桥梁在线监测系统

桥梁在线监测系统解决方

案

2020年5月

目录

一、项目背景 (2)

二、系统组成 (2)

三、系统功能 (3)

四、系统参数 (4)

4.1、数据采集仪 (4)

4.2、传感器 (5)

五、系统特点 (7)

一、项目背景

交通网络日益发达，桥梁在网络中发挥着重要的连接作用。桥梁数目不断增加、结构形式愈渐复杂，这些对于桥梁的质量也提出了更高的要求。桥梁和大型建筑从施工到使用过程期间，混凝土或钢结构的重点部位的受力、变形以及受到荷载和温度变化等，都是影响其结构健康的因素。像广东省的虎门大桥桥面出现肉眼可见的“波浪式起伏”，引发广泛关注。经过专家组初步判断，沿桥跨边护栏连续设置1.2米高的水马（挡墙），改变了钢箱梁的气动外形，在特定风环境条件下，产生了桥梁涡振。而武汉鹦鹉洲大桥也经历了类似的晃动。随后专家研判认为，桥梁异常振动系特定风况引起，振幅在设计允许范围内，桥梁结构运行正常。所以专业人员进行桥梁的维护时，离不开桥梁结构的在线监测系统。

桥梁在线监测系统让桥梁安装各类传感器和采集设备，就像医院给病人戴上24小时监测仪一样，这些传感器和采集设备，会实时将桥梁的结构状况、基础沉降、现场抓拍图等各种监测数据，通过互联网存储至云计算数据中心服务器中。然后通过展播将各种监测数据直观展现在专业人员面前，让其能够有科学依据的进行管理维护。

二、系统组成

桥梁在线监测系统由三大部分组成：数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及预警平台。

1、数据采集系统：数据采集系统由机箱、数据采集终端、太阳能板、蓄电池、各类传感器（振动传感器、静力水准仪、应变传感器、裂缝计、索力传感器、温湿度传感器、风力、风向传感器等）、摄像机、防雷器等组成，采用太阳能供电，根据不同应用场合选择。

2、数据传输系统：数据传输系统将数据采集系统采集的数据通过2G/3G/4G/5G/LoRa/ZigBee等无线通讯方式发送至管理服务器进行处理。

3、数据处理系统及预警平台：数据处理系统对获取的相应数据进行及时的处理，在数据达到或者超过预设值时，及时提醒桥梁上的来往车辆注意，或对问题部位进行封闭处理，以及及时给专业人员提供准确数据，让其高效，快速的进行问题处理，避免不必要的损失。

三、系统功能

1、桥梁基础的稳定是确保桥梁安全运行的基本前提，对墩塔、梁体、供圈的变形和基础沉降进行监测，实时反馈桥梁结构的形态。

2、对桥面主要的断面进行检测，了解承力构件的受力情况。

3、索梁桥的索力会直接影响到桥梁结构的受力跟安全，桥梁在线监测系统能对索力进行监测，保证索力出现异常时能够第一时间发现。

4、年代久远的桥梁其质量的退化会影响结构振动特性的改变，因此我们使用振动传感器对桥梁动力特性及振动水平进行监测。

5、混泥土的路面，经常出现裂缝，有些裂缝只有车子经过时才会裂开，工作人员很难发现。安装我司的监测系统进行监测，及时发现问题进行处理，避免出现损失。

6、监测桥梁上的温湿度、风力、风向给与桥梁管理提供一些环境因素。

7、可接摄像头，支持图片抓拍功能，提供一些违法车辆信息。

8、将监测采集的数据用“电视频道”的方式进行信息展播。

4.1、数据采集仪

4G模块参数内容

标准及频段可支持：FDD-LTE、TD-LTE、CDMA2000 1xEV-DO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、

GPRS/EDGE

可选单模、多模或全网通讯

理论带宽

FDD-LTE：下行速率100Mbps，上行速率50Mbps

TD-LTE：下行速率61Mbps，上行速率18Mbps

WCDMA：下行速率42Mpbs，上行速率5.76 Mbps

TD-SCDMA：下行速率4.2Mbps，上行速率2.2Mbps

CDMA2000 1xEV-DO Rev. A：下行速率3.1Mbps，上行速率1.8Mbps GPRS/EDGE：速率171.2kbps/384kbps

发射功率<24dBm

接收灵敏度<-109dBm

硬件参数内容CPU 工业级32位通信处理器FLASH 512KB

SRAM 256KB

数据存储

Flash

32MB TF卡32G（可选）

接口类型内容

串口2个RS232和2个RS485接口，内置15KV ESD保护，串口参数如下：

数据位：5、6、7、8位

停止位：1、1.5、2位

校验：无校验、偶校验、奇校验、SPACE及MARK校验

串口速率：110~230400bps

指示灯具有系统“SYS”指示灯

天线接口标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧

SIM/UIM卡接

口

标准的翻盖式用户卡接口，支持1.8V/3V SIM/UIM卡，内置15KV ESD保护电源接口工业级端子接口，内置电源反相保护和过流/过压保护

电源开关标准船形开关

唤醒按钮通用轻触式开关

接地端子M4螺丝接地保护端子

应用接口

1个翻斗式雨量计接口

1 路脉冲计数接口，最高可支持1KHz 脉冲接入

1 个10/100Mbps 以太网口（RJ45 插座），自适应MDI/MDIX，内置1.5KV 电

磁隔离保护

8 路模拟量输入接口（16 位AD、支持4-20mA 电流信号输入，可选0-5V 电

压信号输入）

8路开关量输入接口（光隔离）

逻辑0：湿节点0-3VDC，或干节点导通

逻辑1：湿节点5-30VDC，或干节点断开

8 路开关量输出接口（光隔离）

最大切换电压：30VDC

最大切换电流：50mA

最大切换功率：150mW

4 路继电器输出（光隔离）

最大切换电压：250VAC/30VDC

最大切换电流：1A

最大切换功率：30W

5 路受控输出电源（额定电源12V/1A 内置过流保护））

供电内容

标准电源DC 12V/1.5A

供电范围DC 9~28V

静态值守电流<2mA @12VDC

工作电流<50mA @12VDC (连接中心后的平均电流)

物理特性内容

外壳金属外壳，保护等级IP30。外壳和系统安全隔离，特别适合工控现场应用外形尺寸245x145x39.8 mm (不包括天线和安装件)

重量820g（主机）

工作环境内容

工作温度-20~+65ºC（-31~+167℉）

储存温度-40~+85ºC（-40~+185℉）

相对湿度95%(无凝结)

4.2、传感器

静力水准仪内容

量程0-500-2500mmH2O

精度0.2mm

分辨率0.01mm

输出RS485/MODBUS（可选）

宽电压输入DC9～36V

防护等级IP67