作; 減少硬件系統(tǒng)同時(shí)意味著減少所采 集的數(shù)據(jù)量,使 各類參數(shù)區(qū)分識(shí)別變得容易。在智能化采集傳感器的研究方面, 數(shù)字化的振弦式應(yīng)力計(jì)、 光纖傳感器 (加速度及應(yīng)力 、 利用磁通原理制成的 EM 傳感器已經(jīng)逐漸替代原有的應(yīng)變片、加速度計(jì)和誤差較大的索力測(cè) 量力錘系統(tǒng),加上 GPS 系統(tǒng)的日益成熟,利用 GPS 和傾斜儀組成結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)也成為現(xiàn)實(shí) 和主要方向。在工作站方面,固定在橋梁上的高度集成的、能自動(dòng)預(yù)處理采集數(shù)據(jù)的工作站將逐漸取 代移動(dòng)式工作站,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。光纜使長(zhǎng)距離傳輸

7、的信號(hào)損失達(dá)到最小,互聯(lián)網(wǎng)使我們能夠在世界任何地方遙控橋梁管 理站內(nèi)的主服務(wù)器,它們也是橋梁智能化監(jiān)控必不可少的工具。要認(rèn)識(shí)到橋梁的監(jiān)測(cè)內(nèi)容并不需要而且目前也不可能完全實(shí)現(xiàn)智能化,完全實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè), 應(yīng)該采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和定期監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法, 象對(duì)于結(jié)構(gòu)腐蝕的監(jiān)測(cè)、 結(jié)構(gòu)沖刷的監(jiān)測(cè)、 船撞力的監(jiān)測(cè)等等,既然在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室尚且不能實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容,在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室(被監(jiān)測(cè)橋梁 實(shí)際處于大自然的巨大實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)然亦很難實(shí)現(xiàn)。2湛江海灣大橋簡(jiǎn)介湛江海灣大橋位于廣東省西南湛江市 , 跨越雷州半島麻斜海峽 , 連接湛江市赤坎與玻頭兩 區(qū)。橋址處地震強(qiáng)度大,風(fēng)速高,海床淤泥層較厚,海水腐蝕性較強(qiáng),雷暴多,環(huán)境溫度及

8、濕度較高。 雖然在設(shè)計(jì)中已充分考慮讓橋梁結(jié)構(gòu)滿足上述條件的要求 , 但是作為國(guó)家的生命線 工程 , 橋梁結(jié)構(gòu)建成后 , 在上述惡劣的環(huán)境下,其運(yùn)營(yíng)安全性如何將成為更重要的問(wèn)題。因此, 需要對(duì)大橋在施工及運(yùn)營(yíng)期間的健康狀況進(jìn)行全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。結(jié)構(gòu)概況如下:主橋全長(zhǎng) 840米,跨度組成為 60+120+480+120+60米。 (見(jiàn)圖 2-1主橋橋面全寬為 28.5m ,如圖 2-2所示。為雙塔雙索面流線型混合梁。邊跨 60米為流線 型預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,在輔助墩處與鋼箱梁相接,主跨及其余邊跨皆為流線型鋼箱梁,鋼箱 梁與混凝土箱梁外形保持一致。斜拉索采用空間索面扇形布置,兩索面在橋面的橫向間距為 2

9、7.8米。斜拉索在鋼梁段索距為 16m ,在邊跨混凝土梁段索距為 7.5m ,主塔中心線斜拉索豎 向索距 2米。斜拉索采用平行鋼絞線。主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),塔高自承臺(tái)以上 155.1米。橋面以上塔高 113.8米,主塔的上部 兩塔柱微合,中間以弧形板連接,下橫梁以下兩塔柱內(nèi)收與上塔柱呼應(yīng)。 圖 2-1 橋式布置圖 圖 2-2 主橋橫斷面布置圖3本橋監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控內(nèi)容、部位及階段3.1監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容、部位監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括:(1 橋梁工作環(huán)境監(jiān)測(cè):橋梁工作環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括車輛荷載監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫度、濕度、橋址處風(fēng)速及風(fēng)向的監(jiān)測(cè)。 溫度的變化是否在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),是影響結(jié)構(gòu)受力變形狀況的一個(gè)重要因素

