專利名稱：一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系一種移動式橋梁管理系統(tǒng)，具體是涉及一種移動式橋梁安全檢測分析計(jì)
算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
改革開放以來，我國交通事業(yè)得到飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前共有各種橋梁31. 1 萬座，總長度1. 25萬公里。這意味橋梁管理的需求加大，為避免一流橋梁、三流管理的情況 出現(xiàn)，橋梁運(yùn)營安全及養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)在工程實(shí)踐中應(yīng)予高度關(guān)注，為我國建橋工業(yè)走向世 界解決相應(yīng)的配套基礎(chǔ)技術(shù)是未來行業(yè)內(nèi)需突破的關(guān)鍵技術(shù)。 橋梁的設(shè)計(jì)及建造，需要有對橋梁結(jié)構(gòu)特性和狀態(tài)的客觀監(jiān)測與認(rèn)識；制定合理、 經(jīng)濟(jì)、有效的橋梁管理養(yǎng)護(hù)措施，保障橋梁的安全運(yùn)營，需要有對橋梁結(jié)構(gòu)狀況的長期監(jiān) 測；發(fā)展橋梁結(jié)構(gòu)的專家管理系統(tǒng)和開發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)，需要有對橋梁監(jiān)測、分析 的知識積累。 作為現(xiàn)有技術(shù)對橋梁的監(jiān)視管理有采用對橋梁的個別位置設(shè)置監(jiān)測儀、傳感器進(jìn) 行監(jiān)視測量，發(fā)現(xiàn)問題針對性地進(jìn)行解決，雖然這樣的方法能"救急"，但是總存在頭痛醫(yī)頭 腳痛醫(yī)腳的現(xiàn)象，不能妥善管理橋梁，不能保持它良好的運(yùn)行狀態(tài)，減少故障，延長使用壽 命。 為了對橋梁管理養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持，保障橋梁的安全運(yùn)營，迫切希望能提供一種 高效的管理辦法和工具。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)，對橋梁的安全可靠
性評估，為橋梁管理養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持，保障橋梁的安全運(yùn)營。 本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 1. —種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括傳感器監(jiān) 測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)組成， 所述傳感器監(jiān)測系統(tǒng)包括主梁振動監(jiān)測、主梁內(nèi)力監(jiān)測、主梁溫度監(jiān)測、橋塔位移 監(jiān)測、主梁線型監(jiān)測、橋塔振動監(jiān)測、纜索索力監(jiān)測、纜索振動監(jiān)測、結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測、環(huán)境監(jiān) 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器接入包括溫度傳感器、錨索計(jì)、加速度傳感器、 振弦式應(yīng)變計(jì)，全站儀、風(fēng)速風(fēng)向儀和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀； 所述數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)分析處理工作站計(jì)算機(jī)操作運(yùn)行控制，包括以下 三個部分?jǐn)?shù)據(jù)采集和傳輸部分及相應(yīng)軟件、數(shù)據(jù)采集處理和存儲控制部分及相應(yīng)軟件，結(jié) 構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng)軟件。
2.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于 所述主梁振動監(jiān)測為，在包括橋梁1/2節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵位置設(shè)置主梁振動監(jiān)測截面，
5每個截面設(shè)置3臺加速度傳感器，監(jiān)測順橋向和橫橋向的振動響應(yīng)； 所述主梁內(nèi)力監(jiān)測為，選取橋梁有代表性斷面進(jìn)行主梁內(nèi)力監(jiān)測，選用包括振弦 式應(yīng)變計(jì)傳感器，監(jiān)測在包括交通荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載負(fù)荷作用下橋梁重要混凝土構(gòu)件 或鋼構(gòu)件的應(yīng)變情況； 所述主梁溫度監(jiān)測為，選取對主梁有代表性斷面設(shè)置溫度分布監(jiān)測溫度對主梁內(nèi) 力和變形的影響； 所述橋塔位移監(jiān)測和主梁線型監(jiān)測為，采用全站儀對主梁線型監(jiān)測及橋塔位移監(jiān) 所述橋塔振動監(jiān)測為，在橋塔設(shè)置監(jiān)測截面，每個截面設(shè)置3臺加速度傳感器，監(jiān) 測橋塔在包括風(fēng)、交通荷載作用下的加速度響應(yīng)； 所述纜索索力監(jiān)測為，采用直接監(jiān)測主纜索力方法，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在錨室內(nèi)，分別在每 個主纜斷面的上端索股、下端索股、左側(cè)索股、右側(cè)索股、中間索股進(jìn)行主纜內(nèi)力監(jiān)測；
所述結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測為，在纜索上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，選用加速度傳感器用于監(jiān)測纜索順 橋向和橫橋向的振動響應(yīng)； 所述結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測為，采用超聲波探傷儀和/或磁粉探傷儀和/或裂縫測寬儀，檢 測包括混凝土裂縫深度、不密實(shí)區(qū)域、蜂窩空洞、結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層厚度、鋼管混凝土 內(nèi)部缺陷、路面病害； 所述環(huán)境監(jiān)測為，采用風(fēng)速風(fēng)向儀實(shí)時(shí)監(jiān)測橋址處環(huán)境風(fēng)力、風(fēng)向，監(jiān)測橋址處的 環(huán)境溫度、大橋主要構(gòu)件的溫度及溫度梯度。 3.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及
相應(yīng)軟件為包括分析評估 橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的實(shí)際分布狀況； 橋梁主體結(jié)構(gòu)材料的徐變、收縮、松弛和橋梁基礎(chǔ)的沉降引起的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分 布的變化； 各種環(huán)境條件下的橋梁主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況； 特殊環(huán)境條件下的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的強(qiáng)度。 4.根據(jù)技術(shù)方案3所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述各種環(huán)境條件下的橋梁主 體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況及特殊環(huán)境條件下的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的強(qiáng)度分析評估，包括分析 評估 溫度變化引起的橋梁撓度變化
溫度變化引起的橋梁振動特性變化
風(fēng)載荷引起的橋梁撓度變化
風(fēng)載荷引起的橋梁振動特性變化 5.根據(jù)技術(shù)方案4所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于，對于斜拉橋、懸索橋大型橋
梁，所述分析評估增加 溫度變化引起的橋塔位移； 溫度變化引起的拉索或吊索、主梁的應(yīng)力變化； 風(fēng)載荷引起的橋塔位移； 風(fēng)載荷引起拉索或吊索的應(yīng)力變化。
6.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 具有與其安裝位置、功能和預(yù)期壽命相適應(yīng)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)； 數(shù)據(jù)采集工作站連續(xù)采樣，在報(bào)警狀態(tài)下特殊采樣和人工干預(yù)采樣； 數(shù)據(jù)采集軟件具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，顯示
相應(yīng)信息； 傳感器信號提供在線預(yù)覽、濾波、變換和同步統(tǒng)計(jì)處理功能； 所有數(shù)據(jù)采集的參數(shù)由一個標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫控制，系統(tǒng)里的所有傳感器均有一個唯一的標(biāo)簽，該標(biāo)簽包含了傳感器所有有關(guān)數(shù)據(jù)采集設(shè)置的信息； 標(biāo)簽編輯器對所有的標(biāo)簽信息和數(shù)據(jù)庫參數(shù)進(jìn)行編輯，將編輯結(jié)果存儲在配置文件里； 系統(tǒng)管理員在數(shù)據(jù)處理與控制工作站上運(yùn)行標(biāo)簽編輯器，通過菜單或人機(jī)界面對包括模擬、數(shù)字和視頻所有信號的包括采樣頻率、觸發(fā)閾值、時(shí)間間隔參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；
系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為多級，僅系統(tǒng)管理員具有包括運(yùn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫、編輯配置文件、修改傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在內(nèi)的操作權(quán)限； 系統(tǒng)具有包括實(shí)時(shí)自診斷功能，能識別傳感器失效、信號異常、子系統(tǒng)功能失效或系統(tǒng)異常情況，出現(xiàn)故障時(shí)能自動地將故障信息上傳至數(shù)據(jù)處理與控制工作站，并激活警報(bào)信息，同時(shí)隔離故障傳感器或子系統(tǒng)。 7.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采
集器接入所述傳感器提供串口設(shè)備通過串口轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號接入系統(tǒng)，所
述數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀其記錄視頻及數(shù)據(jù)直接接入數(shù)據(jù)分析處理工作站。 8.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及
