▋概述

橋梁作為交通運輸的重要組成部分，隨著我國交通事業的發展，其安全性、耐久性和正常使用功能，越來越被人們所關注。我國是個橋梁大國，據數據統計，截至2020年末，中國現代橋梁總數超過100萬座。影響橋梁的因素居多，人為因素、車輛長期超載、材料自身退化、自然災害等，導致現役橋梁出現承載力降低、結構受損等各種病害，同時缺乏及時到位的管理養護。損傷如果不能及時得到檢測和維修，輕則影響行車安全和縮短橋梁使用壽命，重則導致橋梁突然破壞和倒塌，而過去檢查橋梁病害，全憑人工巡查，效率不高，也不夠精準，傳統的變形監測手段越來越不能滿足變形監測要求。因此，建立一套針對橋梁的智能在線監測系統，及時發現橋梁結構的損傷顯得尤為迫切。

▋系統應用概述

為實現橋梁實時監測，保障橋梁安全，才茂聯合橋梁監測平臺相關企業，推出橋梁遠程實時監測預警系統，根據橋梁實際情況結合高精度北斗形變監測技術、計算機技術，物聯網通訊技術實現對橋梁沉降、位移、傾斜、撓度等變形的自動化在線監測預警，一旦變形量指標超標，監控中心聲光報警，同時短信、通知到相關負責人橋梁形變危險狀況，提前做相應處理，避免大橋災難性事故的發生，指導預防式維修管理。

▋系統結構

橋梁安全在線監測系統主要是由四大部分組成：數據采集設備、網絡傳輸設備、橋梁監測管理平臺、預警終端等系統組成。通過采集到的橋梁沉降、傾斜度、振動大小、撓度、位置等數據實時傳到橋梁監控中心，實現對橋梁變形、受力、環境等全自動化在線監測，實時掌握橋梁運行狀態。

（1）數據采集終端：通過在橋梁的相關部位加裝壓差變形測量傳感器、盒式固定測斜儀 、表面式應變計/內埋式應變計、磁通量傳感器、振動傳感器 、GNSS、溫濕度傳感器、風速風向傳感器、雨量計等各類儀器儀表對橋梁重要數據進行實時的采集，同時可在橋梁入口、橋面加裝壓力傳感器以及攝像頭設備等動態稱重系統對超載車輛進行鎖定，及時對超載車輛進行攔截，并且可以實時統計橋梁總載重量。

（2）網絡傳輸設備：能實現橋梁監測數據全天候不間斷的采集，利用才茂CM520 工業4G路由器將采集到的數據進行無線網絡遠程傳輸，將實時數據傳輸到遠程控制中心進行實時監測以及存儲，方便控制中心通知相應管理人員對突發狀況進行處理。

