一种基于SCADA的桥梁健康监测系统技术方案

本实用新型专利技术提出了一种基于SCADA的桥梁健康监测系统，该系统包括光纤光栅传感器单元、光纤光栅解调仪、通信服务器、SCADA平台，光纤光栅传感器单元通过光缆连接于光纤光栅解调仪的光通道，光纤光栅解调仪通过通信服务器与SCADA平台相连；本系统设计合理、成本低、便于维护、实用性强，对设备故障和表征桥梁运营情况的物理量进行监测和异常判断，且及时以短信和电子邮件的方式向相关人员发送报警信息，形成更可靠的桥梁健康监测预警网络，具有实用性的推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于桥梁健康监测
，特别涉及一种基于SCADA的桥梁健康监测系统。
技术介绍
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)系统，是以计算机为基础的分布式控制系统与自动化监控系统，现已成为电力、桥梁、冶金、隧道、石油等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等不可缺少的工具，具有数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等功能。桥梁健康监测系统是一项集设备安装、数据采集处理、软件开发等多项任务于一体的装置，该系统在评价桥梁的安全使用方面起着至关重要的作用，是桥梁管理和养护的关键部分。传统的桥梁健康监测系统存在诸多问题，如设备成本较高，在线监测不实时准确，监测效率低，报警信息时效性和准确度差，报警信息和相关的不正常信息不能快速通知相关人员。因此，现有技术的上述问题亟待解决。
技术实现思路
鉴于此，为降低监测系统的成本，延长系统的工作寿命，提升报警的效率，本技术提出一种基于SCADA的桥梁健康监测系统。本系统设计合理、成本低、便于维护、实用性强，对设备故障和表征桥梁运营情况的物理量进行监测和异常判断，且及时以短信和电子邮件的方式向相关人员发送报警信息，形成更可靠的桥梁健康监测预警网络，具有实用性的推广价值。本技术请求保护一种基于SCADA的桥梁健康监测系统，该系统包括光纤光栅传感器单元、光纤光栅解调仪、通信服务器、SCADA平台，光纤光栅传感器单元通过光缆连接于光纤光栅解调仪的光通道，光纤光栅解调仪通过通信服务器与SCADA平台相连；其中，光纤光栅传感器单元用于监测表征桥梁运营状况的物理量；光纤光栅解调仪，用于解调光纤光栅传感器单元返回的波长信号；SCADA平台，用于接收、处理、存储、显示光纤光栅解调仪发出的解调数据，并基于该解调数据分析桥梁的运营状况，实现桥梁的健康监测。进一步的，光纤光栅传感器可以为光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅静力水准仪、光纤光栅倾斜计、光纤光栅位移传感器、光纤光栅压力传感器当中的一种或多种。本技术与现有技术相比具有以下优点：1)优选光纤光栅传感器作为主要的数据采集元件，与传统技术相比，它不受电磁干扰、无系统零飘现象、灵敏度高、响应快，可实现长距离的监测，适合条件恶劣的野外使用。2)为满足不同桥梁的监测需要，本系统可针对不同桥梁的监测点不同，对系统的光纤光栅传感器单元中传感器的数量和类型灵活配置，形成诸多监测通道。3)本系统工作过程中，SCADA平台监视光纤光栅传感器和光纤光栅解调仪的运行情况，其发生故障时发出报警信号；SCADA平台可以同时对多个表征桥梁运营情况的物理量进行监测和异常判断，对异常情况分析判断后发出报警信号。4)进一步地，上述的报警信号都能以短信和电子邮件的方式通知相关人员，进而及时得知报警信息，所述的短信报警方式无需使用第三方聊天软件，直接将报警信息发送相关人员的手机，不受网络连接情况的限制。这种报警方式成本低且缩短了故障处理时间，为监控系统的稳定运行提供了有力保障。附图说明图1是本技术基于SCADA的桥梁健康监测系统的结构示意图。附图标记说明：1、光纤光栅传感器单元，2、光纤光栅解调仪，3、通信服务器，4、SCADA平台。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。