城市中小桥梁群的无线监测方案调研-分布式在线监测.pdfVIP

城市中小桥梁群的无线监测方案调研 （分布式在线监测） 一、方案背景 以中小跨度桥梁为代表的桥梁网络，面临来自交通负荷、运营环境等复杂条 件的作用，存在材料劣化、地基沉降等因素造成的渐变型风险，以及来自车辆(船 舶)撞击、车辆超荷、危险品泄漏、自然和地质灾害等突发事件的风险。一方面， 桥梁建设年代早，经过多年运营，可能或已经出现结构局部破损、锈蚀、桥面渗 水、橡胶支座老化等病害；另一方面，交通负荷逐年增大，重载交通多，超载车 辆对桥梁产生严重超负荷工作，缩短了桥梁寿命，使得桥梁存在一定的安全隐患。 同时，大量中小桥梁养护经费通常不充裕，检测养护频度不高，但承载的交通任 务依然繁重，服役年数久远，其潜在的安全隐患必须得以重视。 现有管养体系主要以人工定期巡检为主，一来缺乏与运营安全相关指标的实 时监测；二来由于结构体量大、桥位环境复杂，使得大量桥梁巡检可达性较差， 人员安全风险高。加之恶劣环境等因素影响，难以保持高频度巡检，这使得运营 管理工作对网络化、区域化、实时性监管技术的需求日趋迫切。 传统结构监测系统主要为大型桥梁设计，其结构体系复杂，体量大。一方面， 在系统建设时，包含的传感器设备数量众多，许多设备和采集指标并非与结构安 全直接相关，从而造成大量的设备和数据冗余，为后期系统养护和数据存储、解 释带来负担。另一方面，由于传统结构监测系统多为“独立” 项目，业主常需要提 供专门的人力物力和办公场所来设置监控中心，在后期的设备维护上容易遇到资 金、人力成本和技术成本上的困难。同时，传统大型结构监测系统初期投资巨大， 性价比有限，影响业主的实施积极性，也不利于在中小桥梁管养的市政领域应用。 目前基于无线物联网的分布式在线监测方案可以有效解决传统方案碰到的 问题，从技术分析看，比较适合城市的中小桥梁群监测。 二、技术方案 2.1 方案简介 针对广大桥梁的运营需求，采用基于云平台的物联网系统，通过小型化的无 线传感系统，利用现有的运营商无线通信手段，在云平台的强大运算、存储和兼 容能力支撑下，实现网络化、集约化管理。 在中小桥梁结构关键位置，针对与结构安全直接相关的主要指标，部署相关 传感器，通过已有的工业级的无线低功耗传感器或分布式无线低功耗的采集仪来 实现数据的采集，并通过现有成熟的运营商网络（2G/3G/4G ）实现数据上传至在 线监测系统，实现无人值守的安全监管。 2.2 系统架构 通过技术调研和分析，无线物联网监测整个系统架构主要分为三层： 1. 多种类型无线传感节点构成的监测网络 多种类型的工业级的无线智能传感器或是可外接传统类型传感器的分布式 无线采集仪，形成无线物联网监测系统的采集节点。 2. 数据传输网络 可以通过无线方式灵活组建网络，将现场采集到的数据汇集到无线汇集网关， 再通过运营商网络（2G/3G/4G ）将数据上传至在线监测云平台，实现数据的实时 传输。 3. 监测云平台系统 对采集的数据存储监测数据，并提供数据统计、分析、绘图、报表汇总以及 自动预警等服务，并可通过计算机浏览器与移动端App 访问使用。 2.3 无线物联网方案优势 采用无线传感网的监测方案，能满足快速部署需求、减少专业的网络配置工 作（自动组网），同时满足远程配置和分析（可自定义的采集、获取和分析数据）。 还具有以下优势：  方案简捷易行，实用性强；  与传统方案相比，可显著减少滤波器、线缆等中间设备采购；  可随时随地随需增减测点、调整测点类型，支持由小到大平滑扩建；  支持移动智能终端APP ，有利于应急监测的快速实施和进行；  无线测点自带电源市场上有可坚持 3 年以上，无需供电及防雷等保护；  方案分布式特点，数据集中接入在线系统，适合大规模部署；  一年可完成300 个桥梁的方案施工； 2.4 在线监测系统特点 使用在线监测系统，按需付费的在线监测系统云系统，因购买服务方式能有 效降低系统使用门槛。通过在线监测系统，能实时数据查看、健康评估、阈值预 警、时间序列分析等。系统应具有以下特点：  提供直观明了的图表，分析方便快捷；  可将多种相关因素共同绘图，快捷、直观地查看趋势及关联变化；  图表数据量可简可繁可定制，可直接用于多种工作报告；