桥梁施工及运营期监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种桥梁施工及运营期监控系统，包括：若干个传感器，其设置在桥梁的不同断面上，用于采集不同结构的应力数据以及环境数据；与所述传感器无线连接的数据采集站，其中任意一个数据采集站接收其50‑80m范围内的传感器数据，用于实时接收所述传感器监测的数据；桥位采集站，其与所有所述数据采集站连接，用于汇聚所有所述数据采集站的数据；及管理中心，其与所述桥位采集站连接，用于接收并处理自所述桥位采集站的数据，所述管理中心为具有信息处理能力的计算机。本实用新型专利技术考虑了传感器的类型、数量、安装位置以满足监控期、荷载试验、运营监测的监测需要。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及监测技术。更具体地说，本技术涉及一种桥梁施工及运营期监控系统。
技术介绍
大型桥梁的监测、检测按时间顺序可分为三个阶段：施工控制、成桥荷载试验和运营健康监测。通过上述三个阶段获得的各种信息，可以完成对桥梁结构重要参数的全寿命周期内的跟踪监测，进而实现深入地掌握目前桥梁结构的真实状态，并预测未来结构的行为与状态。这样就能尽早的发现和预报桥梁结构的损伤，及时采取必要的养护维修方法，以减少桥梁安全事故的发生。这三个阶段中，成桥荷载试验是特定条件下桥梁状态获取，施工期监控和运营期健康监测则涵盖了全寿命周期的桥梁状态。国内外大型桥梁建设均在施工阶段对桥梁的结构状态进行控制，桥梁施工监控是一个信息采集、信息分析、处理和信息反馈的过程，通过数据采集、分析指导桥梁施工，主要目的是使桥梁的施工状态逼近设计状态，从而满足桥梁的设计指标要求。桥梁施工监控系统包括数值仿真系统、实时监测系统、参数识别系统、误差分析处理系统、数据库系统、线形及应力预警系统等。桥梁施工监控贯穿于桥梁施工开始至运营开始整个过程。截止2012年，我国已有140余座大桥安装桥梁健康监测系统，桥梁健康监测是利用现代传感技术、通讯技术及计算分析技术等，通过布设在结构上的各类传感器监测桥梁在外部荷载作用下的响应，实时分析与评估桥梁的运营与安全状况，对桥梁的潜在风险做出及时预警。桥梁健康监测系统包括传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据存储与分析子系统、结构安全评估与预警子系统等。桥梁健康监测贯穿与桥梁的整个运营周期。目前国内外大型桥梁的施工监控和健康监测大多数由不同单位分别建立独立系统完成。两者在虽时间上顺次衔接，但桥梁状态信息缺乏延续性，健康监测系统往往以设计成桥状态作为大桥运营阶段的初始状态，而实际成桥最终状态则是由施工过程决定，和设计存在一定偏差。另外，施工监控和健康监测在服务目标上虽有差别，但在监测内容、监测手段、技术路线上有相同处。因此，无论是从信息的衔接及完整性角度还是从经济角度来讲，有必要将两者进行综合考虑，建立桥梁的全寿命监控系统。
技术实现思路
本技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本技术还有一个目的是提供一种将施工监控、荷载试验、运营健康监测相结合的监控系统。为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，提供了一种桥梁施工及运营期监控系统，包括：若干个传感器，其设置在桥梁的不同断面上，用于采集不同结构的应力数据以及环境数据；与所述传感器无线连接的数据采集站，其中任意一个数据采集站接收其50-80m范围内的传感器数据；桥位采集站，其与所有所述数据采集站连接，用于汇聚所有所述数据采集站的数据；及管理中心，其与所述桥位采集站连接，用于接收并处理自所述桥位采集站的数据，所述管理中心为具有信息处理能力的计算机。优选地，所述传感器与所述数据采集站之间连接有调理器，其用于将接收到的传感器的模拟信号转换成数字信号传输至数据采集站。优选地，任意一个所述数据采集站的数据通过单模光纤传输至桥位采集站。优选地，所述数据采集站之间通过总线串联。优选地，所述传感器包括：索力传感器、应变传感器以及温湿度检测仪；其中，所述索力传感器设置在斜拉索的塔端，所述应变传感器设置在主梁跨中，所述温湿度检测仪设置在主梁跨中和四分之一跨径处。优选地，所述传感器还包括：GPS仪、倾斜仪、风速风向仪以及静力水准仪；其中，所述GPS仪设置在桥塔的塔顶及主梁跨中，所述倾斜仪设置在桥塔的塔顶，所述风速风向仪设置在主梁跨中和桥塔的塔顶，所述静力水准仪设置在主梁跨中和1/2、1/4、1/8及1/16跨径处。