桥梁安全预警监测系统解决方案

桥梁安全预警监测系统

解决方案

Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

桥梁安全预警监测系统解决方案

2012年12月

目录

1.项目概述

1.1.项目背景

我国地形复杂，河流密布，如将天然河流连接起来总长度达到43万公里，特别在长江三角洲区域，河网密度接近2公里/平方公里，桥梁成为构成交通的重要部分，与国民经济建设和人民生活密切相关，因此保证桥梁的安全至关重要。

分析来看，桥梁的损坏不外两种原因：

一、内因。桥梁由于施工质量欠佳或长期连续运行，时常会发生病变，其中桥梁底面裂缝的发生与发育是桥梁出现健康问题的重要特征之一，及时捕捉裂缝信息并报警，可以及时采取相应补救措施，避免桥梁健康继续恶化，甚至垮塌，以保护人民生命财产安全。

二、外因。近年来，随着国内国民经济的高速增长，内河航运事业发展迅速，内河航运交通越发繁忙，以致水上桥梁被撞事件频发

为达到及时安全预警预报，减少桥梁垮塌事故的发生，对桥梁进行实时安全健康监测十分必要。

1.2.项目目标

桥梁的实时安全健康监测主要集中在两个方面：桥梁底面裂缝和船只撞击。

对于桥梁底面裂缝监测，目前主要检测方法为人工利用高倍望远镜在桥下观察，该方法可靠性差，难以进行长期观察。近年虽有利用视频采集技术来监测桥梁底面裂缝情况的方案，在桥底适当位置安装视频采集设备，对桥底进行视频扫描，以观察桥底裂缝情况。但这种方法中视频采集设备的位置固定，距离所观察桥底表面位置距离较远，导致采集到的视频数据不理想，对裂缝分析和判断意义不大。

对于船只撞击问题，出现了在桥梁上安装反光型交通标志防止撞桥事故发生的技术方案，但由于反光型交通标志是被动型发光体，发光强度受船只光源照射距离、照射角度和浓雾天气等多种因素的影响，往往要距离桥梁很近时船只驾驶者才能看清桥梁通航结构，如果此时船只航向错误或者桥梁航道空间不允许船只通行，而航行速度又较快的情况下，船只驾驶者很难调整船只的航向或停止航行，撞桥事故难以避免。

为了能够对桥梁安全健康状况进行真正有效的监控，需要实时监测分析桥梁底面裂缝，并对船只撞击进行预测预警，本项目采用物联网技术将与桥梁安全健康有关的检测数据实时传送到设立在交通局的监控中心，借助“数字桥梁”技术平台，实现桥梁的数字化管理，提高桥梁安全健康监测的实时性和可靠性，有效杜绝桥梁安全事故的发生。

2.总体设计

2.1.建设原则

为保证桥梁安全预警监测系统发挥应有的作用，在项目建设中遵循以下原则：

●统一规划：随着交通建设不断发展，桥梁的位置和数量变动较频繁，因此系统

的建设需要统一规划，同时根据具体需求分步实施，所有系统的设备、功能都

留有充分考虑扩展空间，以保证系统的升级、扩展和设备、网络、数据库的迁

移是平稳可靠的；

●资源共享：针对桥梁监测点位置分散、分布区域广的特点，在系统设计时充分

利用已建的信息基础设施和信息资源；

●平台公用：全面制定和推进标准化与规范化建设，实现资源共享，采用统一平

台、架构及标准，以利于实现异构系统的集成与整合，方便管理人员能够简

单、快速地访问数据和资源，及时监视和掌握整个系统的工作状态和可能发生

的故障，以便于对系统的管理、维护、调度；

●稳定安全：鉴于桥梁安全健康的重要性，为保证能长期稳定运行，保证监控中

心软件平台和数据库工作稳定，系统必须能够定期对自身进行自诊断并形成报

告，监视整个系统的工作状态，以便于对系统的维护和维修。同时监测数据在

外部网络上传输时必须保证其完整性和保密性，监控中心服务器需要具备有效

的防病毒和防攻击措施；

●开放通用：系统采用开放式的网络接口、计算机硬件、操作系统和数据库管理

系统，在软件设计中采用C/S 、B/S、面向服务的体系等先进、通用的结构标

准，在软件开发中遵守标准的开发流程和成熟的设计模式；

●可靠监测：系统现场监测设备安装在桥梁附近环境较差的地点，设备应该能满

足工业级应用的要求；

●界面友好：系统监控软件操作简便，界面直观清晰友好，采用驾驶舱、功能导

航和电子地图等展示方式。

2.2.方案说明

桥梁安全预警监测系统在物联网技术支持下，实时采集桥梁状态，按照科学的过程进行数据的组织与管理，在此基础上通过大量的模型进行知识集成，应用智能识别、数据融合、分析诊断、优化预测等技术，完整实现桥梁安全的在线监测、预警和管理。

桥梁安全预警监测系统主要有下列各子系统：船只撞击预警、报警系统，堆杂物、焚烧物报警系统，裂缝监测、测量系统。

一、船只撞击预警、报警系统。为了保障桥梁结构的安全，根据桥梁周围的现场情况进行预警机制，包含船只撞击预警。避免船只撞击桥梁导致桥梁结构受损，与此同时，如发生撞击，将现场第一手数据传输给监控中心；为此船只撞击预警、报警系统需满足以下要求：

●通航船只高度和宽度超过桥梁的限度则进行报警，将实时情况传给数据中心；

●桥墩和桥面进行预警，发现船只即将撞击前对船只进行语音和强光报警；

●发生撞击时图像采集器对船只和桥体进行拍照传输给控制中心；

●满足全天候全天时监测。

二、堆杂物、焚烧物报警系统。桥体下方为行车通道，常有附近居民将平时的生活垃圾堆积在桥体下方影响道路交通，同时有个别人将堆积在桥墩处的垃圾进行焚烧，这

种行为大大损坏了桥体结构，影响桥体的安全性。为此堆杂物、焚烧物报警系统需满足以下要求：

●对堆杂物和焚烧行为进行语音、强光报警或发送信息给监控中心交由监察人员

处理；

●满足全天候全天时监测。

三、裂缝监测、测量系统。桥梁常年遭受风雨侵蚀，同时接受外来的压力和撞击会不断出现桥体裂缝，针对该现象的出现，摆脱原先的人工监测方式，完全使用智能化监测，利用实时监测到的数据进行第一时间的修补工作。为此裂缝监测、测量系统需满足以下要求：

●桥梁顶部定期裂缝监测；

●准确定位裂缝位置；

●测量出裂缝的长度和宽度；

●满足全天侯全天时监测。

四、设备防盗报警系统。所有子系统的设备安装都处于室外无人职守的位置，正因为如此设备的防盗变得尤为重要，为此设备防盗报警系统需满足以下要求；

●首先设备具备相应的防盗标准；

●发生窃取行为时发生声音报警或给系统发送盗窃提示。

2.3.系统架构

桥梁安全预警监侧系统分为传感层、数据传输层、数据采集层、管控平台层和智能应用层，有利于系统的维护和扩展，方便系统的移植和集成，系统总体架构如下：

2.4.总体功能

桥梁安全预警监侧系统提供4大模块、10个功能配置，实现了在线监视、数据采