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NI公司产品 为桥梁健康把脉 东海大桥应用NI 的GPS 同步解决 方案同步各个分布式 机站 Author (s): Bernard Basile - Advitam, Inc.  近年来，NI产品 在桥梁结构监测领域 有越来越多的应用。 本文选取了我国东海 大桥和希腊 Rion- Antirion大 桥的案例，以点代面 地展现了NI 产品 在桥梁结构监测中的 应用。 - Bernard Basile, Advitam, Inc. The Challenge: 开发出结构监测系 统，测量和确定 Rion- Antirion大 桥在正常工作下、大 风作用下和地震情况 时的状态。 The Solution: 应用PAC 对东海 大桥以及Rion- Antirion 大桥进行结构监测  近年来，NI产品在 桥梁结构监测领域有 越来越多的应用。本 文选取了我国东海大 桥和希腊Rion- Antirion大 桥的案例，以点代面 地展现了NI 产品 在桥梁结构监测中的 应用。东海大桥是我 国第一座外海跨海大 桥，全长32.5 公里；希腊的 Rion- Antirion 大桥全长2883 米，通过四座斜拉塔 支撑起长度居世界第 二的斜拉桥面。这两 座跨海桥梁都成功运 用了NI 的 PAC 平台，以多 机站方式实现了对桥 梁结构的分布式实时 监测。 随着区域经济与工程 技术水平的发展，同 时为了满足日益增长 的交通需求，世界上 越来越多的地区开始 兴修大型桥梁。据统 计，在中国，仅仅横 跨长江两岸的特大桥 就有60 余座，并 且出现了多座已建 成、在建或处于立项 阶段的跨海大桥，如 东海大桥、杭州湾大 桥、虎门大桥等。这 些桥梁设施不但要抵 抗海水江水的冲击和 腐蚀、地震台风等自 然灾害，还要经受各 种交通工具对桥梁结 构造成的缓慢损害。 2007 年8 月 到9 月的短短两个 月内，就在中国、美 国、越南等地发生了 四起重大大桥坍塌事 故，造成了无法弥补 的人员伤亡和经济损 失，引发了各国政府 和社会对桥梁安全的 高度重视。那么，为 了避免事故再次发 生，可以做些什么 呢？或许我们能从我 国东海大桥和希腊 Rion- Antirion大 桥的结构监测系统中 获得一些启发。 为东海大桥量身定制 “体检方案” 建成于2005 年 的东海大桥是我国第 一座外海跨海大桥， 全长32.5 公 里，从上海南汇区芦 潮港跨越杭州湾北部 海域到达浙江嵊泗群 岛的小洋山岛。该桥 担负着连接上海市区 与深水港枢纽的重 任，因此需要对桥梁 健康状况进行实时监 测。监测数据的正确 性对于桥梁的评估和 研究尤为重要。然 而，要全面监测一座 超过30 公里的特 大桥梁，不仅需要在 大桥上多个位置进行 数据采集，还需要在 每个位置上采集不同 的参数，如变形、应 力、温度、沉降等， 因此整个监测系统需 要成百上千个采集通 道，这是传统的测试 仪器无法实现的。而 且由于桥梁结构特 殊，构造范围广，监 测点分散在各处，很 多监测项目又具有实 时性的特点，如地 震、台风、交通事故 等，因此各部位监测 数据需要非常准确的 时间同步，一旦出现 微小偏差，会严重影 响桥梁健康的研究分 析。 东海大桥应用NI 的GPS 同步解决 方案同步各个分布式 机站 令人欣喜的是， NI PXI平台和 动态信号采集卡的组 合非常轻松地解决了 通道数方面的难题， 在一个PXI机箱中 就可以实现超过 150个通道的采 集，通过为每个工作 站配备一个PXI 机箱，可以很好地满 足全桥14 个工作 站的通道需求。为了 实现同步，工程师们 采用了NI 基于 GPS 信号的同步 解决方案。GPS除 了可用于全球定位之 外，还会不断发出精 确的时间信号。通过 接收该信号，每个工 作站的PXI 采集 平台就会将这个信号 作为参考时钟，整个 系统的运行就好像拥 有了一个“心脏”一 样，达到多机站之间 同步的要求。在此硬 件基础上，工程师运 用LabVIEW 及相关软件开发包设 计开发了整个同步监 测系统，为东海大桥 量身定制了一套实时 的“体检方案”，可 以及时获知桥梁的健 康状况，对各种突发 事件做出响应，以便 进行必要的养护工 作，从而延长桥梁的 使用寿命。 该系统目前已经全部 开发完成并正式开始 运行，对东海大桥的 健康安全起着至关重 要的作用，得到了业 主及相关桥梁研究人 员的肯定。 NI 为结构监测提 供全方位软硬件支持 无独有偶，于 2004 年落成的 希腊Rion- Antirion 大桥也采用了NI PXI 机箱进行结 构监测。该桥全长 2883 米，跨越 柯林斯海湾连接了伯 罗奔尼