相應(yīng)軟件為提供圖形化界面；軟件系統(tǒng)模塊化；系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的操作權(quán)限化；軟件具有功能
和遠(yuǎn)期工程擴(kuò)展性；各監(jiān)測子系統(tǒng)測點(diǎn)讀數(shù)可相關(guān)性分析；大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)中可讀取交
通、氣象環(huán)境狀態(tài)檢測值及與系統(tǒng)整體監(jiān)測相關(guān)記錄；包括各關(guān)聯(lián)監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測事件、監(jiān)測
實(shí)施時(shí)間、環(huán)境狀況的查詢模式；建立按單點(diǎn)單次事件、單次事件關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)、單點(diǎn)檢
測歷程、關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)檢測歷程的查詢模式。 9.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng)軟件為 各監(jiān)測點(diǎn)檢測數(shù)值，包括內(nèi)力、位移、振動基頻、振幅比的日常狀況檢測數(shù)據(jù)的波動范圍、波動的統(tǒng)計(jì)特性與波動的物理解釋； 檢測參數(shù)的易識別性、重現(xiàn)率和數(shù)值的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的誤碼率，以及檢測參數(shù)波動與環(huán)境狀況變化的相關(guān)性； 選擇、認(rèn)識具有易分辨特征、穩(wěn)定的或具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)作為進(jìn)一步的監(jiān)測分析目標(biāo)。 10.根據(jù)技術(shù)方案1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng)軟件為 建立與大橋健康狀況和系統(tǒng)監(jiān)測相適應(yīng)的大橋結(jié)構(gòu)分析模型；
理論模型與系統(tǒng)實(shí)測的逼近程度和理論模型的可修正性； 以大橋結(jié)構(gòu)分析模型為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，建立波動的檢測值與大
7橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)研判的關(guān)聯(lián)性； 從大橋結(jié)構(gòu)分析模型上，確定與大橋結(jié)構(gòu)各狀態(tài)和對大橋各重要結(jié)構(gòu)特性所必需 的監(jiān)測布置、監(jiān)測模式與必要的監(jiān)測技術(shù)條件； 通過對系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)積累與檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析，評價(jià)原系統(tǒng)布置中有效的監(jiān)測 子系統(tǒng)和相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)處理方法。 本發(fā)明的優(yōu)越性和有益效果一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)是以普通橋 梁為主要監(jiān)測對象，針對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)型式橋梁的特點(diǎn)，實(shí)施長期定期監(jiān) 測包括內(nèi)力、位移、振動、溫度等的橋梁結(jié)構(gòu)響應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)分析評估的系統(tǒng)。系 統(tǒng)如擴(kuò)容可擴(kuò)展至大型、特大型橋梁如懸索橋、斜拉橋的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測。 移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集橋梁在運(yùn)營狀 態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和信號，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與信號反演出橋梁的結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和健康狀 況，識別出可能的結(jié)構(gòu)損傷的程度及其部位，進(jìn)而給出橋梁的安全可靠性評估，為橋梁管理 養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持，保障橋梁的安全運(yùn)營。 經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術(shù)在個別、局部處對橋梁有采用監(jiān)視的技術(shù)方案公開，但是國內(nèi)外 尚未出現(xiàn)從整體上對橋梁作全方位，多部位、多條件、多特性的監(jiān)視、分析的技術(shù)方案，本發(fā) 明看似只是由現(xiàn)有技術(shù)在數(shù)量和規(guī)模上進(jìn)行了擴(kuò)允、擴(kuò)大，是一種簡單的數(shù)量遞加，但是其 實(shí)不然。 一者，是發(fā)明人經(jīng)過、進(jìn)行了長期實(shí)踐和研究中發(fā)現(xiàn)大量橋梁的事故、隱患的發(fā)生 不僅在局部，而且在整體上容易取得先兆信息，這類數(shù)據(jù)對于指導(dǎo)維護(hù)、防護(hù)更有價(jià)值，因 此，提出了此課題、此項(xiàng)目、此技術(shù)方案、此專利；其二，由于科技手段的發(fā)展，如今也具備了 具有實(shí)際價(jià)值的檢測、監(jiān)視、分析應(yīng)對的儀器、設(shè)備和方法，過早提出此項(xiàng)目將無法實(shí)現(xiàn)，過 晚提出此項(xiàng)目將喪失新穎性，推遲對社會作出貢獻(xiàn)，因此，此技術(shù)方案的提出正當(dāng)其時(shí)，具 有突出的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。 本發(fā)明從整體上對橋梁進(jìn)行監(jiān)控，有缺陷，無缺陷和存在潛在問題能分別及時(shí)掌 握，分別處理，以最小、經(jīng)濟(jì)的代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了最大化的管理效果。


圖1為本發(fā)明一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)的總配置圖； 圖2為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集單元軟件功能模塊圖； 圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理和存儲控制軟件功能模塊圖； 圖4為本發(fā)明監(jiān)測數(shù)據(jù)管理和特征分析軟件功能模塊圖； 圖5為本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲處理流程圖； 圖6為本發(fā)明數(shù)據(jù)查詢模塊流程圖。(五)具體實(shí)施方法 以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)實(shí)施方法。 —、本發(fā)明的主要內(nèi)容 1、根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)物理量的變化、各物理量之間的相關(guān)性與安全的對應(yīng)關(guān)系， 編制分析和評估軟件，為橋梁安全運(yùn)營管理提供解決方案。具體要求如下 ①反映橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)物理量的研究 ②相關(guān)物理量的檢測方法及可靠性
8
③各物理量之間的相關(guān)性 ④相應(yīng)物理量的變化與結(jié)構(gòu)變化的對應(yīng)關(guān)系 ⑤根據(jù)分析為橋梁養(yǎng)護(hù)提供依據(jù) 2、移動式橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)由傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)
組成。數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)根據(jù)橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)建立各種載荷模型以及結(jié)構(gòu)靜
力、動力和統(tǒng)計(jì)分析模型，并將計(jì)算分析所得數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)許用值、極限強(qiáng)度值進(jìn)行比較，在
此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析以及對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證；為養(yǎng)護(hù)管理提供科學(xué)的依
據(jù)；對橋梁的使用狀況做出評估。 3、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā) ①研究橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測方法，包括需監(jiān)測的物理量以及監(jiān)測的位置及方法。鑒于
投資規(guī)模的考慮，實(shí)時(shí)的監(jiān)測系統(tǒng)難以包含橋梁結(jié)構(gòu)的各個方面，因此，移動式的結(jié)構(gòu)綜合
檢測設(shè)備的研究是目前最為經(jīng)濟(jì)、合理，使用面廣的急需解決的研究課題。 ②移動式狀態(tài)識別、診斷分析的專家系統(tǒng)。移動式橋梁結(jié)構(gòu)安全檢測分析系統(tǒng)是
以有效的工程結(jié)構(gòu)檢測為手段，以橋梁工程結(jié)構(gòu)理論為依據(jù)，通過監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)在環(huán)境載
荷下的響應(yīng)特征，以實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別、結(jié)構(gòu)退化診斷和科學(xué)養(yǎng)護(hù)的專家系統(tǒng)為目標(biāo)
的自動化結(jié)構(gòu)檢測、分析系統(tǒng)。 ③科學(xué)的安全狀況評估系統(tǒng)。根據(jù)本系統(tǒng)綜合檢測設(shè)備的監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)采集，對