10、;濕度的變化 會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)的收縮徐變狀況及鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕情況;大橋位于強(qiáng)風(fēng)區(qū),其基準(zhǔn)設(shè)計(jì)風(fēng)速 高達(dá) 46米/秒, 因此風(fēng)速的大小對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀況有很大的影響, 同時(shí)也會(huì)影響大橋的 正常運(yùn)營(yíng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)有著十分重要的意義,首先,它可以為后期結(jié)構(gòu)自動(dòng)損傷識(shí)別提供不可 缺少的資料和依據(jù);其次,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和結(jié)果分析對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)者和建造者是非常重要 的資料,可以為以后的項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)和建造參考依據(jù)。(2 斜拉索監(jiān)測(cè):斜拉索是湛江海灣大橋的主要傳力構(gòu)件, 活載和橋面系自重荷載均由斜拉索傳遞到橋塔, 斜拉索的拉力不僅關(guān)系到橋塔的受力狀態(tài),而且直接影響到橋面線型和行車舒適度。湛江海 灣大橋采用雙塔雙索面

11、體系,結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)高,受力情況較為復(fù)雜,斜拉索采用夾片式錨 具,同時(shí)處于海洋環(huán)境中,易于銹蝕,另一方面,結(jié)構(gòu)某個(gè)部位的損傷或狀態(tài)改變會(huì)影響斜 拉索索力,因此索力的變化與結(jié)構(gòu)的安全性緊密相關(guān),通過(guò)對(duì)索力變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),可以得到斜拉索的實(shí)際應(yīng)力值,若超限時(shí)及時(shí)預(yù)警,以保證全橋的安全。因此對(duì)斜拉索索力在各種環(huán)境荷載情況下的變化監(jiān)測(cè)是本健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重點(diǎn)內(nèi)容。 (3主梁斜拉橋主梁分預(yù)應(yīng)力混凝土梁及鋼梁兩部分。主要監(jiān)測(cè)截面的變形、應(yīng)力、動(dòng)力特性及 溫度效應(yīng)。監(jiān)測(cè)截面主要為:主梁塔根支點(diǎn)截面、主跨跨中截面、輔助跨跨中截面及結(jié)合面 的應(yīng)力幅值。同時(shí),主梁的位移及動(dòng)力特性還直接影響到橋面線型和行車舒適度,因

12、此必須 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。(4 橋塔結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè):斜拉橋具有跨越能力大和結(jié)構(gòu)輕盈等特點(diǎn),但也存在剛度較小及穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)。主 塔是斜拉橋的主要受力構(gòu)件,它既承受縱橋向的荷載,又承受橫向風(fēng)荷載及溫度荷載,橋塔 的受力及變形狀況是斜拉橋結(jié)構(gòu)的重要健康控制指標(biāo)。主要監(jiān)測(cè)主塔各控制截面的變形、應(yīng) 力、動(dòng)力特性及溫度效應(yīng)。在塔根、下塔柱與下橫梁交界處、下橫梁與中塔柱交界處、中塔柱與錨固區(qū)實(shí)體段交界 處這四個(gè)可能出現(xiàn)拉應(yīng)力及較大壓應(yīng)力的部位進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)變監(jiān)測(cè),同時(shí)對(duì)兩座主塔的傾角, 位移及動(dòng)力特性進(jìn)行監(jiān)測(cè),此項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)還可以間接反映斜拉橋結(jié)構(gòu)整體的工作狀態(tài)。 3.2監(jiān)測(cè)的主要階段為得到結(jié)構(gòu)最初狀態(tài)的各項(xiàng)參數(shù),監(jiān)控應(yīng)

13、從施工初期進(jìn)行。這也是本系統(tǒng)區(qū)別與已有各 類橋梁監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)所在, 通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的詳細(xì)監(jiān)測(cè), 不但得到了結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)參數(shù), 對(duì)施工過(guò)程的安全也能進(jìn)行相關(guān)監(jiān)控及預(yù)警,例如:風(fēng)速風(fēng)向的監(jiān)測(cè)、獨(dú)塔狀態(tài)各階段結(jié)構(gòu) 的受力情況、變形及模態(tài)等等,這對(duì)于湛江海灣地區(qū)施工期間可能多次經(jīng)受較大臺(tái)風(fēng)的現(xiàn)實(shí) 具有重要意義。部分設(shè)備尚可以用于結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)控,例如:GPS 系統(tǒng)、 EM 傳感器等。 本橋階段性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要有:(1施工期間的橋梁監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù); 主要參考點(diǎn)應(yīng)變; 主要參考點(diǎn)溫度; 橋址處的風(fēng)速及風(fēng)向; 橋址處的空氣濕度; 斜拉索內(nèi)力; 橋塔施工過(guò)程受力狀態(tài)及動(dòng)力特性。 部分參考點(diǎn)位移值;施工期間的橋梁監(jiān)測(cè)

