桥梁状态监测系统

系统概述：
桥梁跨越山谷、道路、河流或其它障碍物，是一种架空于水面或地面的人造通道，其可靠性和安全性尤为重要。由于桥梁事故的破坏性巨大，不仅会造成交通中断，影响国民经济发展，还会带来巨大的经济损失和人员伤亡，将造成非常不好的社会政治影响。
2006年，颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》要求重点研究桥梁、煤矿等生产事故、突发社会安全事件和自然灾害、核安全及生物安全等的监测、预警、预防技术。因此，国家对桥梁等大型公共设施的安全状况监测、预警技术的开发非常重视。
针对前述要求，杭州上杭结合多年在防震减灾监测领域的经验，推出了专门针对桥梁状态的SH-BRID2001系列桥梁状态在线监测系统。该系统是由公司自主研发的在线监测系统，为桥梁状态连续监测提供了良好的解决方案。
方案构成：
本方案中，桥梁状态监测系统主要由监控主机、系统软件、数据传输接口、数据采集分站、各类传感器、避雷器和传输网络组成。监测系统如图1所示。


监控主机与数据采集分站进行通信，负责系统监测数据的分析处理、实时显示、统计存储、屏幕显示、查询打印等任务；系统软件完成桥梁各个测点的数据采集、处理、加工、显示、存储、查询和报表打印；通信网络主要完成测量数据的传输和通信功能；各类传感器实现对各监测点现场环境参数进行监测与数据采集、就地显示以及信息传输等。
系统使用2台监控主机以实现双机热备份，数据采集分站上传的所有监控数据同时写入监控主机、备机数据库。通过RS485通信总线，把监控中心站同各个数据采集分站连接在一起，整个系统可以组成分布式树形网络数据采集系统，每个节点所连接的RS485 总线传输距离可以达到1200m。传感器根据桥梁结构图进行布点；布好点之后把传感器接在对应的信号采集模块上，主要检测项目及所用到的传感器如表1所示。
表1：主要监测项目

序号	监测项目	传感器	安装位置
1	结构应力变形监测	振弦式表面应变计	塔梁接合部、跨中、1/4跨中、3/4跨中箱梁内部上下表面。
		振弦式岩石应力计
		温度变送器（温度补偿）
2	温度分布监测	表面温度变送器	结构温度安装在塔梁接合部、跨中、主跨1/4跨、索塔1/2高度处；空气温度安装在塔梁接合部外部、跨中箱梁内外部
		埋入式温度变送器
3	钢索应力监测	钢索测力变送器	边索、中间索
4	缝隙监测	振弦式测缝计	伸缩缝
5	桩基监测	静力水准仪	桩基及其周边环境
		振弦式表面应变计
6	桥梁振动监测	加速度传感器	索塔、主梁

系统性能：
1）关键指标能自动在线监测和报警；
2）使用防水航空接头，安装维护简单，防水、防尘性好；
3）强大的软件处理功能：实现了对各个监测数据的数据的实时显示、存储、超限报警、短信报警、数据分析与打印输出等功能；
4）单总线实时数据传输，布线简单，维护成本低，系统稳定性高；
5）故障自检、双机热备份以及备用电源保证系统运行的稳定性可靠性； 
6）分布式网络结构，部分仪器故障不影响系统运行，同时系统具有良好的可扩展性。