無線實時遠程橋梁監(jiān)測系統(tǒng)方案介紹
一、 概述
隨著橋梁分析理論、施工技術(shù)、材料性能的迅速發(fā)展,橋梁跨度越來越大。橋梁結(jié)構(gòu)越來越柔,跨徑越來越大,不僅要求精確嚴密的計算與施工技術(shù),而且對橋梁建成后的安全養(yǎng)護提出了更高的要求。
然而,在當(dāng)前的橋梁養(yǎng)護工作中存在許多不足:(1)工作效率低。橋梁的檢查主要是有技術(shù)人員到橋梁現(xiàn)場定期檢查,查看一座橋梁需花費一個人半天或一天的時間,工作效率低,不適合現(xiàn)代大量橋梁養(yǎng)護護理的要求。(2)準確性差。目前橋況數(shù)據(jù)基本上以人工采集為主,需通過檢查人員到橋梁現(xiàn)場進行目視檢查獲得外部現(xiàn)狀,通過各種外部特征來綜合判斷橋梁狀況。由于技術(shù)人員用肉眼檢查橋梁的現(xiàn)狀,工作中存在隨意性,在橋梁病害尺度的把握上存在著人為差別,而對于肉眼無法看出的危險情況則又無法準確的把握,使得評價結(jié)論的準確性較差。(3)養(yǎng)護費用高。橋梁養(yǎng)護的經(jīng)費主要用于橋梁的加固、改造,由于缺乏預(yù)防性養(yǎng)護的投入,造成“出現(xiàn)大病后花大錢治”的現(xiàn)狀。(4)安全性低。由于橋梁的數(shù)量巨大,而技術(shù)人員和設(shè)備的有限,導(dǎo)致無法對運營中的所有(或大部分)橋梁進行有效的橋況評估,時常遺漏一些危橋的重要信息而發(fā)生車毀人亡的事故。
我國正處于大規(guī)模的土木工程和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時期,許多世界矚目的跨海橋梁工程與基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)規(guī)劃或正在建設(shè)之中。我國大量公路和鐵路工程建設(shè)和安全運行的需求為橋梁工程監(jiān)測及其集成系統(tǒng)的研究、開發(fā)與應(yīng)用提供了廣闊的平臺和前所未有的機遇。
遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是在線實時監(jiān)測與現(xiàn)代IT技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。它的一個顯著特點是通過先進技術(shù)在傳統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用,縮短時空差異,把傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中不同時間、不同地點發(fā)生的事整合到一起,形成統(tǒng)一信息平臺。該系統(tǒng)可以將在建和已建成的所有橋梁通過無線遠程監(jiān)測系統(tǒng),匯入到一個平臺(服務(wù)器),監(jiān)控和管理人員可通過控制中心隨時查看所有橋梁的健康狀況;同時也可通過互聯(lián)網(wǎng),隨時隨地查看各種數(shù)據(jù);對于有危險的橋梁,也可通過GSM短信,及時發(fā)送到相關(guān)人員的手機上,以便及時處理險情,避免發(fā)生車毀人亡的事故。
二、 系統(tǒng)介紹
1. 介紹
無線實時遠程橋梁監(jiān)測系統(tǒng),將每個橋梁作為一個子系統(tǒng),每個子系統(tǒng)由若干個無線數(shù)據(jù)采集終端構(gòu)成,將各種傳感器信號通過無線ZIGBEE方式傳輸,組成一個ZIGBEE局域網(wǎng),電源采用太陽能電板加蓄電池方案;再將每個橋梁/子系統(tǒng)/局域網(wǎng)通過GPRS/3G轉(zhuǎn)換器,通過GPRS/3G/Internet連接到控制中心(服務(wù)器);這樣整個系統(tǒng)可以匯入到一個管理平臺,便于管理;同時各種監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸,每座橋梁的實時狀態(tài)都可以隨時掌握;監(jiān)測數(shù)據(jù)全部都存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器上,便于數(shù)據(jù)分析;系統(tǒng)具有自動報警功能,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),對有險情的橋梁及時發(fā)出報警信號;也可以通過GSM短信報警,通知相關(guān)人員。
采用太陽能電板和電池供電,采用無線傳輸,既解決現(xiàn)場電源問題,又方便布線,同時后續(xù)傳感器終端的擴展也很方便,不需要二次施工。
3. 系統(tǒng)功能
1) 實時在線數(shù)據(jù)監(jiān)測;
溫濕度、斜度、位移、擾度、表面應(yīng)力、速度、裂縫數(shù)據(jù)實時監(jiān)測。
2) 定位追溯;
3) 預(yù)案管理;
4) 領(lǐng)導(dǎo)桌面;
信息經(jīng)過多層處理,使管理者或主管實現(xiàn)對全局“一目了然”。
5) 指揮調(diào)度;
6) 統(tǒng)計決策;實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存貯,便于統(tǒng)計、分析、決策。
7) 遠程在線監(jiān)控;
只要有1臺能上網(wǎng)的計算機,通過網(wǎng)頁登陸的方式,并根據(jù)用戶名和權(quán)限,隨時隨地查看各種數(shù)據(jù)。
8) 險情自動報警;
系統(tǒng)可自動報警,可也通過GSM短信直接通知相關(guān)人員,以便及時處理。
三、 傳感器終端
1) 溫濕度傳感器終端
2) 斜度傳感器終端
3) 位移傳感器終端
4) 撓度傳感器終端
5) 表面應(yīng)力傳感器終端
6) 振動速度傳感器終端
7) 裂縫傳感器終端
四、 其他
1) ZIGBEE無線模塊
ZIGBEE模塊采用CS-iCN-01無線ZIGBEE協(xié)調(diào)器。
2) GPRS/3G無線模塊
采用CS-iSN-01無線GPRS模塊和CS-iSN-02無線3G 模塊。
3) 服務(wù)器
采取客戶/服務(wù)器方式設(shè)計,將數(shù)據(jù)和操作界面分離,保證了數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性。支持分中心建設(shè)、功能擴充及擴容升級:監(jiān)控中心建成后,在各地建設(shè)遠程分中心將簡便易行、成本低廉。
4) 客戶端
普通能上網(wǎng)的電腦
5) 電源
電源采用太陽能電池加蓄電池,解決現(xiàn)場

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