1、系統概述

橋梁結構健康監測基本思路爲：

1）根據橋梁的(de)具體結構形式，進行結構有限元建模，确定橋梁的(de)安全敏感點，從而确定橋梁監測傳感器的(de)布設數量和(hé)位置。利用(yòng)盡可(kě)能少的(de)傳感器獲取盡可(kě)能多(duō)的(de)結構響應信息。

2）前端傳感器采集的(de)信息彙聚後通(tōng)過網絡傳輸至監控中心。

3）監控中心負責對(duì)各類傳感器信息進行預處理(lǐ)，并提供多(duō)種預測預警模型以及數據分(fēn)析的(de)模型，一旦監測數據超出設定的(de)阈值或容許值，系統就産生報警。橋梁管理(lǐ)部門根據預警類型及級别等采取相關的(de)措施，如交通(tōng)管制、維修處理(lǐ)等。

4）同時(shí)系統提供在線評估、離線評估等功能，對(duì)橋梁的(de)結構安全等級進行評估，包括橋梁技術狀況評估、橋梁安全性評估等。根據評估的(de)等級給出橋梁巡檢維護的(de)建議(yì)，并推送至相關管理(lǐ)部門。

橋梁健康監測系統是對(duì)常規的(de)檢查、檢測和(hé)載荷試驗的(de)重要補充，其不可(kě)替代性主要表現在連續性、同步性、實時(shí)性和(hé)自動化(huà)四個(gè)方面；連續性，有目的(de)的(de)長(cháng)期積累橋梁監測數據，用(yòng)于結構損傷識别和(hé)趨勢分(fēn)析；同步性，各參數可(kě)同時(shí)采集，便于分(fēn)析橋梁響應與載荷作用(yòng)之間的(de)相關性，及時(shí)掌握影(yǐng)響橋梁性能退化(huà)的(de)關鍵因素；實時(shí)性，實時(shí)掌握橋梁結構動态、靜态、環境、載荷等響應，及時(shí)預警；自動化(huà)，通(tōng)過自動化(huà)采集方式，獲取監測數據，克服人(rén)工巡檢無法到達、無法操作、人(rén)員(yuán)安全等問題。

 橋梁健康監測項目根據具體情況和(hé)用(yòng)戶需求，包括設計、建設、軟件和(hé)後期服務4個(gè)部分(fēn)。其中設計階段主要完成項目立項和(hé)方案設計，系統建設階段也(yě)就是現場(chǎng)施工過程，包括傳感器布設、傳輸網絡建設、硬件集成調試，有的(de)項目還(hái)包括監控中心建設；軟件服務有兩種方式，一種是建設方提供整套軟件系統，由監管機構運行；還(hái)有一種方式是建設方托管，定期提供橋梁監測和(hé)評估報告；系統後期服務包括系統運行維護、對(duì)軟硬件的(de)定期檢查、軟件升級和(hé)人(rén)員(yuán)使用(yòng)培訓；這(zhè)些服務内容都是根據實際項目需求，可(kě)以單獨進行，也(yě)可(kě)以提供一體化(huà)整體服務。

2、系統價值

橋梁結構健康監測價值體現，我們初步總結有以下(xià)幾個(gè)方面：1、提高(gāo)橋梁管養效率，包括快(kuài)速實現橋梁狀态的(de)評估和(hé)分(fēn)析，及時(shí)發現病害源或橋梁運行異常情況，指導管養；通(tōng)過交通(tōng)監測，輔助超限車管控，預測橋梁結構損傷和(hé)壽命；2、是提升橋梁管理(lǐ)科技品質與質量，包括建立完備的(de)橋梁數字化(huà)檔案，提高(gāo)橋梁作爲交通(tōng)設施的(de)智能化(huà)管理(lǐ)水(shuǐ)平，随時(shí)遠(yuǎn)程掌控橋梁性能和(hé)工作狀态，提高(gāo)數據監測的(de)精度；價值體現3是加強抗災應急能力，包括及時(shí)發現并監測突發災害等特殊事件的(de)發展變化(huà)，記錄完整的(de)突發事件過程，便于時(shí)候評估處理(lǐ)；價值體現4是推動行業發展，通(tōng)過對(duì)橋梁健康監測系統的(de)研究，推動了(le)物(wù)聯網、大(dà)數據、雲計算(suàn)等先進信息化(huà)技術在橋梁工程中的(de)應用(yòng)。

3、系統構成

典型健康監測系統構成如圖所示，主要包括5個(gè)子系統：自動化(huà)監測子系統、數據庫子系統、預警評估子系統、用(yòng)戶界面子系統和(hé)三維仿真子系統。

主要監測項目分(fēn)爲三大(dà)類，1是環境荷載，包括環境溫濕度、風速風向、交通(tōng)荷載等；2是結構整體響應，包括結構振動、位移、變形；3是結構局部響應，包括應力、裂縫、索力、索塔橋墩偏位等。

監測點安裝位置及典型監測數據如圖所示：

4、硬件集成

健康監測系統硬件集成如下(xià)圖所示：

5、軟件架構

系統軟件架構如圖所示，包括數據采集、數據處理(lǐ)、數據存儲、應用(yòng)支撐和(hé)用(yòng)戶界面5個(gè)層次；包括結構監測、專題監測、阈值報警、趨勢分(fēn)析、監測報告、橋梁檔案等12大(dà)功能模塊。

6、系統特點

智能化(huà)采集平台：标準通(tōng)訊協議(yì)兼容各種傳感器，實現智能化(huà)快(kuài)速數據采集、解算(suàn)、存儲和(hé)實時(shí)轉發；多(duō)樣化(huà)實時(shí)監測與分(fēn)析：常規結構監測與專題監測分(fēn)析相結合，實時(shí)監測與曆史數據查詢結合，提供全面、有針對(duì)性的(de)結構監測解決方案

自動化(huà)監測報告與報警：豐富的(de)監測報警方案、用(yòng)戶自定義流程、分(fēn)組分(fēn)權限接收不同報警信息；自動分(fēn)析系統運行情況、橋梁結構監測狀态，生産統計分(fēn)析報告，支持靈活選配。

三維可(kě)視化(huà)：三維全景、BIM集成展示監測數據，提升系統用(yòng)戶體驗和(hé)管理(lǐ)工作效率

視頻(pín)監控：集成各大(dà)廠家視頻(pín)監控接口，實現web和(hé)app端實時(shí)視頻(pín)監控集成

移動智能終端：随時(shí)遠(yuǎn)程監測與報警推送，及時(shí)處置、專題數據分(fēn)析

7、系統典型應用(yòng)界面

8、系統展望

橋梁結構健康監測有以下(xià)幾點新趨勢：健康監測應用(yòng)向标準化(huà)和(hé)規範化(huà)推進，從特大(dà)型橋梁向中小型橋梁群應用(yòng)轉變，自動化(huà)監測和(hé)數字化(huà)巡檢管養融合并重，全壽命信息化(huà)與建管養一體化(huà)；面臨的(de)調挑戰有：有限測點的(de)最優化(huà)布置理(lǐ)論和(hé)設計方法，更爲科學的(de)數據分(fēn)析與狀态評估方法，海量異構監測數據“隐秘”規律挖掘，全壽命期信息模型建立，更直觀高(gāo)效的(de)管理(lǐ)方式，新傳感技術的(de)研發與應用(yòng)。

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