橋梁結(jié)構(gòu)安全給出狀況評估是另一個需解決的技術(shù)難點(diǎn)。 二、本發(fā)明的需求分析 基于現(xiàn)代通信、控制與計(jì)算機(jī)技術(shù)而發(fā)展起來的橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)，是人們 寄希望于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以實(shí)現(xiàn)對橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評判與科學(xué)維 護(hù)的智能化監(jiān)測的管理工程實(shí)踐。 相對于龐大的橋梁結(jié)構(gòu)體系、復(fù)雜的營運(yùn)環(huán)境、影響結(jié)構(gòu)狀態(tài)的眾多未知因素、相 對匱乏的監(jiān)測認(rèn)識和人們對系統(tǒng)在維護(hù)橋梁結(jié)構(gòu)安全方面起重要作用的期盼，系統(tǒng)本身具 有廣泛而深遠(yuǎn)的技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展需求，具有相當(dāng)廣闊的技術(shù)發(fā)展空間。在目前橋梁監(jiān)測系 統(tǒng)的實(shí)施和對監(jiān)測數(shù)據(jù)的評判上，需要通過不斷地監(jiān)測工程實(shí)踐、監(jiān)測知識積累和對橋梁 結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性的認(rèn)識，以充實(shí)系統(tǒng)監(jiān)測的運(yùn)用，擴(kuò)展、深化系統(tǒng)的監(jiān)測范圍和系統(tǒng)的監(jiān)測能 力。 就目前可選用的工程檢測技術(shù)和系統(tǒng)監(jiān)測運(yùn)行的環(huán)境，對橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測運(yùn)用更 多體現(xiàn)在對被監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)狀況的整體把握與宏觀了解，例如
施工完成之后橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的實(shí)際分布狀況； 橋梁主體結(jié)構(gòu)材料的徐變、收縮、松弛和橋梁基礎(chǔ)的沉降引起的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分 布的變化； 各種環(huán)境條件下的橋梁主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況； 特殊環(huán)境條件下的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的強(qiáng)度； 等等，并就此開展了一系列關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)健康響應(yīng)特征和從響應(yīng)特征變異推演結(jié) 構(gòu)狀況與可能出現(xiàn)變異的監(jiān)測技術(shù)的研究，以深化、擴(kuò)大系統(tǒng)的監(jiān)測功能與監(jiān)測范圍。
基于橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀并考慮本項(xiàng)目的投資估算，本系統(tǒng)擬采用與 目前世界上眾多已運(yùn)行的橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)相同的監(jiān)測模式檢測橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)(靜態(tài)或動態(tài)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形、位移)。 針對各種普通橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取以下監(jiān)測內(nèi)容 1)主梁振動監(jiān)測 2)主梁內(nèi)力監(jiān)測 3)主梁溫度監(jiān)測 4)主梁線型監(jiān)測 5)結(jié)構(gòu)損傷檢測 6)環(huán)境監(jiān)測 針對各種斜拉橋、懸索橋等特大型橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，增加以下監(jiān)測內(nèi)容
1)橋塔位移監(jiān)測
2)橋塔振動監(jiān)測
3)索力監(jiān)測
4)纜索振動監(jiān)測 在獲得對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的認(rèn)識與客觀評價(jià)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)完善系統(tǒng)的監(jiān)測功能。 以建立對橋梁結(jié)構(gòu)狀況的整體把握和宏觀了解的監(jiān)測系統(tǒng)為目標(biāo)，力圖以可靠的檢測技術(shù) 與比較全面的監(jiān)測；從結(jié)構(gòu)受力特征與結(jié)構(gòu)疲勞、腐蝕、損傷關(guān)系的分析上，指導(dǎo)對橋梁結(jié) 構(gòu)的科學(xué)維護(hù)。 在檢測技術(shù)與相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)支持的條件下，針對橋梁維護(hù)中已經(jīng)出現(xiàn)的影 響結(jié)構(gòu)安全使用的值得關(guān)注的問題(如超重車對橋面及鋪裝的損傷)和需定期檢測的內(nèi) 容(如吊索或拉索索力及其分布)，研究設(shè)計(jì)有效的局部檢測與評估方法。
對于橋梁即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)對各獨(dú)立參數(shù)進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)分析，用 圖形方式直觀標(biāo)繪出橋梁即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。 系統(tǒng)依據(jù)橋梁環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向參數(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，對橋 梁運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警分析和報(bào)告。
針對各種普通橋梁，系統(tǒng)可對以下數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析
①溫度變化弓|起的橋梁撓度變化
②溫度變化引起的橋梁振動特性變化
③風(fēng)載荷引起的橋梁撓度變化
④風(fēng)載荷引起的橋梁振動特性變化 針對各種斜拉橋、懸索橋等特大型橋梁，系統(tǒng)增加對以下數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析
⑤溫度變化引起的橋塔位移 ⑥溫度變化引起的拉索或吊索、主梁的應(yīng)力變化 ⑦風(fēng)載荷引起的橋塔位移 ⑧風(fēng)載荷引起拉索或吊索的應(yīng)力變化 三、系統(tǒng)說明 1.監(jiān)測內(nèi)容 移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)監(jiān)測內(nèi)容首先考慮橋梁結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，針對 不同橋型選取不同側(cè)重點(diǎn)的監(jiān)測內(nèi)容。另外，從運(yùn)營期養(yǎng)護(hù)維修的角度出發(fā)，考慮提供必要 的數(shù)據(jù)，為養(yǎng)護(hù)需求、養(yǎng)護(hù)措施決策采用提供科學(xué)依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營，真正做到預(yù)防
10性養(yǎng)護(hù)。確定監(jiān)測內(nèi)容還需根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的自身要求來選擇適合的監(jiān)測項(xiàng)目，主要考慮到 測試手段的可行性、分析方法的可靠性等因素。移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)的監(jiān)測 內(nèi)容在考慮不同結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)基礎(chǔ)上，考慮以下三方面的因素而定
①環(huán)境方面；
②養(yǎng)護(hù)管理方面；
③橋梁易發(fā)事故方面。 環(huán)境方面，環(huán)境溫度及風(fēng)是對橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用產(chǎn)生影響的基本因素，因此需 對其進(jìn)行監(jiān)測。 根據(jù)橋梁養(yǎng)護(hù)管理的要求，如墩、塔的沉降位移、橋跨結(jié)構(gòu)的變形等均是橋梁管養(yǎng) 方面重要指標(biāo)，監(jiān)測系統(tǒng)需對此進(jìn)行監(jiān)測，以便反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)，監(jiān)測內(nèi)容如與養(yǎng)護(hù)管 理系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合可高效地發(fā)揮橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的作用。 橋梁易發(fā)事故方面，根據(jù)不同類型橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有目的的監(jiān)測其可能造成損
傷的部件及引發(fā)結(jié)構(gòu)損傷、事故的的參數(shù)等。如斜拉橋的動力特性、混凝土橋的撓度變形等。 綜合以上因素，移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)對橋址環(huán)境、結(jié)構(gòu)特性、結(jié)構(gòu)靜
動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)或定期監(jiān)測。 I環(huán)境監(jiān)測 ①大氣溫度； ②風(fēng)； II結(jié)構(gòu)特性 ①結(jié)構(gòu)靜力影響系數(shù)； ②結(jié)構(gòu)動力特性(即頻率、模態(tài)、阻尼、質(zhì)量參與系數(shù)等)。 III結(jié)構(gòu)靜動態(tài)響應(yīng) ①整體結(jié)構(gòu)幾何變形； ②構(gòu)件應(yīng)力變化及分布狀況； ③斜拉索索力狀況； ④結(jié)構(gòu)損傷狀況； ⑤橋墩沉降狀況等。 2.系統(tǒng)構(gòu)成 移動式橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理系 統(tǒng)(軟件系統(tǒng))等組成。 傳感器系統(tǒng)由主梁振動監(jiān)測、主梁內(nèi)力監(jiān)測、主梁溫度監(jiān)測、主梁線型監(jiān)測、結(jié)構(gòu) 損傷監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、橋塔位移監(jiān)測、橋塔振動監(jiān)測、纜索索力監(jiān)測、纜索振動監(jiān)測傳感器組 成；其中振動監(jiān)測采用加速度傳感器，內(nèi)力監(jiān)測采用振弦式應(yīng)變儀，損傷監(jiān)測采用超聲波探 傷儀，結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測利用振弦式應(yīng)變儀內(nèi)置的溫度傳感器，環(huán)境監(jiān)測采用風(fēng)速風(fēng)向儀及溫 度傳感器，主梁線型及橋塔位移監(jiān)測采用高精度全站儀，索力監(jiān)測采用智能型錨索計(jì)。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器接入溫度傳感器、錨索計(jì)、加速度傳感器、振弦式應(yīng) 變計(jì)，全站儀、風(fēng)速風(fēng)向儀等可提供串口設(shè)備通過串口轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號接 入系統(tǒng)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀其記錄視頻及數(shù)據(jù)直接接入數(shù)據(jù)分析處理工作站進(jìn)行存儲及分析、處理。