如图1所示，为本技术的基于SCADA的桥梁健康监测系统，该系统包括光纤光栅传感器单元、光纤光栅解调仪、通信服务器、SCADA平台，光纤光栅传感器单元通过光缆连接于光纤光栅解调仪的光通道，光纤光栅解调仪通过通信服务器与SCADA平台相连；其中，光纤光栅传感器单元用于监测表征桥梁运营状况的物理量；根据桥梁实际监测的需要，光纤光栅传感器单元可以有一条或多条光纤光栅传感器监测通道，形成分布式传感网络。若存在多条光纤光栅传感器监测通道时，多条光纤光栅传感器监测通道并行接入光纤光栅解调仪的光通道。光纤光栅传感器监测通道可以同时对桥梁的应变、温度、挠度、所承受的压力、倾斜角度等物理量中一个或多个进行监测，而每个光纤光栅传感器监测通道由一个或多个光纤光栅传感器采用光纤熔接技术或光纤连接器串接到一根光缆组成。其中，光纤光栅传感器包括光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅静力水准仪、光纤光栅倾斜计、光纤光栅位移传感器、光纤光栅压力传感器等的一种或几种。光纤光栅传感器的类型不仅限于上述几种，传感器通常布设在桥梁、桥墩或桥梁其它地方。光纤光栅解调仪，用于解调光纤光栅传感器单元返回的波长信号；常安放在隧管站，可扩展到16个光通道。SCADA平台，用于接收、处理、存储、显示光纤光栅解调仪发出的解调数据，基于该解调数据分析桥梁的运营状况，实现桥梁的健康监测。当设备故障和表征桥梁运营情况的物理量异常时，发送报警信息并告知异常情况的相关信息。本技术的工作原理如下：光纤光栅解调仪内置的可调谐激光光源发出的光入射到光纤光栅传感器单元中的每个光纤光栅传感器，光纤光栅传感器反射的波长信号通过光缆再传输回光纤光栅解调仪进行解调，即根据传感器波长响应的特征参数计算检测点的温度、应变、应力等物理参数。SCADA平台通过通信服务器实时地接收、处理、存储、显示光纤光栅解调仪发出的解调数据，基于该解调数据分析桥梁的运营状况，实现桥梁的健康监测。当设备故障和表征桥梁运营情况的物理量异常时，SCADA平台以短信和电子邮件的方式向相关人员发送报警信息。若设备出现故障，报警信息会显示哪一设备故障；若是表征桥梁运营情况的物理量达到预先设置的阈值，报警信息会告知异常发生的位置，提高故障检修效率。综上所述，上述桥梁健康监测系统设计合理、成本低、便于维护、实用性强，能够对设备故障和表征桥梁运营情况的物理量异常判断及时以短信和电子邮件的方式向相关人员发送报警信息，形成更可靠的桥梁健康监测预警网络，满足了桥梁健康监测的需要，适合条件恶劣的野外使用。本技术中应用具体实施例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想，对于本领域的一般技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SCADA的桥梁健康监测系统，其特征在于，该系统包括光纤光栅传感器单元、光纤光栅解调仪、通信服务器、SCADA平台，光纤光栅传感器单元通过光缆连接于光纤光栅解调仪的光通道，光纤光栅解调仪通过通信服务器与SCADA平台相连；其中，光纤光栅传感器单元用于监测表征桥梁运营状况的物理量；光纤光栅解调仪，用于解调光纤光栅传感器单元返回的波长信号；SCADA平台，用于接收、处理、存储、显示光纤光栅解调仪发出的解调数据，并基于该解调数据分析桥梁的运营状况，实现桥梁的健康监测。

【技术特征摘要】
1.一种基于SCADA的桥梁健康监测系统，其特征在于，该系统包括光纤光栅传感器单元、光纤光栅解调仪、通信服务器、SCADA平台，光纤光栅传感器单元通过光缆连接于光纤光栅解调仪的光通道，光纤光栅解调仪通过通信服务器与SCADA平台相连；其中，光纤光栅传感器单元用于监测表征桥梁运营状况的物理量；光纤光栅解调仪，用于解调光纤光栅传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹桂芳，贾磊，周晓旭，杨莹，张佳鹏，白磊，邵利君，郭晓澎，刘志英，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西省交通建设工程质量检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14