张春进

苏交科集团股份有限公司 江苏 南京 211112

正文：

1、引言

随着这些年桥梁健康监测技术应用逐步从特大跨径桥梁向常规桥梁拓展，常规桥梁健康监测系统分散性强、单个项目规模小、现场供电通讯等基础条件差、系统免维护要求高等特点，我们现有的主要针对跨江越海特大型桥梁的以工控机为采集系统核心的健康监测系统表现出越来越多的不适应性，其系统庞大复杂，成本缺乏竞争力，配置灵活度不足，功耗高造成难以应用太阳能发电等新型供电技术，系统对后期维护要求高。同时，江苏省作为全国的桥梁大省和强省，在十三五期间结合普通干线公路重点桥梁监测部署实施序列主要考虑“需求导向”、“分布实施”等原则，分5年完成实施75座干线公路桥梁安全监测。因此，急需要形成轻型健康监测系统顶层设计、开发低功耗嵌入式现场控制系统、有线无线混合组网等技术，并形成面向工程需求的干线公路桥梁轻型监测系统解决方案。

2 、桥梁轻型监测系统关键技术研究

2.1 系统顶层设计研究

干线公路桥梁轻型监测系统主要针对桥梁运营期进行监测，重点关注主要结构部位应力变化、混凝土裂缝发生与发展、大的结构变形以及车辆荷载等指标。由于中小桥梁量大面广、结构相对简单，以及资金与人力等方面的限制。系统应具有有效性、可靠性、经济性及灵活性的特点。桥梁轻型健康监测系统由以下两大子系统构成：传感器、数据采集与无线传输子系统；中心控制及数据管理与分析子系统。不同于特大型大跨度桥梁健康监测系统不同，轻型监测系统需要经济实惠、易于保养与维修，需要将各个桥梁上采集的信号，集中传送到一个数据中心。

2.2 嵌入式现场控制系统研究

传统桥梁结构健康监测系统通常在采集现场配置专用工业控制计算机，搭载各种扩展接口，如RS232、RS485等，以适应多种测量参数的要求。为了达到系统简易性同时提高系统稳定性，本项目提出了一种嵌入式现场控制系统，嵌入式系统的广阔应用为数据的处理和传输提供了坚实的处理平台。嵌入式系统的三个基本要素——“嵌入性”，“专用性”，“计算机系统”为桥梁监测系统和计算机系统的结合提供了保证。工业控制网络是由传感器、执行机构、显示和数据记录设备等组成，用于监视和控制电气设备的系统。由于工业控制系统特别强调可靠性和实时性。控制网络数据通信以引发物质或能量的运动为最终目的。用于测量与控制的数据通信的主要特点是：允许对实时的事件进行驱动通信，具有很高的数据完整性。

3 、工程应用

3.1 概况

二干河桥位于无锡市江阴市S228区段，运营中心桩号为K8+602。该桥全长108.232米，桥宽24米，主桥为一孔计算跨径为56m的下承式预应力系杆拱桥，南北岸侧引桥均为两孔20m跨简支T梁。根据二干河桥的结构特点，结合轻型监测系统关键技术研究，建立了二干河桥结构健康监测系统，主要监测项目包括关键截面应力（温度）监测、线形监测以及车辆荷载监测3项指标。无锡市普通国省干线公路桥梁（二干河桥）轻型监测系统主要将由下列两大系统组成，每个系统分别有两个子系统构成。

场端系统；

监测中心数据管理系统；

这四个子系统将按一下工作流程运行：第一步是传感与采集子系统的各传感器在线拾取大桥关键部位的信号；第二步是采用实时采集与间断采集相结合方式获取数据，并通过PAD、无线或传输光缆将数据传输到数据处理与管理子系统，将采集到数字信号通过无线网络发射回控制中心；第三步是由计算机服务器与工作站组成的计算机系统完成数据的后处理、归档、显示及存储；并根据结构预警与评估的指令为其提供特定格式和内容的数据以及处理结果；第四步是结构预警与评估子系统根据监测系统送来的数据进行分析、统计、阈值判别给出评估意见及报警信息，并为养护工作提出建议。

4、结论

面向干线公路桥梁的轻型态监测系统研究，突破了一系列大中型桥梁健康监测技术的瓶颈，形成了一系列实用化和标准化的技术成果，该技术成果的提出与应用有助于改变传统的被动式大中桥梁养护管理及交通运输管理理念，树立有预见性、针对性、及时性和整体性的主动式大中桥梁养护管理及交通运输管理理念，拓展与提升桥梁安全监测系统和智能交通体系，显著降低桥梁安全风险，延长桥梁服役寿命，也便于全面统筹交通运输管理系统，提升突发事件应急处理水平。项目成果有望反馈到桥梁设计方面，改变传统的桥梁设计理念，切实促进桥梁养护管理、交通运输管理及桥梁设计等方面的重大变革。