（3）橋梁監測管理平臺：實現對所有終端產品的集中、統一的監控管理和遠程運維，橋梁巡查人員無需去現場即可查看到橋梁的運行狀態，節省了人員成本

（4）預警終端： 通過軟件對監測參數的實時在線分析，系統檢測到設備有異常狀態，通過短信報警，提醒相關人員采取措施，預防事故發生。

▋主要監測內容

（1）結構變形監測：主要有梁體線性變形等；

（2）結構應力（應變）監測：橋梁重要部位（橋梁跨中關鍵部位等）靜態的應力（應變）測試；

（3）結構振動特性與振動水平：主要有橋梁振動特性的測試與分析；

（4）結構溫度監測：橋梁重要部位的結構溫度測試；

（5）伸縮縫/裂縫監測：主橋伸縮縫的變化及箱梁內裂縫變化；

（6）環境監測：監測大橋箱梁內及橋面所處環境的溫濕度等；

▋網絡設備介紹

工業級4G/3G/2G WIFI無線網關，是一款帶無線局域網WIFI，1個WAN口，4個以太網口RJ45接口，工業級設計的無線網關。設備應用于中小企業上網，家庭上網以及工業設備數據傳輸。設備支持局域網WIFI功能（802.11 a/b/g/n）和廣域網3G/4G/WIFI無線網絡功能，同時系統加載了廣域網通信VPN隧道、WIFI局域網傳輸的安全認證等安全功能，實現無線局域網和無線廣域網的無縫連接，為用戶提供高速、安全、可靠的移動寬帶服務。設備采用高性能的工業級MIPS通信處理器，以嵌入式實時操作系統為軟件支撐平臺，系統集成了全系列從邏輯鏈路層到應用層通信協議，支持VPN（包括PPTP+L2TP+MPPE和IPSEC+GRE）,IPTABLE防火墻，靜態及動態路由，PPPOE，PPP server及PPP client，DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，SNAT/DNAT，DMZ主機，WEB配置，支持APN/VPDN，支持上電自動撥號，自動維護通信鏈路，保證鏈路永遠在線，支持自動定時上線和下線，定時開關機等功能。

產品功能：

? 在線維持技術：智能防掉線，在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，異常自動復位，確保設備永遠在線。

? 三層系統保護：在原來兩級（軟件保護+CPU內置看門狗WDT保護）系統保護的基礎上，增加一級系統虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）檢測保護功能，確保系統穩定可靠。

? UIM/SIM卡ESD保護：1.8V/3V/5V標準的推桿式用戶卡接口，內置15KV ESD保護。

? 串口ESD保護：串口RS232內置15KV ESD保護。

? 金屬外殼：采用金屬外殼，防輻射，抗干擾；外殼和系統安全隔離，防雷設計；符合電力安規要求；防護等級為IP41；特別適合于環境惡劣的工業控制領域。

? 所有無線模塊都有通過CGD認證或者FCC認證或者CE認證。

? 高速處理CPU：采用高速的工業級CPU，可以更加高速地處理各種協議數據轉換；解決了業內“假在線”、“假死機”、“當機”等疑難問題。

? 內存管理MMU：新款CPU 帶內存管理MMU，可以防止系統內存異常問題導致的系統不穩定現象。

? 超大內存：FLASH 128Mbits，SDRAM 1GMbits，有超大的內存來緩存客戶發送數據，同時接收超大數據包，數據不丟失。

? 完善的協議棧：新系統加載了完善的TCP/IP協議棧，采用了完善的TCP/IP協議棧；使網絡通信性能優異，掉線概率極大降低。

? EMC性能優異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業領域環境惡劣下使用；系統EMC/EMI優異，系統穩定可靠。

▋監測意義

（1）建立橋梁健康監測系統，保證系統的穩定可靠，為橋梁的長期安全運營和養護提供強有力的技術支持；

（2）提供專屬橋梁云資源服務，適應海量數據的存儲、處理、分析要求；

（3）建立遠程控制監測系統,通過遠程網絡發送日報表,及時了解大橋的運行情況及各測點的特征值和預處理結果。

（4）通過大量的特征值和實時采集數據的分析，實現橋梁損傷識別，并建立實用的安全評估和預警系統。

（5）積累橋梁狀態數據,為大橋長期運營和養護、維修提供必要的決策依據。

（6）為同類橋梁的健康監測、設計和養護維修提供寶貴經驗,推進橋梁健康監測的發展。

▋典型應用

隨著國民經濟的不斷發展，越來越多的大型、特大型橋梁進入了人們的視野， 橋梁結構逐步向輕巧、纖細方面發展，與此同時橋梁的載重、跨徑和橋面寬度不斷增長，結構形式不斷變化。建立的智能化、信息化、自動化的橋梁在線監測系統，能夠全面掌握橋梁施工、運營的安全狀況，為橋梁建設、日常養護、管理和突發事件應急處置發揮巨大作用。橋梁運行狀況監測也變得越來越重要，未來才茂將不斷進行通信技術創新，實現更精準的監測，助力橋梁安全運營。