橋梁病害監測系統方案設計

橋梁病害監測系統設計原則

我們遵循以下設計原則：

1），開放性：

系統架構靈活，開放性的體系結構。

2），規范性：

系統的通信與接口協議等符合相關國家安全標準、國家標準、行業標準。

3），易操作性：

提供清晰、簡潔、友好的中文操作界面，操控簡便、靈活，易學易用，便于管理維護。

4），實時性：

系統采用傳輸網絡實時地將各類監控信息等動態實時數據傳到監控中心。

5），安全性：

系統具有防止非法接入、非法訪問、病毒感染和黑客攻擊，防過載、斷電和人為破壞，具有高度的安全和保密性。

6），可靠性：

系統采用成熟、穩定和通用的技術和設備，能夠保證系統*穩定運行，有較強的容錯和系統恢復能力。

7），可維護性：

系統具備高度的可維護性，有完善的自檢、故障診斷及故障弱化功能。在出現故障時，能及時、快速的修復。

8），兼容性：

系統具備良好的兼容性，能對已建成的系統的設備進行兼容。

光纖光柵傳感技術簡介

光纖光柵是20世紀90年代以來上新興的一種在光纖通信、光纖傳感等光電子處理領域有著廣泛應用前景的基礎性光纖器件。光纖光柵是以光纖為基本材料，通過激光加工形成的一種特殊器件，能夠對滿足布拉格條件的光進行反射。在實際工程中，通過對光纖光柵進行特殊封裝設計，其反射光的中心波長隨著作用于光纖光柵傳感器的應變、溫度、壓力、位移、加速度等變化而近似線性變化，這樣通過檢測光纖傳感器內部光纖光柵反射光波長的變化就可以實現對被監測物理量的實時感測，進而通過計算機信息管理系統分析評估被檢測土木工程結構的安全狀況。

橋梁結構監測光纖傳感系統構成

同傳統的電傳感器相比，光纖光柵傳感器具有以下優勢：

多個相同或不同類型的傳感器可以串接或并接復用在一根光纖上，系統集成度高；

測量精度和分辨率高；

傳感器的零偏值不漂移，屬于量測量，*工作性能穩定；

傳感量檢測及傳輸均為光信號，不受電磁干擾及核輻射的影響；

環境適應性好，可*用于高溫、高濕及存在化學侵蝕等的惡劣環境；

重量輕，體積小，安裝使用方便；

以光信號中心波長值表征被測量，不受光強波動及傳輸光纖彎曲損耗等影響；

傳感器串接鏈具有自愈合功能：正常工作時，只需將傳感串接鏈的首端或尾端接到光纖光柵傳感網絡分析儀即可實現所有傳感器信號的同時檢測；一旦施工中的意外情況或其他災害導致傳感器串接鏈斷損，則可以將傳感鏈的另一端也接到光纖光柵傳感網絡分析儀，此時以斷點為界，左右兩側所有的傳感器分別通過串接鏈的首端和尾端連接到光纖光柵傳感網絡分析儀進行檢測，實現自愈合。

橋梁病害監測系統構成

基于光纖光柵傳感系統的橋梁病害監測系統是一個以橋梁結構為平臺，應用新型光纖光柵傳感技術，對橋梁上關鍵部位的結構變形、環境溫度分布等多項參數進行實時監測的綜合監測系統，它能夠實時監測橋梁在各種環境、荷載等因素作用下的結構響應，并能有效地提供橋梁養護管理的科學依據，顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠大限度地確保橋梁安全運營，預診斷橋梁病害和延長橋梁使用壽命。

建立一個以橋梁結構為平臺，應用現代傳感、通信和網絡技術，優化組合結構監測、環境監測、交通監測、設備監測、綜合報警、信息網絡分析處理和橋梁養護管理各功能子系統為一體的綜合監測系統是非常必要的，也具有非常重要的意義。

本項目中，橋梁病害監測系統主要由光纖光柵傳感器、傳輸光纜、光纖傳感分析儀、GPRS/CDMA無線傳輸模塊和監控中心計算機組成：

針對本項目的監測需求，每座橋梁配置10只BJS200自溫補混凝土表面應變計和4只BJT002表面式光纖光柵溫度傳感器，14只光纖光柵傳感器根據具體安裝位置的需要，以首尾串聯或并接的方式通過1-2根光纖鎧裝尾纖引出，連接到1臺BJA01-04光纖傳感分析儀。每臺BJA01-04光纖光柵傳感分析儀具有4個同步測量通道，同步采集速率可在1-50Hz之間遠程無線設定，每通道多可監測12-18只光纖光柵傳感器。

考慮到150公里的高速公路有10座，野外環境較為惡劣，零下40度的工作環境對設備的考驗比較大，建議在高速公路沿線鋪設100芯單模（多余光纜可用于隧道監測需要）傳輸光纜到每20公里所在的加油站，并在加油站安排一個監控中心，一方面既解決了野外供電難問題，另一方面設備維護也非常方便，并保留設備的無線發射功能，可利用GPRS將10個監控中心的數據上傳到高速公路監控管理局的總調度室實現對高速公路橋梁隧道的遠程實時監測。

系統補充功能：沿線隧道火災報警系統，可每隔10米在隧道內布置光纖光柵溫度傳感器用于隧道火災溫度探測報警，根據隧道長度而具體決定所需布置的溫度傳感器數量，并將數據通過傳輸光纜傳至后臺20公里處的加油站監控中心，實現對隧道內部的火災溫度的實時在線監測和預警。

橋梁病害監測意義