桥梁在线监测系统

桥梁在线监测系统解决方

案

2020年5月

桥梁在线监测系统解决方案

目录

一、

项目背景 ........................................................................................................................... 2

二、 系统组成 ........................................................................................................................... 2

三、系统功能 ................................................................................................................................... 3

四、系统参数 ................................................................................................................................... 4

4.1、数据采集仪 ...................................................................................................................... 4

4.2、传感器.............................................................................................................................. 5

五、系统特点 ................................................................................................................................... 7

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桥梁在线监测系统解决方案

一、 项目背景

交通网络日益发达，桥梁在网络中发挥着重要的连接作用。桥梁数目不断增加、结构形式愈渐复杂，这些对于桥梁的质量也提出了更高的要求。桥梁和大型建筑从施工到使用过程期间， 混凝土或钢结构的重点部位的受力、 变形以及受到荷载和温度变化等，都是影响其结构健康的因素。像广东省的虎门大桥桥面出现肉眼可见的“波浪式起伏”，引发广泛关注。经过专家组初步判断，沿桥跨边护栏连续设置1.2米高的水马（挡墙），改变了钢箱梁的气动外形，在特定风环境条件下，产生了桥梁涡振。而武汉鹦鹉洲大桥也经历了类似的晃动。随后专家研判认为，桥梁异常振动系特定风况引起，振幅在设计允许范围内，桥梁结构运行正常。所以专业人员进行桥梁的维护时，离不开桥梁结构的在线监测系统 。

桥梁在线监测系统让桥梁安装各类传感器和采集设备，就像医院给病人戴上24小时监测仪一样，这些传感器和采集设备，会实时将桥梁的结构状况、基础沉降、现场抓拍图等各种监测数据，通过互联网存储至云计算数据中心服务器中。然后通过展播将各种监测数据直观展现在专业人员面前，让其能够有科学依据的进行管理维护。

二、 系统组成

桥梁在线监测系统由三大部分组成：数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统及预警平台。

1、数据采集系统：数据采集系统由机箱、数据采集终端、太阳能板、蓄电池、各类传感器（振动传感器、静力水准仪、应变传感器、裂缝计、索力传感器、温湿度传感器、风力、风向传感器等）、摄像机、防雷器等组成，采用太阳能供电，根据不同应用场合选择。

2、数据传输系统：数据传输系统将数据采集系统采集的数据通过2G/3G/4G/5G/LoRa/ZigBee等无线通讯方式发送至管理服务器进行处理。

3、数据处理系统及预警平台：数据处理系统对获取的相应数据进行及时的处理，在数据达到或者超过预设值时，及时提醒桥梁上的来往车辆注意，或对问题部位进行封闭处理，以及及时给专业人员提供准确数据，让其高效，快速的进行问题处理，避免不必要的损失。

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桥梁在线监测系统解决方案

三、系统功能

1、桥梁基础的稳定是确保桥梁安全运行的基本前提，对墩塔、梁体、供圈的变形和基础沉降进行监测，实时反馈桥梁结构的形态。

2、对桥面主要的断面进行检测，了解承力构件的受力情况。

3、索梁桥的索力会直接影响到桥梁结构的受力跟安全，桥梁在线监测系统能对索力进行监测，保证索力出现异常时能够第一时间发现。

4、年代久远的桥梁其质量的退化会影响结构振动特性的改变，因此我们使用振动传感器对桥梁动力特性及振动水平进行监测。

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桥梁在线监测系统解决方案

5、混泥土的路面，经常出现裂缝，有些裂缝只有车子经过时才会裂开，工作人员很难发现。安装我司的监测系统进行监测，及时发现问题进行处理，避免出现损失。

6、监测桥梁上的温湿度、风力、风向给与桥梁管理提供一些环境因素。 7、可接摄像头，支持图片抓拍功能，提供一些违法车辆信息。 8、将监测采集的数据用“电视频道”的方式进行信息展播。

4.1、数据采集仪

4G模块参数 标准及频段 内 容 可支持：FDD-LTE、TD-LTE、CDMA2000 1xEV-DO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、GPRS/EDGE 可选单模、多模或全网通讯 FDD-LTE：下行速率100Mbps，上行速率50Mbps TD-LTE：下行速率61Mbps，上行速率18Mbps WCDMA：下行速率42Mpbs，上行速率5.76 Mbps TD-SCDMA：下行速率4.2Mbps，上行速率2.2Mbps CDMA2000 1xEV-DO Rev. A：下行速率3.1Mbps，上行速率1.8Mbps GPRS/EDGE：速率171.2kbps/384kbps <24dBm <-109dBm 内容 工业级32位通信处理器 512KB 256KB 32MB 32G（可选） 内 容 2个RS232和2个RS485接口，内置15KV ESD保护，串口参数如下： 数据位：5、6、7、8位 停止位：1、1.5、2位 校验：无校验、偶校验、奇校验、SPACE及MARK校验 串口速率：110~230400bps 具有系统“SYS”指示灯 标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧 标准的翻盖式用户卡接口，支持1.8V/3V SIM/UIM卡，内置15KV ESD保护 工业级端子接口，内置电源反相保护和过流/过压保护 标准船形开关 通用轻触式开关 4