3.傳感器系統(tǒng) 系統(tǒng)采用的傳感器類型包括風(fēng)速風(fēng)向儀、溫度傳感器、加速度傳感器、振弦式應(yīng) 變計(jì)、超聲波探傷檢測儀、全站儀用于完成主梁振動監(jiān)測、主梁內(nèi)力監(jiān)測、主梁溫度監(jiān)測、主 梁線型及橋塔位移監(jiān)測、橋塔振動監(jiān)測、纜索索力監(jiān)測、纜索振動監(jiān)測、交通流量監(jiān)測、環(huán)境 監(jiān)測等相關(guān)工作內(nèi)容。 振弦式應(yīng)變計(jì)(砼)適用于長期埋設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱、樁基、支撐、擋土墻、 水工建筑物、襯砌、墩與底腳、橋梁、隧道襯砌及其基巖中監(jiān)測其應(yīng)力與應(yīng)變，加裝配套附件 可測量表面應(yīng)變量。并可同步測量埋設(shè)點(diǎn)的溫度，可選擇數(shù)字式溫度計(jì)作為測溫元件
①主梁振動監(jiān)測 本系統(tǒng)在橋梁1/2節(jié)點(diǎn)等關(guān)鍵位置設(shè)置主梁振動監(jiān)測截面，每個截面設(shè)置3臺加
速度傳感器，用于監(jiān)測順橋向和橫橋向的振動響應(yīng)。 ②主梁內(nèi)力監(jiān)測 了解在交通荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載等各種負(fù)荷作用下橋梁各重要混凝土構(gòu)件或 鋼構(gòu)件的應(yīng)變情況，為評價(jià)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)提供依據(jù)。 本系統(tǒng)選取橋梁有代表性斷面進(jìn)行主梁內(nèi)力監(jiān)測，選用振弦式應(yīng)變計(jì)等傳感器。
③主梁溫度監(jiān)測 溫度對主梁內(nèi)力和變形的影響不可忽略，通過對主梁有代表性斷面上的溫度分布
監(jiān)測，可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)假定或根據(jù)實(shí)際測量的結(jié)果重新計(jì)算溫度對主梁內(nèi)力和變形的影響，
以及修正主梁內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便對橋梁的安全狀態(tài)作出更加符合實(shí)際的評價(jià)。 在振弦式應(yīng)變計(jì)等傳感器設(shè)置時(shí)，配置相應(yīng)的溫度傳感器，接入的數(shù)據(jù)采集器中。 ④主梁線型及橋塔位移監(jiān)測 近年來，全站儀等實(shí)時(shí)位移測量技術(shù)有了廣泛的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)具有精度高，速度 快，全天候，全自動等優(yōu)點(diǎn)。全站儀檢測精度高，測距精度達(dá)到2mm+2ppm，是理想的橋梁位移 監(jiān)測工具，因此本系統(tǒng)采用全站儀方案用于主梁線型監(jiān)測及橋塔位移監(jiān)測。
⑤橋塔振動監(jiān)測 通過實(shí)時(shí)監(jiān)測橋塔在風(fēng)、交通荷載等作用下的加速度響應(yīng)，以評估結(jié)構(gòu)的整體動 力特性，為評價(jià)橋梁的結(jié)構(gòu)健康與安全狀況、驗(yàn)證大橋設(shè)計(jì)理論，以及日常運(yùn)營管理提供依 據(jù)。 本系統(tǒng)在橋塔設(shè)置監(jiān)測截面，每個截面設(shè)置3臺加速度傳感器，監(jiān)測橋塔振動。
⑥纜索索力監(jiān)測 斜拉索是斜拉橋的主要傳力構(gòu)件，活載和橋面系自重荷載均由斜拉索傳遞到橋 塔，斜拉索的拉力不僅關(guān)系到橋塔的受力狀態(tài)，而且直接影響到橋面線形和行車舒適度。斜 拉橋結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)高，受力情況較為復(fù)雜，斜拉索采用冷鑄鐓頭錨，另一方面，結(jié)構(gòu)某個 部位的損傷或狀態(tài)改變會影響斜拉索索力，因此索力的變化對結(jié)構(gòu)的安全性十分重要，通 過對索力變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測，可以得到大橋斜拉索的拉力情況，為評估所監(jiān)測斜拉索及周圍 各構(gòu)件的工作狀況提供依據(jù)。 主纜對懸索橋的結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。采用直接監(jiān)測主纜索力的方法，可以確保檢 測的可靠性。本系統(tǒng)主纜索力的監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在錨室內(nèi)，分別在每個主纜斷面的上端索股、下端索股、左側(cè)索股、右側(cè)索股、中間索股進(jìn)行主纜內(nèi)力監(jiān)測。
索力監(jiān)測采用智能型錨索計(jì)。
⑦纜索振動監(jiān)測 本系統(tǒng)在纜索上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，選用加速度傳感器用于監(jiān)測纜索順橋向和橫橋向的 振動響應(yīng)。 ⑧結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測 橋梁的疲勞損傷主要來自于車輛和風(fēng)等動荷載作用下的交變循環(huán)應(yīng)力，而橋梁結(jié) 構(gòu)及主要構(gòu)件的疲勞損傷累積將引起橋梁結(jié)構(gòu)的退化和安全性降低。 由于橋梁構(gòu)件所采用的材料并非是均勻和連續(xù)的，實(shí)際上存在許多微小的缺陷，
在循環(huán)荷載作用下，這些細(xì)微缺陷會逐漸發(fā)展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂
紋。如果宏觀裂紋得不到有效控制，則極有可能會引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。 早期的裂紋、裂縫往往不易被檢測到，但其帶來的后果往往是災(zāi)難性的。因此，本
系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮設(shè)置超聲波探傷檢測儀，用于檢測混凝土裂縫深度、不密實(shí)區(qū)域及蜂窩空洞、
結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層厚度、鋼管混凝土內(nèi)部缺陷、路面病害等。通過定期檢測對比，監(jiān)測
各種病害的發(fā)展情況，指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作及時(shí)采取必要的措施消除病害，保障橋梁結(jié)構(gòu)及運(yùn)營
的安全。 結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測采用超聲波探傷儀、磁粉探傷儀及裂縫測寬儀。
⑨環(huán)境監(jiān)測 風(fēng)速的大小對橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀況有較大的影B向，是橋梁的主要荷載源，同時(shí)也 會影響大橋的正常運(yùn)營，采用風(fēng)速風(fēng)向儀實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)能了解橋址處環(huán)境風(fēng)力、風(fēng)向變化 情況，為分析橋梁的工作環(huán)境、評價(jià)行車安全狀況、驗(yàn)證橋梁風(fēng)振理論提供依據(jù)，以及研究 極限風(fēng)環(huán)境下的大橋工作狀況。 溫度變化是橋梁的重要荷載源之一，常引起大的變形和橋梁線形的改變，是監(jiān)測
重要內(nèi)容。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測橋址處的環(huán)境溫度、大橋各主要構(gòu)件的溫度及溫度梯度等數(shù)據(jù)，為
分析結(jié)構(gòu)的受力和變形、分析結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)的相關(guān)性提供依據(jù)。 4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (1)總體要求 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器專用采集設(shè)備、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理與控制工作站組成。
系統(tǒng)采用世界先進(jìn)的成熟產(chǎn)品，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性和高精度。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體技術(shù)要求如下 ①系統(tǒng)應(yīng)具有與其安裝位置、功能和預(yù)期壽命相適應(yīng)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)。通信協(xié)議、電 氣、機(jī)械、安裝規(guī)范應(yīng)采用相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)或兼容規(guī)范。 ②數(shù)據(jù)采集工作站能連續(xù)采樣，在報(bào)警狀態(tài)下能夠進(jìn)行特殊采樣和人工干預(yù)采 樣。 ③數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能，并能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的統(tǒng) 計(jì)運(yùn)算，以便顯示相應(yīng)信息。 ④對每個傳感器信號提供在線預(yù)覽、濾波、變換和同步統(tǒng)計(jì)處理功能，以便根據(jù)實(shí) 際傳感器信號的時(shí)域、頻域性質(zhì)合理設(shè)置采樣參數(shù)。 ⑤所有用于數(shù)據(jù)采集的參數(shù)均由一個標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫控制。系統(tǒng)里的所有傳感器均有一個唯一的標(biāo)簽，該標(biāo)簽包含了傳感器所有有關(guān)數(shù)據(jù)采集設(shè)置的信息。 ⑥標(biāo)簽編輯器應(yīng)能對所有的標(biāo)簽信息和數(shù)據(jù)庫參數(shù)進(jìn)行編輯，并將編輯結(jié)果存儲 在配置文件里。系統(tǒng)通過標(biāo)簽搜索引擎讀入配置文件，并根據(jù)其中定義的各種參數(shù)對工作 站的采集工作進(jìn)行設(shè)置。 ⑦系統(tǒng)管理員可以在數(shù)據(jù)處理與控制工作站上運(yùn)行標(biāo)簽編輯器，在其編輯環(huán)境下 通過菜單或其它人機(jī)友好界面對模擬、數(shù)字和視頻等所有信號的采樣頻率、觸發(fā)閾值、時(shí)間 間隔等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 ⑧系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為多級。只有系統(tǒng)管理員具有運(yùn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫、編輯配置 文件、修改傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等在內(nèi)的操作權(quán)限，而一般的普通管理員不應(yīng)被賦予上述操 作權(quán)限，以保證系統(tǒng)安全。 ⑨系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)自診斷功能，能夠識別傳感器失效、信號異常、子系統(tǒng)功能失效或 系統(tǒng)異常等。出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能立即自動地將故障信息上傳至數(shù)據(jù)處理與控制工作站 (DPC)，并激活警報(bào)信息，與此同時(shí)，隔離故障傳感器或子系統(tǒng)以保障其余部分正常工作。
