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特大桥梁结构健康监测系统

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特大桥梁结构健康监测系统

  1.产品背景
  桥梁跨越山谷、道路、河流或其它障碍物,是一种架空于水面或地面的人造通道,其可靠性和安全性尤为重要。由于桥梁事故的破坏性巨大,不仅会造成交通中断,影响国民经济发展,还会带来巨大的经济损失和人员伤亡,将造成非常不好的社会政治影响。所以建立一个以桥梁结构为平台,应用现代传感、通信和网络技术,优化组合结构监测、环境监测、交通监测、设备监测、综合报警、信息网络分析处理和桥梁养护管理各功能子系统为一体的综合监测系统是非常必要的,也具有非常重要的意义。
  2.方案内容
  特大桥梁结构健康监测系统包括数据测量系统和数据管理与分析两大子系统。其中,数据测量系统由传感器子系统和数据采集与传输子系统有机地组成,分别对桥梁温度、索力变化、缝隙、桩基、桥梁振动和结构应力变形进行监测;数据管理与分析系统包括监测数据管理子系统和数据分析处理子系统,对数据测量子系统传回的数据进行专业的分析与管理。
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图 1:桥梁结构健康监测与安全评价系统构成
  3.解决问题
  特大桥梁结构健康监测系统对各桥梁设置的独立光纤监测仔系统,通过无线数据传输网络实现信息的集中采集、传输、处理、共享的数字化、形成一个以快速准确动态监视数据为基础的市区公路桥梁健康检测网,建成对外信息管理平台, 实现监控点信息的有效收发和终端的控制。实现对外管理相关部门和科研机构的信息交换,实时统计分析,与专家系统协同决策。对市区公路桥梁的日常防灾减灾工作,偶发灾害的应急决策和灾后恢复重建的处置具有极大的现实的指导意义。
  4.优势比较
  传统桥梁检测技术是通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息对桥梁结构的安全状态进行评估,需要大量人力、物力并有诸多检查盲点,检查周期长,时效性差,影响正常的交通。光纤光栅是20世纪90年代以来国际上新兴的一种在光纤通信、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。光纤光栅是以光纤为基本材料,通过激光加工形成的一种特殊器件,能够对满足布拉格条件的光进行反射,在实际工程中,要检测的点如果受到应变、温度、压力、位移和加速度等变化,波长就会改变,这样通过检测波长的变化就可以检测出此点的应力状况。进而可以判断出被检测物体的安全状况。同传统的电传感器相比,光纤光栅传感器具有以下优势:
  + 多个相同或不同类型的传感器可以串接复用在一根光纤上,系统集成度高;
  + 单根光纤上串接的传感器间隔可以是几厘米或几十公里,直接实现远程传输;
  + 测量精度和分辨率高;
  + 传感器的零偏值不漂移,属于绝对量测量,长期工作性能稳定;
  + 传感量检测及传输均为光信号,不受电磁干扰及核辐射的影响;
  + 环境适应性好,可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境;
  + 重量轻,体积小,安装使用方便;
  + 以光信号中心波长值表征被测量,不受光强波动及传输光纤弯曲损耗等影响;
  + 传感器串接链具有自愈合功能:
  5.成功应用
  特大桥梁结构健康监测系统的可靠性和系统的完备性使得本系统在市场上广受欢迎,现已在北京、上海、南京等全国多个城市的大桥上成功安装并使用。
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