理论带宽 发射功率 接收灵敏度 硬件参数 CPU FLASH SRAM 数据存储Flash TF卡 接口类型 串口 指示灯 天线接口 SIM/UIM卡接口 电源接口 电源开关 唤醒按钮 桥梁在线监测系统解决方案 接地端子 M4螺丝接地保护端子 1个翻斗式雨量计接口 1 路脉冲计数接口，最高可支持1KHz 脉冲接入 1 个10/100Mbps 以太网口（RJ45 插座），自适应MDI/MDIX，内置1.5KV 电磁隔离保护 8 路模拟量输入接口（16 位AD、支持4-20mA 电流信号输入，可选0-5V 电压信号输入） 8路开关量输入接口（光隔离） 逻辑0：湿节点0-3VDC，或干节点导通 逻辑1：湿节点5-30VDC，或干节点断开 8 路开关量输出接口（光隔离） 最大切换电压：30VDC 最大切换电流：50mA 最大切换功率：150mW 4 路继电器输出（光隔离） 最大切换电压：250VAC/30VDC 最大切换电流：1A 最大切换功率：30W 5 路受控输出电源（额定电源12V/1A 内置过流保护）） 应用接口 供电 标准电源 供电范围 静态值守电流 工作电流 物理特性 外壳 外形尺寸 重量 工作环境 工作温度 储存温度 相对湿度 内 容 DC 12V/1.5A DC 9~28V <2mA @12VDC <50mA @12VDC (连接中心后的平均电流) 内 容 金属外壳，保护等级IP30。外壳和系统安全隔离，特别适合工控现场应用 245x145x39.8 mm (不包括天线和安装件) 820g（主机） 内 容 -20~+65ºC（-31~+167℉） -40~+85ºC（-40~+185℉） 95%(无凝结) 4.2、传感器

静力水准仪 量程 精度 分辨率 输出 宽电压输入 防护等级 5

内容 0-500-2500mmH2O 0.2mm 0.01mm RS485/MODBUS（可选） DC9～36V IP67 桥梁在线监测系统解决方案 工作环境 裂缝计 激励电压 激励频率 位移量程 -40～+85℃ 内容 3Vrms (1^ 3Vrms ) 5KHz:(1^ 10KHz) 2mm, 5mm, 8mm, 10mm 交流信号或配变送器输出：0~5V (9 ~12V DC供电电压) 交流信号或配变送器输出：0 ~10V (15‘ ^28V DC供电电压) 交流信号或配变送器输出4、\"20mA (二线制，15 ~28V DC供电电压) 交流信号或配变送器输出数字式RS485 (9 -12V DC供电电压) 5、线性误差：模拟输出:土0.25% ;数字输出:0.25%,0.1%等可选 模拟输出:土0.25% ;数字输出:0.25%,0.1%等可选 最高可达1 μ m ≤0. 1um(最高)，数字式输出是16 bit -25C ~ +85C 灵敏度≤0.025%/C 零点≤0.01%/ C 内容 -40～80摄氏度； 0.1摄氏度； 0.2级； 0.5m；如要其它长度可定制； 1P：+5V 2P：GND3P：RS485 A 4P：RS485 B； ≤10mA RS485；modbus协议 ：DC 5V； 内容 0-45m/s 0-70m/s ±（0.3+0.03V）m/s (V：风速) 0.1m/s ≤0.5m/s DC5V/DC12V/DC24V 脉冲（脉冲信号）/电流（4-20mA）/电压（0-5V）（0-2.5）/RS485 标配2.5m(可根据客户实际要求来定制线长) 电流型输出阻抗：≤600Ω 电压型输出阻抗≥1KΩ 温度 -40-50℃ 湿度≤100%RH 防护等级：IP45 6 输出信号 线性误差 重复误差 分辨率 工作温度 温度系数 温度传感器 测量范围 分辩率 精度 引线长 接口 工作电流 输出信号 工作电压 风速传感器 测量范围 准 确 度 分 辨 率 启动风速 供电方式 输出信号 线 长 负载能力 工作环境 防护等级

桥梁在线监测系统解决方案 产品功耗 索力传感器 测量范围 拉线长度 工作温度 测量误差 绝缘电阻 振动传感器 频率范围 灵敏度 最大加速度 测量范围 使用环境 测量方式 应变式传感器 量程 最大压力 灵敏度 灵敏度温度系数 非线性 工作温度 滞后 50mW 内容 0~屈服应力 200m -20℃~70℃ ≤3%F.S ≥50MΩ 内容 10~300Hz 50.0mv/mm/s±2mv 8g 2mm(p-p) -25～100℃ -25～160℃ 垂直、水平 内容 1~10000Kg 额定压力最高值2-3倍 1±0.0.mV/V ≤±0.03%F?S/10℃ ≤±0.02～±0.03%F.S -20℃～+80℃ ≤±0.02～±0.03 %F.S 五、系统特点

1、准确性：测量数据精准、及时上传；运行状态数据安全可靠；

2、可靠性：24小时工作；传输系统独立完整；维护操作方便；实时监测桥梁数据； 3、先进性：选用了先进的通信技术和成熟稳定的智能化终端加上独特的数据处理控制技术，系统功能的扩展性强；

4、超低功耗：对于现场没有电源的监测点，可以采用太阳能电池板蓄电池系统对在线监测系统供电，采用了最先进的低功耗技术。

5、长期存储：长期保存设定参数及历史数据，能够实时查看实时调用。

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