(2)方案說明 數(shù)據(jù)采集器接入系統(tǒng)內(nèi)提供模擬量、脈沖信號的各種傳感器如溫度傳感器、智能 型索錨計(jì)、加速度傳感器、振弦式應(yīng)變計(jì)。數(shù)據(jù)采集器具有適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)預(yù)處理能力和充足的 緩沖存儲器容量，以保存一定時(shí)段的采樣數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)內(nèi)可提供串口數(shù)據(jù)端口的傳感器如全站儀、風(fēng)速風(fēng)向儀通過通信口轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換為以太網(wǎng)數(shù)字信號，由數(shù)據(jù)分析處理工作站直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。 超聲波探傷儀及數(shù)碼攝像機(jī)的視頻及數(shù)據(jù)直接輸入數(shù)據(jù)分析處理工作站進(jìn)行數(shù) 據(jù)存儲。 數(shù)據(jù)分析處理工作站負(fù)責(zé)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析處理、統(tǒng)計(jì)、輸出。
5.數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)
(1)系統(tǒng)功能 數(shù)據(jù)分析和處理應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求 ①給用戶提供的應(yīng)用程序的界面，是帶有易識別的圖形化的界面。
②軟件系統(tǒng)高度模塊化，不同的模塊代表不同的功能。 ③系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的操作控制是嚴(yán)格授權(quán)的。各計(jì)算機(jī)能夠配置成不同用戶登錄 即可進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)的查閱，用戶只有在成功地進(jìn)行了系統(tǒng)登錄后，控制才能夠生效，系統(tǒng)的 安全性是可全部配置的，這允許用戶有不同的權(quán)限，使用不同的設(shè)備。 ④應(yīng)用軟件具有開放性和可伸縮性，能滿足后期工程實(shí)施及遠(yuǎn)期工程實(shí)施的需 要。本投標(biāo)人根據(jù)長期工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，在軟件規(guī)劃、設(shè)計(jì)和開發(fā)中充分考慮業(yè)主將來的需 求，預(yù)留各種擴(kuò)充軟接口 ，使業(yè)主在后期工程實(shí)施及遠(yuǎn)期工程實(shí)施時(shí)既具有靈活性，又可避 免重復(fù)投資。 ⑤軟件系統(tǒng)開發(fā)周期的各運(yùn)行段(需求分析、系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù) 庫設(shè)計(jì)、程序編程、調(diào)試、測試等)，保證所有提供的文檔均滿足規(guī)格書及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求， 滿足業(yè)主的全部的功能需求。 ⑥以實(shí)現(xiàn)各監(jiān)測子系統(tǒng)測點(diǎn)讀數(shù)相關(guān)性分析為原則，建立對各外場設(shè)備的檢測啟 動控制和測點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)的分級處理、存儲、上傳與監(jiān)控中心對各類數(shù)據(jù)作最終處理與存儲的模式。 ⑦建立從大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)中讀取環(huán)境狀態(tài)(交通、氣象)檢測值的通信、識別和 與系統(tǒng)整體監(jiān)測記錄相關(guān)的記錄存儲模式。 ⑧建立以各監(jiān)測事件(包括各關(guān)聯(lián)監(jiān)測點(diǎn))、監(jiān)測實(shí)施時(shí)間、環(huán)境狀況為查詢依據(jù) 的監(jiān)測事件查詢模式和存儲數(shù)據(jù)庫。 ⑨按單點(diǎn)單次事件、單次事件關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)、單點(diǎn)檢測歷程、關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)檢 測歷程，建立監(jiān)測查詢模式。 ⑩對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、評估，主要內(nèi)容有 1)各監(jiān)測點(diǎn)檢測數(shù)值(內(nèi)力、位移、振動基頻、振幅比)的日常狀況檢測數(shù)據(jù)的 波動范圍、波動的統(tǒng)計(jì)特性與波動的物理解釋。 2)檢測參數(shù)的易識別性、重現(xiàn)率和數(shù)值的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的誤碼率，以及檢測參數(shù)波 動與環(huán)境狀況變化的相關(guān)性。 3)選擇、認(rèn)識具有易分辨特征、穩(wěn)定的或具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)作為進(jìn)一步的 監(jiān)測分析目標(biāo)。 @大橋結(jié)構(gòu)的理論分析模型；對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、評判模式和深化系統(tǒng)監(jiān)測功能的 需求。主要內(nèi)容有 1)建立與大橋健康狀況和系統(tǒng)監(jiān)測相適應(yīng)的大橋結(jié)構(gòu)分析模型。
2)理論模型與系統(tǒng)實(shí)測的逼近程度和理論模型的可修正性。 3)以大橋結(jié)構(gòu)分析模型為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，建立波動的檢測值與 大橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)研判的關(guān)聯(lián)性。 4)從大橋結(jié)構(gòu)分析模型上，確定與大橋結(jié)構(gòu)各狀態(tài)和對大橋各重要結(jié)構(gòu)特性認(rèn)識 所必需的監(jiān)測布置、監(jiān)測模式與必要的監(jiān)測技術(shù)條件。 5)通過對系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)積累與檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析，評價(jià)原系統(tǒng)布置中有效的監(jiān) 測子系統(tǒng)和相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)處理方法。
(2)應(yīng)用軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能
應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成 系統(tǒng)應(yīng)用軟件由以下三個部分組成數(shù)據(jù)采集和傳輸軟件(連接和處理傳感器類 設(shè)備接口 )、數(shù)據(jù)采集處理和存儲控制軟件，結(jié)構(gòu)健康評估軟件(包括大橋各類基本數(shù)據(jù)維 護(hù)、采集數(shù)據(jù)歷史查詢和打印功能、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)處理功能、監(jiān)測數(shù)據(jù)特性分析功能)。
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能按傳感器信號類型或設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸接口分成 兩大類與本地?cái)?shù)據(jù)采集單元連接的傳感器信號類設(shè)備、通過網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制 計(jì)算機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸接口類設(shè)備。 各個數(shù)據(jù)采集控制單元軟件實(shí)現(xiàn)一致的功能和任務(wù)。根據(jù)數(shù)據(jù)采集控制單元所連 接的設(shè)備或傳感器配置數(shù)據(jù)采集單元檢測任務(wù)注冊表。數(shù)據(jù)采集單元軟件按照任務(wù)注冊表 所登記的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)檢測。 各數(shù)據(jù)采集單元具有一致的時(shí)標(biāo)，數(shù)據(jù)采集過程嚴(yán)格同步。 數(shù)據(jù)采集控制單元實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘校時(shí)、連接的各種傳感器的數(shù)據(jù)采集、采集數(shù)據(jù)預(yù)處 理、采集數(shù)據(jù)本地存儲等任務(wù)。 數(shù)據(jù)處理和存儲控制實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、即時(shí)數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要進(jìn)行簡單的統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，比如設(shè)定時(shí)段內(nèi)的最大最小值、均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、變化幅值等，計(jì)算結(jié)果作為初級 預(yù)警的輸入，并用以判定信號是否正常、交通環(huán)境數(shù)據(jù)采集、獨(dú)立數(shù)據(jù)設(shè)備運(yùn)行工致和數(shù)據(jù) 采集、中央數(shù)據(jù)庫維護(hù)、采集數(shù)據(jù)即時(shí)查詢和報(bào)表打印等任務(wù)。 結(jié)構(gòu)安全數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)對各類設(shè)備的采集數(shù)據(jù)按查詢條件 形成SQL查詢參數(shù)語句并提交中央數(shù)據(jù)庫處理，得到查詢結(jié)果并以表格和圖形的形式顯示 所查詢的資料。 數(shù)據(jù)查詢條件按事件范圍，按時(shí)間范圍，按傳感器分類，按設(shè)備采集點(diǎn)分類，按環(huán) 境條件分類。 應(yīng)用軟件主要功能和模塊圖