14、以橋梁設(shè)計(jì)部門的要求和建議為基礎(chǔ)。(2一年運(yùn)行期內(nèi)的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù): 所有參考點(diǎn)應(yīng)變; 所有參考點(diǎn)溫度; 所有參考點(diǎn)傾斜度; 所有參考點(diǎn)位移值; 所有參考點(diǎn)加速度; 橋址處的風(fēng)速及風(fēng)向; 橋址處的空氣濕度;一年運(yùn)行期內(nèi)的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以橋梁設(shè)計(jì)和管理部門的要求和建議為基礎(chǔ)。整個(gè)橋梁健 康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試在全部安裝完成后開始。(3一年運(yùn)行期滿之后的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù): 所有參考點(diǎn)應(yīng)變; 所有參考點(diǎn)溫度; 所有參考點(diǎn)傾斜度; 所有參考點(diǎn)位移值; 所有參考點(diǎn)加速度; 橋址處的風(fēng)速及風(fēng)向; 橋址處的空氣濕度; 橋梁健康報(bào)告; 橋梁維護(hù)建議。一年運(yùn)行期滿之后的整個(gè)橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將被調(diào)試完畢,正式滿負(fù)荷運(yùn)行,定期自

15、動(dòng) 給出橋梁健康報(bào)告及維護(hù)建議。4本橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件及軟件簡(jiǎn)介根據(jù)當(dāng)前監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展,結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)、管理、維護(hù)的要求,以及在橋梁實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工 程方面的經(jīng)驗(yàn),我們研究開發(fā)的湛江海灣大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),力求用最少的傳感器和最小的 數(shù)據(jù)量,對(duì)大橋及其關(guān)鍵構(gòu)件(部位的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),多級(jí)報(bào)警,并可通過(guò)對(duì)測(cè) 量數(shù)據(jù)的分析處理,進(jìn)行結(jié)構(gòu)的異常行為自動(dòng)診斷,對(duì)當(dāng)前結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評(píng)估,并具有 數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存和查詢功能。4.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件:智能橋梁監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)是由多級(jí)數(shù)據(jù)采集硬件和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)組成,包括:(1 用于數(shù)據(jù)處理、存檔和多用戶服務(wù)的中心服務(wù)器;(2 用于進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集的子系統(tǒng) (傳感器工作站

16、 ;(3 用于服務(wù)器與子系統(tǒng)之間通訊聯(lián)系的光纖以太網(wǎng)絡(luò)。中心服務(wù)器直接與橋上的數(shù)據(jù)采集、分析傳感器工作站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接和數(shù)據(jù)交換,并 允許授權(quán)用戶通過(guò)因特網(wǎng)聯(lián)接,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)共享。這樣的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬 件結(jié)構(gòu),縮短了傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的距離,減少了信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲,提 高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。由于數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)在因特網(wǎng)傳輸過(guò)程中在時(shí)間上有一定的延遲,因此在底層網(wǎng)絡(luò)中設(shè) 置了智能型傳感器工作站,數(shù)據(jù)的預(yù)處理和初級(jí)預(yù)警軟件則嵌入在傳感器工作站之中。該工 作站在采集數(shù)據(jù)的同時(shí),就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和實(shí)時(shí)分析。在傳感器工作站的設(shè)置上,充分 考慮到工作站的處理能力,重點(diǎn)監(jiān)控

17、參數(shù)的種類與重點(diǎn)監(jiān)控部位的相關(guān)性。此外系統(tǒng)服務(wù)器以及傳感器工作站均設(shè)有不間斷電源,以便在失去動(dòng)力電或者通訊線路 發(fā)生故障期間, 整個(gè)系統(tǒng)或傳感器工作站仍然能夠在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)采集傳感器的輸出數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)使用主要硬件及傳感器如下:(1系統(tǒng)服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)器是由兩并聯(lián)的 PC 服務(wù)器組成, 其中一個(gè)工作站作為系統(tǒng)的后備服務(wù)器, 以便 在一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí),另一臺(tái)服務(wù)器仍然能支持系統(tǒng)運(yùn)行。服務(wù)器裝備有后備不間斷電 源,以便在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍能維持一定時(shí)間的電力供應(yīng)。(2傳感器工作站傳感器工作站是具有 CPU , 可編程的,具有數(shù)據(jù)采集、處理和通訊功能的控制器。傳感 器工作站將對(duì)從傳感器采集到的

