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 一、監測現狀

橋梁工程長期暴露在野外環境中，工作環境惡劣，不僅受到環境災害的威脅，還受到交通車輛的重復荷載以及風雪、溫度的活荷載作用，在服役期間極易產生疲勞損傷和環境腐蝕，使橋梁結構在運營期間的工作性能下降，老化和退化現象明顯，直接影響結構的運營質量、結構安全和使用壽命。由于橋梁結構遭受的損傷和侵蝕具有顯著的空間變異性和時變性，導致結構的損傷和破壞追蹤困難，給橋梁結構的健康狀態的評估帶來新的挑戰，獲取橋梁結構真實受力、變形、環境信息等參數成為重要難點之一。近二十年來，我國修建了大量的橋梁工程項目，其中有許多大跨度、重荷載的連續梁橋、鋼拱橋、斜拉橋和懸索橋等，橋梁的建設位置甚至位于艱險的高山峽谷和跨江跨海區域，采用傳統的人工監測或者被動健康監測技術已不現實，發展智能化、遠程無線化的監測技術成為目前重要的研究方向。

在傳統的橋梁結構設計和健康監測系統中，往往是在橋梁結構在建設完成后間斷性地對橋梁進行全面監測，這種監測數據通常不能反映結構的承載力和變形歷史，監測數據屬于離線的、靜態的和被動的結果。為了實時、連續地提供橋梁結構的內力、變形演變，識別機構的損傷位置和損傷程度，賦予橋梁具有智能運營功能，實現結構服役性能、可靠性和耐久性的智能感知，達到提高橋梁安全性、降低運營維護費用的目的，同時也可以在特殊氣象環境、地質災害和橋梁結構物理力學參數嚴重超標時及時提供診斷結果和發出預警信息。

二、巖聯技術橋梁自動化智能健康監測系統

基于當前橋梁人工間斷式監測的不足以及現實對自動化監測的需求，巖聯技術基于信息化和智能化的計算機技術、網絡技術、信息處理技術、傳感器技術，開發橋梁自動化智能健康監測系統，能夠實現橋梁結構監測的自動、連續和實時探測、反饋、診斷、建議和輸出。

巖聯技術橋梁自動化智能健康監測系統由感知端（傳感器）、采傳端（智能采集基站）、云端（云平臺）所組成。

2.1感知端、采傳端（硬件系統）

劃分為硬件系統和軟件系統，硬件設備主要是傳感器系統以及數據采集系統，其中硬件部分包括主梁撓度監測設備、風力風向監測設備、環境溫度監測設備、結構溫度監測設備、振動監測設備、動態交通荷載監測、結構應變監測設備、整體位移監測設備、腐蝕監測設備、動力特性監測設備等，分布式傳感器系統能夠將監測點的溫度、濕度、應力、索力、傾角等信息轉換為電信號，經過信號放大后，電信號傳輸至數據采集卡中，經過模數轉換變換為數字信號，以便于后續的信號處理和分析。

2.2云端（軟件系統）

軟件系統主要包括數據分析系統、健康預警系統、數據管理系統和無線遠程遙控系統，巖聯技術將之集成至監測云平臺中，數據采集系統中的數字信號經過預處理后，在專用的分析軟件終端進行處理、存儲和數據分析，當出現參數異常時激活健康預警系統發出警報信息，原數據以及處理后的海量數據經過網絡加密傳輸至數據管理系統，實現數據的挖掘、分析、搜索和展示，并可通過云服務器上傳至云端，實現數據的永久保留，在數據的采集和傳輸中還可以借助移動互聯網技術、物聯網技術，實現傳感器與數據網絡服務器的連接和控制，可以實現全球范圍內的遠程監測。

云平臺

APP端

工程管理

橋梁監測模型管理：橋梁三維模型導入和展示，監測數據關聯三維模型，實時動態顯示，數據查驗更直觀。

數據管理：監測數據方便查看、快捷管理，內容涵蓋包括并不限于記錄值、變化量、變化速率等相關數據，并生成數據動態圖及趨勢圖做展示記錄；系統自帶自動生成報告功能，一鍵生成工程監測日報、周報等相關報告，同時提供包括監測數據、動態圖及趨勢預告等相關內容。

預報警管理：24小時全方位警情預控，電話、短信、郵件多途徑及時預警通知，警情處理進度一目了然，管理便捷。

三、巖聯技術橋梁自動化智能健康監測系統工作流程

3.1監測指標確定及外場監測傳感器布設和組網

依據橋梁結構特點，確定需監測的關鍵構件及關鍵部位，從而形成能總體反映橋梁狀態的指標體系。由監測指標的特點，選擇適合系統需要的滿足量程、精度和使用條件的傳感器，并進行安裝、組網和數據采集。

3.2監測數據采集與傳輸

橋梁監測數據采集通過智能采集終端與傳感器組網采集，監測數據傳輸由無線信號傳輸組網完成。現場數據采集站由多個數據采集模塊組成，模塊硬件高度集成化，以確保橋梁監測數據采集的穩定性、耐久性和高精度。

3.3橋梁監測云平臺數據解算、分析、展示

橋梁監測數據的原始結構數據，包括環境溫濕度，風力信息等環境數據、橋梁應變、振動和撓度等橋梁數據等，經過物聯網技術和無線信號傳輸技術，將數據回傳后臺服務器，后臺信息化平臺對數據進行匯總、解算、比較和分析，從而通過數據解析評估出橋梁的健康實時狀態。

3.4橋梁安全預警系統

為了能清晰表達橋梁安全狀態，系統將安全預警劃分成 3 個等級：預警、報警、控制，每個等級代表橋梁不同的健康狀態。系統通過監測橋梁的各項參數，結合橋梁的基本屬性信息，實時將監測到的橋梁安全狀態推送至相關人員。系統給出了各個預警等級的下閾值，預警閾值并非固定不變，系統通過分析橋梁既往一段時間的應力應變和撓度等信息，給出對應推薦值，也可通過專家計算設置。

四、工程案例

重慶某地橋梁自動化健康監測：

重慶某拱橋運營年限已久，材料老化嚴重，承載交通流量大，健康狀況不佳。通過現場踏勘依據以下原則確定監測內容及監測點位：

（1）結構主要振型中振幅較大位置；

（2）結構變形的主控制點；

（3）橋梁跨中等位置最大應力分布及變化的位置或構件；

（4）橋梁沉降或傾斜可對橋梁整體結構產生較大影響的點位。

監測內容：應力應變、沉降、傾斜、裂縫、振動加速度。