①系統(tǒng)校時(shí)功能 各數(shù)據(jù)采集設(shè)備以系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘為基準(zhǔn)時(shí)鐘，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)采集 過程定時(shí)觸發(fā)啟動和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集單元的程序同步，保證了在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊出現(xiàn) 故障時(shí)數(shù)據(jù)采集工作站數(shù)據(jù)采集工作正常進(jìn)行。
②設(shè)備狀態(tài)檢測功能 數(shù)據(jù)采集單元軟件根據(jù)檢測任務(wù)注冊表注冊的設(shè)備連接表，實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢測。
③數(shù)據(jù)采集功能 數(shù)據(jù)采集單元軟件根據(jù)本地檢測任務(wù)注冊表注冊的設(shè)備連接表，實(shí)施設(shè)備數(shù)據(jù)采 集。 ④數(shù)據(jù)存儲功能 數(shù)據(jù)采集單元的數(shù)據(jù)存儲以兩種方式實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)庫和中央數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集 單元完成對傳感器的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理，在與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接正常的情況下存儲到系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；在網(wǎng)絡(luò)通訊中斷時(shí)存儲在本地?cái)?shù)據(jù)庫，等網(wǎng)絡(luò)通訊恢復(fù)正常后轉(zhuǎn)儲到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。 ⑤操作登錄功能 系統(tǒng)設(shè)置安全操作許可等級制度，被許可的操作員才能進(jìn)入系統(tǒng)的運(yùn)行操作和數(shù) 據(jù)查詢。系統(tǒng)記錄每一登錄操作結(jié)果。
⑥數(shù)據(jù)采集單元數(shù)據(jù)上傳功能 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和匯總控制應(yīng)用軟件定時(shí)檢測網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，把網(wǎng)絡(luò)通訊完好的數(shù) 據(jù)采集工作站的本地?cái)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換然后存儲到中央數(shù)據(jù)庫。
⑦即時(shí)采集數(shù)據(jù)查詢功能 查詢系統(tǒng)最近一次數(shù)據(jù)采集的結(jié)果和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并形成表格或圖表顯示或打 印。 ⑧數(shù)據(jù)采集環(huán)境參數(shù)設(shè)置功能 數(shù)據(jù)采集單元作業(yè)控制方式、數(shù)據(jù)采集任務(wù)啟動時(shí)序
(3)監(jiān)測系統(tǒng) ①監(jiān)測系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)庫管理功能 1)各類傳感器分布和配置 2)傳感器信號處理參數(shù)設(shè)置 3)數(shù)據(jù)采集單元傳感器配置和任務(wù)注冊
4)磁感應(yīng)測力儀初始值設(shè)置和維護(hù) 5)荷載監(jiān)測控制參數(shù)設(shè)置 6)結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測控制參數(shù)設(shè)置 7)特殊事件監(jiān)測控制參數(shù)設(shè)置 ②采集數(shù)據(jù)歷史查詢功能 1)查詢條件設(shè)置 2)查詢結(jié)果顯示方式選擇 3)查詢結(jié)果輸出(報(bào)表或電子文檔) ③監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)處理功能(包括大橋各類基本數(shù)據(jù)維護(hù)、采集數(shù)據(jù)歷史查詢和打印功能、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)處
理功能、監(jiān)測數(shù)據(jù)特性分析功能)。 ④結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理功能 1)采集數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)(月備份，季備份，年備份) 2)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)(季備份，年備份) ⑤結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測數(shù)據(jù)特性分析功能 1)對已采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)及交通、環(huán)境狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行重新整理、歸類，按新建立 的系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫格式與內(nèi)容要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存，建立有序的監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢方式。
2)對不同環(huán)境背景下的監(jiān)測數(shù)據(jù)特性進(jìn)行歸類、統(tǒng)計(jì)分析，給出關(guān)于目前系統(tǒng)監(jiān) 測內(nèi)容與系統(tǒng)監(jiān)測穩(wěn)定性和有效性的分析、評價(jià)。 3)對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)及大橋結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性的統(tǒng)計(jì)分析，給出在日常環(huán)境狀態(tài)下對應(yīng)
于系統(tǒng)各項(xiàng)監(jiān)測內(nèi)容的大橋結(jié)構(gòu)健康響應(yīng)區(qū)間與監(jiān)測評判的方法。 處理流程圖 4.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)存儲詞匯 記錄初始值 所謂初始值就是在成橋初期對大橋的靜載綜合測試的結(jié)果，包括大橋位移、振 動、張力、應(yīng)力等方面的測試記錄，作為對大橋長期監(jiān)測、判斷大橋狀態(tài)變化的依據(jù)之一。
記錄修正值 所謂修正值就是綜合分析大橋結(jié)構(gòu)安全檢測的歷史數(shù)據(jù)，反映出初始值與當(dāng)前值 的偏差。包括大橋位移、振動、張力、應(yīng)力等方面的記錄。
數(shù)據(jù)存儲歷史 大橋運(yùn)營狀態(tài)的變化是一個非常緩慢的過程，因此應(yīng)對大橋的安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù) 進(jìn)行長期存貯，以發(fā)現(xiàn)大橋位移、應(yīng)力等參數(shù)的變化趨勢。
數(shù)據(jù)分析 對于大橋即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)構(gòu)安全系統(tǒng)應(yīng)能對各獨(dú)立參數(shù)進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)分析，用 圖形方式形象地標(biāo)繪出大橋即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。 同時(shí)，系統(tǒng)軟件應(yīng)依據(jù)大橋環(huán)境溫度和風(fēng)速、風(fēng)向參數(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān) 性分析，從而對大橋運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警分析和報(bào)告。要進(jìn)行相關(guān)性分析的數(shù)據(jù)關(guān)系有
溫度變化引起的主塔位移
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溫度變化引起的大橋撓度變化 溫度變化引起的斜拉索、主梁的應(yīng)力變化 溫度變化引起的大橋振動特性變化 風(fēng)載測試中風(fēng)速、風(fēng)向變化引起的主塔位移 風(fēng)速、風(fēng)向變化引起的大橋撓度變化 風(fēng)速、風(fēng)向變化引起斜拉索的應(yīng)力變化 風(fēng)速、風(fēng)向變化引起的大橋振動特性變化 所有以上的數(shù)據(jù)分析都應(yīng)能以圖形、曲線、表格等方式輸出。 數(shù)據(jù)的評價(jià) 根據(jù)安全監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)應(yīng)能對橋梁維護(hù)給予指導(dǎo)，在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過危險(xiǎn) 值時(shí)應(yīng)能及時(shí)報(bào)警。
數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)約定
設(shè)備統(tǒng)一編碼 對系統(tǒng)各個傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備檢測點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編碼，數(shù)據(jù)采集應(yīng)用軟件根據(jù) 工作站注冊的傳感器和數(shù)據(jù)采集點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)行需求配置和任務(wù)組織。數(shù)據(jù)查詢的條件之一就 是首先確定設(shè)備類型和編碼。
數(shù)據(jù)閾值設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集過程發(fā)生異常或設(shè)備出現(xiàn)故障其采集結(jié)果必然不符合檢測結(jié)果范圍，另 外同一類設(shè)備或傳感器由于其安裝位置不同其數(shù)據(jù)波動范圍也不同。設(shè)置各類傳感器或設(shè) 備的閾值便于對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和過濾，使采樣結(jié)果比較符合實(shí)際。
傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備基本數(shù)據(jù)庫 描述各個傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的物理參數(shù)(設(shè)備類型、設(shè)備說明、安裝位置、數(shù) 據(jù)閾值、所屬數(shù)據(jù)采集工作站和設(shè)備外型圖片等)。
數(shù)據(jù)庫分類
①系統(tǒng)參數(shù)類 設(shè)備類型表，設(shè)備參數(shù)表，工作站表，GPS初值表，磁感應(yīng)測力儀初值數(shù)據(jù)表。
