桥梁结构安全监测系统的构成方案

1)传感器模块

传感器模块由荷载与环境监测、结构整体响应监测和结构局部响应监测传感器构成,应能实现桥梁环境参数、车辆荷载参数及视频信息、结构响应的测量。

①传感器模块设计应包括监测内容和测点选择的设计以及传感器选型。

②监测内容应包括荷载与环境监测、结构整体响应监测与结构局部响应监测:

a.荷载与环境监测内容包括车辆荷载、风、地震、温度、湿度、降雨量和船舶撞击力等;

b.结构整体响应监测内容包括结构振动、变形、位移、转角等;

c.结构局部响应监测包括构件局部应变、索力、钢构件疲劳、支座反力、裂缝、腐蚀、基础冲刷深度等。

③测点选择应满足数据分析与安全预警及评估要求,应采用结构计算分析、结构危险性分析和易损性分析方法确定监测的关键构件和部位。

④传感器模块设计应考虑防雷、防静电、防尘、防水等防护措施。

2)数据采集与传输模块

数据采集与传输模块由数据采集设备、数据传输设备与缆线、数据采集与传输软件构成,应实现传感器数据同步采集与传输,保证数据质量、不失真。

①数据采集与传输模块设计应包括与传感器接口的匹配性设计、信号调理与数据采集方案、数据传输方案与路由设计、软件功能设计与集成方案。

②根据监测数据特点和数据分析要求,采用相应的数据采集方案,应保证信号信噪比高、不失真,动态信号还应满足采样定理。

③数据采集和传输软件应自动采集与传输数据,并可进行人工干预采集与采集参数调整。

3)数据处理与管理模块

数据处理与管理模块由数据预处理、中心数据库、数据查询与管理软硬件构成,应能实现桥梁监(检)测数据的处理、查询、存储与管理等功能。

①数据处理与管理模块设计应包括架构设计、功能设计、性能设计、安全设计,软件开发应考虑先进性、实用性、安全性、稳定性、容错性、可操作性和可扩展性。

②数据处理与管理模块应包括下列主要功能:(www.xing528.com)

a.数据预处理、数据存储、自动生成报告报表;

b.操作系统中心数据库,进行数据查询和管理;

c.备份数据、自动导入和导出数据及手工导入和导出数据;

d.统一数据标准格式和接口;

e.数据安全性,可采取设定不同用户级别权限和密码以及网络防护等技术措施。

③数据处理与管理模块应根据不同数据类型设计数据库以及数据维护和备份机制。

4)数据分析与安全预警及评估模块

数据分析与安全预警及评估模块具备实现数据实时在线显示、数据分析、安全预警及评估等功能。

①数据分析与安全预警及评估模块应包括数据分析、安全预警、安全一级评估、安全二级评估和专项评估。

②数据分析应对荷载与环境数据、结构整体响应数据和结构局部响应数据进行全面统计分析和特殊分析,为安全预警、安全一级评估、安全二级评估和专项评估提供基础数据。

③安全预警应根据监测数据流和数据分析结果进行实时预警。

④安全一级评估应对监测数据统计特征值与规范设计值进行比对并分析,形成安全一级评估结果。

⑤安全二级评估利用修正结构有限元模型、监测荷载、规范设计荷载进行结构重分析和极限承载能力分析,评估桥梁结构安全储备和安全状态等级,形成安全二级评估结果。

⑥桥梁遭受洪水、流冰、漂流物和船舶车辆的撞击、滑坡、泥石流、地震、风灾、海啸、火灾、化学剂腐蚀和特殊车辆过桥等突发事件后,应采用专业分析方法进行专项评估,形成专项评估结果。

⑦安全评估应选用可靠的评估方法,兼顾结构安全评估技术发展预留升级接口。

5)系统集成及用户界面交互

系统集成包括硬件集成、软件集成和工具平台集成,使各模块协调统一工作,形成桥梁安全监测一体化协作平台。