航道结构健康监测系统技术指导

综合分析己建成的国内外桥梁健康监测系统的功能与特点,不难发现这一领域的研究已经取得了许多可喜的进展和值得借鉴的成果,诸如：

（1）监测内容更加广。不仅监测结构本身的状态和行为应力、位移、倾角、加速度、动力特性等以外,还强调对环境条件风、地震、温度、车辆荷载等的监测和记录分析；

（2）监测系统功能在不断完善。很多监测系统都具有快速大容量的信息采集与通讯能力,开始实现通过计算网络远程传输和控制；

（3）监测设备更加先进,很多监测系统都采用当时较先进的传感器,有的还采用了先进的光纤传感器和定位系统等；

（4）为积累连续、完整的结构信息,有的新建桥梁从施工过程开始建立监测、监控系统；

（5）各种基于频响函数、频率、振型、曲率模态、应变能等的改变的损伤检测方法和定位技术各具特色,表现出了积极的效果。 特征提取：对处理后的数据进行特征提取，以便提取有用的信息。常见的特征包括振动频率、振动幅值等。航道结构健康监测系统技术指导

构建监测系统的基础技术

适宜的供电技术

应尽可能从自然中获取能源，即自供电，比如利用太阳能、风能等；

适宜的传感器技术

传感器要满足精度要求，要能够准确测定交通流荷载、风压、加速度、位移及应力应变等；

适宜的云通讯技术

要构建起数据到计算平台的通路，意即搭建一个稳定传输数据的路径，流程为感知节点获取数据，网关发送数据，云平台结合模型计算分析数据；

云端的结构健康诊断

要把获取的数据按照算法进行分析，得出结论。基本算法要包括指标抽取算法、可靠性评估与病害智能诊断算法以及交通信息监测方法等。 广东管道结构健康监测系统性能结构健康监测系统可以对结构物进行长期监测，及时发现结构物的异常情况。

全光纤轻量化桥梁结构健康监测系统采用光纤光栅传感技术，光纤光栅传感技术在桥梁结构安全监测中具有自身特殊的传感特点及优势：

（1）实时性监测：可实现全年24小时不间断在线监测，响应时间小于1秒，保证监测设备处于实时监控状态，降低事故率。

（2）非电量本质安全作为被动光学器件，集传感与传输于一体的光纤光栅材料介质是绝缘体，具有较高的绝缘性，光纤光栅传感器本身无源，监测现场无需供电，本质安全。

（3）传感系统稳定可靠：系统抗干扰能力强，全光纤测量及信号传输，不受强电场和强磁场的干扰；光纤光栅利用波长进行编码，实现了精确式测量，具有自校正功能，使用过程中不会产生零点漂移，不需要重新标定，不受光波的频率特性影响和各种光强起伏引起的干扰；且传感器探头和传输光缆釆用特殊封装材料和方式，避免物理外力拉拽损坏。

随着新技术的发展，特别是云计算以及大数据概念的推广，桥梁健康监测工程可描述成一个大数据采集分析过程。桥梁健康监测系统是基于大数据分析概念而开发的，其将“量大、多样、高复杂度”的桥梁结构化和非结构化数据， 在分布式技术、云数据库技术、云计算模式的支持下对数据提取、存储、管理、分析，获取桥梁环境系统的综合状态，对桥梁的使用性能和风险控制进行智能化管理，提供准确的管养决策支持。

桥梁监测系统本身的多学科性和复杂性,以及桥梁结构和运营环境的复杂不确定性,市场势必会产生一批专业桥梁结构健康监测系统的公司，涵盖产品、安装、平台、数据分析； 数据处理和分析是结构健康监测系统的功能之一，它能够对采集到的数据进行处理和分析。

ZTFBG4000M光纤传感分析仪采用了先进的光谱运算技术，采集出整个带宽范围内的海量光谱点，在1HZ采集时，光谱间隔~1pm左右，100HZ 时，光谱间隔~10pm ,并根据运算规则计算出光谱中峰值的中心位置。同时结合了工业应用的需要。系统既提供高精度的波长分辨率，又满足工业环境长期运行稳定性的要求。ZTFBG4000M 主机采用优化的数字逻辑进行电路运算处理，可以快速处理找到中心波长的位置。其主机设计包括的基本配置：扫描光源,光探测器，电路、软件处理、光路、电源等部分组成，系统较大化地集成了各个模块，使得各模块单独工作，又互相联系，保证了系统的良好的一致性，也方便了用户的使用维修。ZTFBG4000M 具有远程控制功能，通过远程控制，使机器进入休眠状态，并可远程唤醒，适合于野外、电力缺乏情况下的传感观测。传感器的种类很多，常见的有加速度传感器、应变传感器、位移传感器、压力传感器等。辽宁航道结构健康监测系统以客为尊

数据分析：对提取到的特征进行分析，以便判断结构物的健康状况。航道结构健康监测系统技术指导

桥梁结构特点及监测桥梁按受力构件可分为梁桥、拱桥、钢架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。

梁桥主要承重构件为主梁，受力特点为主梁受弯，多用于中小跨径桥梁；

拱桥主要承重构件是拱肋，受力特点为拱肋承压、支承处受水平推力；

钢架桥是一种桥跨结构和墩台结构整体相连的桥梁，受力特点为支柱与主梁共同受力，支柱与主梁刚性连接，在主梁端部产生负弯矩，减少跨中截面正弯矩，支座不仅承受竖向力还承受弯矩，适宜于中小跨度桥梁；

斜拉桥主要承重构件为梁、索、塔，利用索塔上的斜拉索在梁跨内增加弹性支承，减小梁内弯矩而增大跨径，受力特点为外荷载从梁传递到索，再到索塔，适宜于中等及大跨桥梁；

悬索桥主要承重构件为主缆，受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆，再到两端锚锭，适宜于大型及超大跨桥梁。

大跨度桥梁结构健康监测内容主要有：荷载监测，包括风、地震、温度、交通荷载等；几何形态监测，获取结构实际几何形态参数，如线形、变形、位移、沉降等；截面应力监测，包括混凝土应力、钢筋应力、结构应力等；索力监测，斜拉索、主缆、吊杆等的索力；下部结构监测，包括锚定应力、主塔桩基轴力等；响应监测，包括桥梁各个构件的应力应变、振动加速度、索力等。 航道结构健康监测系统技术指导