18、數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理, 利用包括數(shù)字濾波, 識(shí)別等信號(hào)處理技術(shù), 濾除信號(hào)的噪聲和寄生頻率信號(hào),提高信號(hào)的可靠性和可信度。(3風(fēng)速傳感器;(4加速度傳感器;用于測(cè)量結(jié)構(gòu)模態(tài)及配合 GPS 系統(tǒng)。(5應(yīng)變傳感器;（6）溫度傳感器； （7）濕度傳感器； （8）EM 索力傳感器； （9）GPS 系統(tǒng)； （10）傾斜傳感器；配合 GPS 系統(tǒng)。 (11監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊、數(shù)據(jù)電纜種類（略） 4.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件： 系統(tǒng)軟件以 UNIX 或者 WINDOWS 為操作系統(tǒng)平臺(tái)，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)處 理、橋梁健康預(yù)報(bào)與診斷和多用戶服務(wù)系統(tǒng)于一體。 它分為以下幾個(gè)模塊： 系統(tǒng)參數(shù)控制模塊； 嵌入在傳感器工作站

19、的數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊； 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊； 數(shù)據(jù)綜合處理與橋梁數(shù)據(jù)分析模塊； 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警模塊； 多用戶服務(wù)、數(shù)據(jù)顯示、網(wǎng)絡(luò)通信模塊； 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù) 限于篇幅，具體的軟件說(shuō)明詳見(jiàn)另一篇論文大型橋梁分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)-DIBHM介 紹。 4.3 本系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： （1） 多級(jí)分布式數(shù)據(jù)采集和處理，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信號(hào)傳 輸距離短，減少了信號(hào)傳輸噪聲，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。多級(jí) 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)，具有以下功能： 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，數(shù)字信號(hào)和數(shù)據(jù)預(yù)處理，以及實(shí)時(shí)超限預(yù)報(bào)； 在線二次預(yù)數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)存檔，關(guān)鍵結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析； （2） 系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)傳感器的輸出作出響應(yīng)。傳感器

20、工作站是智能型的信息處理器， 它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、預(yù)處理和實(shí)時(shí)預(yù)警，提高了系統(tǒng)的效率。在傳感 器工作站的設(shè)置在重點(diǎn)監(jiān)控的參數(shù)種類和重點(diǎn)監(jiān)控部位。提高監(jiān)測(cè)的有效 性。 （3） 健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)包括：初級(jí)預(yù)警，二級(jí)預(yù)警和全橋預(yù)警，每一級(jí)預(yù) 警分三級(jí)：預(yù)警可信度高. （4） 傳感器工作站具有系統(tǒng)自校驗(yàn)功能，系統(tǒng)將定期對(duì)傳感器的工作性能及其 工作狀態(tài)，以及系統(tǒng)的漂移進(jìn)行檢測(cè)與修正，保證系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期地對(duì)結(jié)構(gòu) 的變化有正確的相應(yīng)。 （5） 橋梁健康評(píng)估和診斷系統(tǒng)。橋梁整體和部件結(jié)構(gòu)綜合分析包括：靜態(tài) 分析：幾何建模和應(yīng)力分析，并與標(biāo)準(zhǔn)模型比較；載荷分析：溫度載 荷，交通載荷，風(fēng)載荷；動(dòng)態(tài)分析：模態(tài)分

21、析；橋梁健康狀態(tài)的定期 評(píng)估、超域值事件的評(píng)估、異常狀態(tài)的分析和識(shí)別、結(jié)構(gòu)建模和分析、靜 力承載能力分析和動(dòng)力特性評(píng)估。 （6） 橋梁靜態(tài)校驗(yàn)在系統(tǒng)軟件中，設(shè)置了大橋靜態(tài)載荷校驗(yàn)?zāi)K，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁 的定期靜態(tài)校驗(yàn)，多用戶橋梁檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多用戶在位在線分析，檢測(cè) 和觀察。 （7） 多數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)量小，完整，有效。 （8） 多用戶橋梁監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)多用戶在位在線分析，監(jiān)測(cè)和觀察。 5 主要工程數(shù)量及概算 主要工程數(shù)量及概算 全橋共設(shè)傳感器 291 套，工作站總數(shù) 11 套，服務(wù)站 3 套。其中 風(fēng)速傳感器：主跨梁體 2，東塔 2 ，合計(jì) 4； 加速度傳感器：主跨梁體 13，東塔 3 ，西塔 3