李权接, 赵延明, 张泽瑞, 姚 迪, 谷振宗

(湖南科技大学 信息与电气工程学院,湖南 湘潭 411201)

0 引 言

当前我国除了部分特大桥梁以外,绝大部分桥梁均没有任何桥梁监测装置,而因桥梁老化和质量问题导致的事故不断发生。其中，桥梁失效的主要原因为设计缺陷、施工失误、运营管理不善、水文地质与自然灾害；具体引发桥梁失效的主要风险因素是意外碰撞、施工失误和车辆超载[1～3],这些主要因素往往会导致桥梁产生裂缝甚至断裂,从而使桥梁的强度、刚度、稳定性降低进而失效变为危桥。

本文设计提出了一种基于无损探伤原理的分布式桥梁监测系统。在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下,利用物质的声、光、电等特性,对被检验部件的表面和内部质量进行测试,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷大小、位置、性质和数量等信息。

1 设计总体方案

针对目前市面上桥梁监测设备在不同场景的兼容性差,成本高以及容易对桥梁造成二次伤害,本设计通过远距离无线电(long range radio,LoRa)无线通信构建分布式桥梁监测系统,主要由主控单元、声发射信号采集单元、模拟信号调理单元、无线通信单元、GPS授时定位单元及电池管理单元等部分组成。远控软件运行在各个桥梁监测节点上,对采集的前端传感器信号进行参数计算与分析,提取出声发射信号关键的特征参数,并通过无线通信方式将特征参数和各节点设备自身的状态信号等传送至监测终端,远控软件利用各个节点的数据进行数据汇总与储存、二次数据计算与分析,并根据数据综合结果进行故障报警、故障定位与故障评估等。……