本技术至少包括以下有益效果：将施工监控、荷载试验、运营健康监测相结合进行顶层设计，更具有系统性和经济性，而且运营监测能够直接在施工监控的基础上进行，能够获得真实的成桥状态，并能通过荷载试验进行验证，能够准确的把握桥梁运营安全状态，在硬件层次，本技术考虑了传感器的类型、数量、安装位置以满足监控期、荷载试验、运营监测的监测需要，进而完成了硬件的融合；通过施工监控期数据监测，不断进行结构参数识别，有限元模型修正，获得桥梁的真实状态，并以此为基础，进行成桥荷载试验，通过荷载试验进一步修正模型，获得最终的成桥真实状态，基于此进行桥梁运营期监测与状态评估。本技术具有适应性好、开放性好、可操作性好、安全可靠、经济性好、运用前景好等技术特征：适应性好：适用于桥梁的施工监控及运营监测。可操作性好：系统数据可以远程实时获取并能实时对结构状态进行评估。安全可靠：系统稳定，便于控制，施工技术风险小。经济性好：一体化设计，避免了硬件的重复设置；另一方面，节省了大量的人力监测成本；具有非常好的经济效益。运用前景好：随着交通建设事业的蓬勃发展，一些大跨度和超大跨度桥梁的相继建成，人们对这些大型重要桥梁的安全性、耐久性与正常使用功能日渐关注和重视，桥梁健康监测系统和智能控制技术相继运用到这些大型桥梁中，并得到了迅速发展。桥梁施工监控及健康监测技术力求对桥梁施工期及运营期的结构行为进行实时监控和实现智能化评估，对确保桥梁的安全施工、安全运营、延长桥梁使用寿命起着积极作用。本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本技术的组网示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。如图1所示，本技术提供一种桥梁施工及运营期监控系统，包括：若干个传感器，其设置在桥梁的不同断面上，用于采集不同结构的应力数据以及环境数据；与所述传感器无线连接的数据采集站，其中任意一个数据采集站接收其50-80m范围内的传感器数据；桥位采集站，其与所有所述数据采集站连接，用于汇聚所有所述数据采集站的数据；及管理中心，其与所述桥位采集站连接，用于接收并处理自所述桥位采集站的数据，所述管理中心为具有信息处理能力的计算机，其可实现整个安全监测所有数据的平台管理工作，完成数据的归档、查询、存储等操作，在系统全寿命期内统一组织与管理数据信息，为系统维护与管理提供便利，也为各应用子系统提供可靠的分布式数据交换与存储平台，方便开发与使用，并且将数据转化为反映结构安全状态的信息，在此基础上对安全状态信息进行综合评价即可获得结构在特定时刻的安全程度及其健康状况，为桥梁结构的运营及维护决策提高科学依据。在一个实施例中的，所述传感器与所述数据采集站之间连接有调理器，其用于将接收到的传感器的模拟信号转换成数字信号传输至数据采集站。在一个实施例中的，任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁施工及运营期监控系统，其特征在于，包括：若干个传感器，其设置在桥梁的不同断面上，用于采集不同结构的应力数据以及环境数据；与所述传感器无线连接的数据采集站，其中任意一个数据采集站接收其50‑80m范围内的传感器数据；桥位采集站，其与所有所述数据采集站连接，用于汇聚所有所述数据采集站的数据；及管理中心，其与所述桥位采集站连接，用于接收并处理自所述桥位采集站的数据，所述管理中心为具有信息处理能力的计算机。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁施工及运营期监控系统，其特征在于，包括：若干个传感器，其设置在桥梁的不同断面上，用于采集不同结构的应力数据以及环境数据；与所述传感器无线连接的数据采集站，其中任意一个数据采集站接收其50-80m范围内的传感器数据；桥位采集站，其与所有所述数据采集站连接，用于汇聚所有所述数据采集站的数据；及管理中心，其与所述桥位采集站连接，用于接收并处理自所述桥位采集站的数据，所述管理中心为具有信息处理能力的计算机。2.如权利要求1所述的桥梁施工及运营期监控系统，其特征在于，所述传感器与所述数据采集站之间连接有调理器，其用于将接收到的传感器的模拟信号转换成数字信号传输至数据采集站。3.如权利要求1所述的桥梁施工及运营期监控系统，其特征在于，任意一个所述数据采集站的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁方文，田唯，朱浩，郑建新，王紫超，项梁，刘丹，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42