②設(shè)備檢測類 系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)表，環(huán)境(車流量、車載比率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫)檢測歷史 數(shù)據(jù)表，主梁位移檢測歷史數(shù)據(jù)表(GPS)，支柱位移檢測歷史數(shù)據(jù)表、索股內(nèi)力檢測歷史數(shù) 據(jù)表(磁感應(yīng)測力儀)，拉索索力檢測歷史數(shù)據(jù)表等。
③統(tǒng)計(jì)分析類 分級的環(huán)境狀態(tài)(車流量、車載比率、風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫)表和與分級表對應(yīng)的系統(tǒng)
監(jiān)測(主梁位移、拉索內(nèi)力、拉索索力、狀態(tài)檢測值)統(tǒng)計(jì)特性值。
(1)系統(tǒng)參數(shù)類數(shù)據(jù)庫 設(shè)備類型表 設(shè)備參數(shù)表 數(shù)據(jù)采集單元表 主梁線型(GPS檢測)初值數(shù)據(jù)表 索股內(nèi)力(磁感應(yīng)測力儀檢測)初值數(shù)據(jù)表
18[O307] (2)設(shè)備檢測類數(shù)據(jù)庫 溫度歷史數(shù)據(jù)表 風(fēng)載荷歷史數(shù)據(jù)表 空氣溫濕度歷史數(shù)據(jù)表 主梁位移(全站儀檢測)歷史數(shù)據(jù)表 索股索力(磁感應(yīng)測力儀檢測)歷史數(shù)據(jù)表 支柱位移歷史數(shù)據(jù)表 吊索內(nèi)力歷史數(shù)據(jù)表 主梁傾斜歷史數(shù)據(jù)表 (3)統(tǒng)計(jì)分析類數(shù)據(jù)庫 設(shè)立結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)是采用現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)檢測與分析手段，為管理者觀測和了解結(jié)構(gòu)的過去和現(xiàn)狀提供科學(xué)的數(shù)據(jù)積累和分析依據(jù)。它對提高結(jié)構(gòu)的安全使用與維護(hù)管理水平能起到促進(jìn)作用，在提高我國特大型橋梁的設(shè)計(jì)和分析能力上也具有積極的意義。
5.應(yīng)用程序操作和界面綜述
基本要求 數(shù)據(jù)查詢分四大類即時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢、匯總(歷史)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢。在每一類查詢中按數(shù)據(jù)類型或設(shè)備類型分類。 即時(shí)數(shù)據(jù)查詢通過該程序模塊操作員可以瀏覽系統(tǒng)最近一次的系統(tǒng)各個設(shè)備或數(shù)據(jù)分類的采集結(jié)果。 歷史數(shù)據(jù)查詢操作員可設(shè)定查詢的條件(數(shù)據(jù)采集時(shí)間段_數(shù)據(jù)采集事件起止編號、關(guān)鍵數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)、數(shù)據(jù)比較方式等條件)從系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)庫中查詢出滿足條件的采集原始數(shù)據(jù)。
匯總(歷史)數(shù)據(jù)查詢操作員可設(shè)定查詢的條件(數(shù)據(jù)采集時(shí)間段_數(shù)據(jù)采集
事件起止編號、關(guān)鍵數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)、檢測數(shù)據(jù)比較方式等條件)從系統(tǒng)得歷史數(shù)據(jù)庫中查詢
出滿足條件的匯總數(shù)據(jù)。匯總數(shù)據(jù)是指在一定的查詢范圍內(nèi)以最大、最小和平均值形式、用
標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)(或檢測點(diǎn)初始采樣值)比較出差值范圍等數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢是以數(shù)據(jù)采集歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)經(jīng)過用系統(tǒng)分析所規(guī)
定的統(tǒng)計(jì)要求和計(jì)算模式經(jīng)過分析處理的對象數(shù)據(jù)。為了提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢速度和分析階
段的采集結(jié)果必須經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采集后對采集歷史數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)和分析處理。 數(shù)據(jù)查詢結(jié)果首先以表格形式給出，操作員也可根據(jù)要求選擇查詢結(jié)果的曲線形
式?？梢詫Σ樵兘Y(jié)果的表格形式進(jìn)行打印或以電子文檔形式(EXCEL的CSV文件格式)存
儲在指定的硬盤文件夾內(nèi)。操作員可以把電子文檔存儲到移動存儲設(shè)備上在另外的計(jì)算機(jī)
上進(jìn)行觀察和分析。 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢操作是以數(shù)據(jù)采集歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)經(jīng)過用系統(tǒng)分析所規(guī)定的要求和模式經(jīng)過統(tǒng)計(jì)處理的對象數(shù)據(jù)。為了提高統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)查詢速度和分析階段的采集結(jié)果必須經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采集后對采集歷史數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)和分析處理。采集歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析處理以采集事件編號為統(tǒng)計(jì)邊界，每一次的數(shù)據(jù)采集過程對應(yīng)一個采集事件編號。就目前而言系統(tǒng)已作過一次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)邊界從系統(tǒng)開始運(yùn)行的0采集事件到3769采集事件。由于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備不完整或有故障，采集到的數(shù)據(jù)可能有不符合統(tǒng)計(jì)處理?xiàng)l件
19的情況。因此必須對采集歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以適合統(tǒng)計(jì)處理。由于系統(tǒng)后續(xù)的分析工作尚處于研究階段，統(tǒng)計(jì)邊界的劃分和數(shù)據(jù)存儲形式有待研究確定。
數(shù)據(jù)采集和存儲子系統(tǒng) ①系統(tǒng)構(gòu)建的通訊鏈路能夠在關(guān)聯(lián)系統(tǒng)或設(shè)備之間完成實(shí)時(shí)通訊任務(wù)。 ②定時(shí)自動啟動數(shù)據(jù)采集過程、也可根據(jù)需要手動選擇數(shù)據(jù)采集過程并在滿足系
統(tǒng)設(shè)定的環(huán)境條件(風(fēng)速和車流量)啟動數(shù)據(jù)采集過程。 ③通過相關(guān)設(shè)備、相關(guān)接口，長期實(shí)時(shí)采集關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)，并能對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)處理。 ④以表格和曲線形式反映系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集即時(shí)結(jié)果和狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)健康評估子系統(tǒng) ⑤以表格和曲線形式反映系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集歷史統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 ⑥以表格和曲線形式反映系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集歷史匯總結(jié)果。 ⑦以表格和曲線形式反映系統(tǒng)各類統(tǒng)計(jì)參數(shù)分析結(jié)果和特性變化歷程。 ⑧系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫能保存長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)、并提供圖形化操作界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的功能。 ⑨對橋梁運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析、預(yù)報(bào)警和顯著變化顯示。
⑩以表格、曲線和電子文檔等方式輸出數(shù)據(jù)查詢和分析結(jié)果。
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權(quán)利要求
一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括傳感器監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)組成，所述傳感器監(jiān)測系統(tǒng)包括主梁振動監(jiān)測、主梁內(nèi)力監(jiān)測、主梁溫度監(jiān)測、橋塔位移監(jiān)測、主梁線型監(jiān)測、橋塔振動監(jiān)測、纜索索力監(jiān)測、纜索振動監(jiān)測、結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器接入包括溫度傳感器、錨索計(jì)、加速度傳感器、振弦式應(yīng)變計(jì)，全站儀、風(fēng)速風(fēng)向儀和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀；所述數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)分析處理工作站計(jì)算機(jī)操作運(yùn)行控制，包括以下三個部分?jǐn)?shù)據(jù)采集和傳輸部分及相應(yīng)軟件、數(shù)據(jù)采集處理和存儲控制部分及相應(yīng)軟件，結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng)軟件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述主梁振動監(jiān)測為，在包括橋梁1/2節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵位置設(shè)置主梁振動監(jiān)測截面，每個截面設(shè)置3臺加速度傳感器，監(jiān)測順橋向和橫橋向的振動響應(yīng)；所述主梁內(nèi)力監(jiān)測為，選取橋梁有代表性斷面進(jìn)行主梁內(nèi)力監(jiān)測，選用包括振弦式應(yīng)變計(jì)傳感器，監(jiān)測在包括交通荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載負(fù)荷作用下橋梁重要混凝土構(gòu)件或鋼構(gòu)件的應(yīng)變情況；所述主梁溫度監(jiān)測為，選取對主梁有代表性斷面設(shè)置溫度分布監(jiān)測溫度對主梁內(nèi)力和變形的影響；所述橋塔位移監(jiān)測和主梁線型監(jiān)測為，采用全站儀對主梁線型監(jiān)測及橋塔位移監(jiān)測；所述橋塔振動監(jiān)測為，在橋塔設(shè)置監(jiān)測截面，每個截面設(shè)置3臺加速度傳感器，監(jiān)測橋塔在包括風(fēng)、交通荷載作用下的加速度響應(yīng)；所述纜索索力監(jiān)測為，采用直接監(jiān)測主纜索力方法，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)在錨室內(nèi)，分別在每個主纜斷面的上端索股、下端索股、左側(cè)索股、右側(cè)索股、中間索股進(jìn)行主纜內(nèi)力監(jiān)測；所述結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測為，在纜索上設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，選用加速度傳感器用于監(jiān)測纜索順橋向和橫橋向的振動響應(yīng)；所述結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測為，采用超聲波探傷儀和/或磁粉探傷儀和/或裂縫測寬儀，檢測包括混凝土裂縫深度、不密實(shí)區(qū)域、蜂窩空洞、結(jié)合面質(zhì)量、表面損傷層厚度、鋼管混凝土內(nèi)部缺陷、路面病害；所述環(huán)境監(jiān)測為，采用風(fēng)速風(fēng)向儀實(shí)時(shí)監(jiān)測橋址處環(huán)境風(fēng)力、風(fēng)向，監(jiān)測橋址處的環(huán)境溫度、大橋主要構(gòu)件的溫度及溫度梯度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng)軟件為包括分析評估橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的實(shí)際分布狀況；橋梁主體結(jié)構(gòu)材料的徐變、收縮、松弛和橋梁基礎(chǔ)的沉降引起的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的變化；各種環(huán)境條件下的橋梁主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況；特殊環(huán)境條件下的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的強(qiáng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述各種環(huán)境條件下的橋梁主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀況及特殊環(huán)境條件下的橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移響應(yīng)的強(qiáng)度分析評估，包括分析評估溫度變化引起的橋梁撓度變化 溫度變化引起的橋梁振動特性變化 風(fēng)載荷引起的橋梁撓度變化 風(fēng)載荷引起的橋梁振動特性變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于，對于斜拉橋、懸索橋大型橋梁，所 述分析評估增加溫度變化引起的橋塔位移；溫度變化引起的拉索或吊索、主梁的應(yīng)力變化；風(fēng)載荷引起的橋塔位移；風(fēng)載荷引起拉索或吊索的應(yīng)力變化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 具有與其安裝位置、功能和預(yù)期壽命相適應(yīng)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)； 數(shù)據(jù)采集工作站連續(xù)采樣，在報(bào)警狀態(tài)下特殊采樣和人工干預(yù)采樣；數(shù)據(jù)采集軟件具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能，并對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，顯示相應(yīng) 信息；傳感器信號提供在線預(yù)覽、濾波、變換和同步統(tǒng)計(jì)處理功能；所有數(shù)據(jù)采集的參數(shù)由一個標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫控制，系統(tǒng)里的所有傳感器均有一個唯一的標(biāo) 簽，該標(biāo)簽包含了傳感器所有有關(guān)數(shù)據(jù)采集設(shè)置的信息；標(biāo)簽編輯器對所有的標(biāo)簽信息和數(shù)據(jù)庫參數(shù)進(jìn)行編輯，將編輯結(jié)果存儲在配置文件里；系統(tǒng)管理員在數(shù)據(jù)處理與控制工作站上運(yùn)行標(biāo)簽編輯器，通過菜單或人機(jī)界面對包括 模擬、數(shù)字和視頻所有信號的包括采樣頻率、觸發(fā)閾值、時(shí)間間隔參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為多級，僅系統(tǒng)管理員具有包括運(yùn)行標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫、編輯配置文件、 修改傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在內(nèi)的操作權(quán)限；系統(tǒng)具有包括實(shí)時(shí)自診斷功能，能識別傳感器失效、信號異常、子系統(tǒng)功能失效或系統(tǒng) 異常情況，出現(xiàn)故障時(shí)能自動地將故障信息上傳至數(shù)據(jù)處理與控制工作站，并激活警報(bào)信 息，同時(shí)隔離故障傳感器或子系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器 接入所述傳感器提供串口設(shè)備通過串口轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)信號接入系統(tǒng)，所述數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀其記錄視頻及數(shù)據(jù)直接接入數(shù)據(jù)分析處理工作站。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng) 軟件為提供圖形化界面；軟件系統(tǒng)模塊化；系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的操作權(quán)限化；軟件具有功能和遠(yuǎn) 期工程擴(kuò)展性；各監(jiān)測子系統(tǒng)測點(diǎn)讀數(shù)可相關(guān)性分析；大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)中可讀取交通、 氣象環(huán)境狀態(tài)檢測值及與系統(tǒng)整體監(jiān)測相關(guān)記錄；包括各關(guān)聯(lián)監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測事件、監(jiān)測實(shí) 施時(shí)間、環(huán)境狀況的查詢模式；建立按單點(diǎn)單次事件、單次事件關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)、單點(diǎn)檢測 歷程、關(guān)聯(lián)點(diǎn)共性參數(shù)檢測歷程的查詢模式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相應(yīng) 軟件為包括內(nèi)力、位移、振動基頻、振幅比的各監(jiān)測點(diǎn)檢測數(shù)值的日常狀況檢測數(shù)據(jù)的波動 范圍、波動的統(tǒng)計(jì)特性與波動的物理解釋；檢測參數(shù)的易識別性、重現(xiàn)率和數(shù)值的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)的誤碼率，以及檢測參數(shù)波動與環(huán) 境狀況變化的相關(guān)性；選擇、認(rèn)識具有易分辨特征、穩(wěn)定的或具有規(guī)律的結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)作為進(jìn)一步的監(jiān)測分 析目標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述分析管理系統(tǒng)，其特征在于所述結(jié)構(gòu)分析健康評估部分及相 應(yīng)軟件為建立與大橋健康狀況和系統(tǒng)監(jiān)測相適應(yīng)的大橋結(jié)構(gòu)分析模型； 理論模型與系統(tǒng)實(shí)測的逼近程度和理論模型的可修正性；以大橋結(jié)構(gòu)分析模型為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀，建立波動的檢測值與大橋結(jié) 構(gòu)狀態(tài)研判的關(guān)聯(lián)性；從大橋結(jié)構(gòu)分析模型上，確定與大橋結(jié)構(gòu)各狀態(tài)和對大橋各重要結(jié)構(gòu)特性所必需的監(jiān) 測布置、監(jiān)測模式與必要的監(jiān)測技術(shù)條件；通過對系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)積累與檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量的分析，評價(jià)原系統(tǒng)布置中有效的監(jiān)測子系 統(tǒng)和相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)處理方法。
全文摘要
本發(fā)明系一種移動式橋梁安全檢測分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的系統(tǒng)。一種移動式橋梁安全檢測分析管理系統(tǒng)，包括傳感器監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)組成。傳感器監(jiān)測系統(tǒng)包括主梁振動、主梁內(nèi)力、主梁溫度、橋塔位移、主梁線型、橋塔振動、纜索索力、環(huán)境監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集器接入包括溫度傳感器、加速度傳感器、振弦式應(yīng)變計(jì)，全站儀、風(fēng)速風(fēng)向儀和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、超聲波探傷儀。數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)分析處理工作站計(jì)算機(jī)操作運(yùn)行控制。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)與信號反演出橋梁的結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和健康狀況，識別出可能的結(jié)構(gòu)損傷程度及其部位，從整體給出橋梁的安全可靠性評估，為管理養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持，保障安全運(yùn)營。
文檔編號G05B19/048GK101763053SQ200810207899
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者應(yīng)周興, 李寧, 江國棟, 王承定, 瞿輝, 程麗, 馬天宏 申請人:上海交技發(fā)展股份有限公司