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上海铂珏传感科技有限公司
 
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公路桥梁结构安全监测系统

桥梁病害监测系统方案设计

桥梁病害监测系统设计原则

我们遵循以下设计原则:

1),开放性:

系统架构灵活,开放性的体系结构。

2),规范性:

系统的通信与接口协议等符合相关国家安全标准、国家标准、行业标准。

3),易操作性:

提供清晰、简洁、友好的中文操作界面,操控简便、灵活,易学易用,便于管理维护。

4),实时性:

系统采用专用传输网络实时地将各类监控信息等动态实时数据传到监控中心。

5),安全性:

系统具有防止非法接入、非法访问、病毒感染和黑客攻击,防过载、断电和人为破坏,具有高度的安全和保密性。

6),可靠性:

系统采用成熟、稳定和通用的技术和设备,能够保证系统长期稳定运行,有较强的容错和系统恢复能力。

7),可维护性:

系统具备高度的可维护性,有完善的自检、故障诊断及故障弱化功能。在出现故障时,能及时、快速的修复。

8),兼容性:

系统具备良好的兼容性,能对已建成的系统的设备进行兼容。

光纤光栅传感技术简介

光纤光栅是20世纪90年代以来国际上新兴的一种在光纤通信、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。光纤光栅是以光纤为基本材料,通过激光加工形成的一种特殊器件,能够对满足布拉格条件的光进行反射。在实际工程中,通过对光纤光栅进行特殊封装设计,其反射光的中心波长随着作用于光纤光栅传感器的应变、温度、压力、位移、加速度等变化而近似线性变化,这样通过检测光纤传感器内部光纤光栅反射光波长的变化就可以实现对被监测物理量的实时感测,进而通过计算机信息管理系统分析评估被检测土木工程结构的安全状况。

桥梁结构监测光纤传感系统构成

同传统的电传感器相比,光纤光栅传感器具有以下优势:

多个相同或不同类型的传感器可以串接或并接复用在一根光纤上,系统集成度高;

测量精度和分辨率高;

传感器的零偏值不漂移,属于绝对量测量,长期工作性能稳定;

传感量检测及传输均为光信号,不受电磁干扰及核辐射的影响;

环境适应性好,可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境;

重量轻,体积小,安装使用方便;

以光信号中心波长值表征被测量,不受光强波动及传输光纤弯曲损耗等影响;

传感器串接链具有自愈合功能:正常工作时,只需将传感串接链的首端或尾端接到光纤光栅传感网络分析仪即可实现所有传感器信号的同时检测;一旦施工中的意外情况或其他灾害导致传感器串接链断损,则可以将传感链的另一端也接到光纤光栅传感网络分析仪,此时以断点为界,左右两侧所有的传感器分别通过串接链的首端和尾端连接到光纤光栅传感网络分析仪进行检测,实现自愈合。

桥梁病害监测系统构成

基于光纤光栅传感系统的桥梁病害监测系统是一个以桥梁结构为平台,应用新型光纤光栅传感技术,对桥梁上关键部位的结构变形、环境温度分布等多项参数进行实时监测的综合监测系统,它能够实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应,并能有效地提供桥梁养护管理的科学依据,显著提高桥梁的整体管理水平,从而能够最大限度地确保桥梁安全运营,预诊断桥梁病害和延长桥梁使用寿命。

 

建立一个以桥梁结构为平台,应用现代传感、通信和网络技术,优化组合结构监测、环境监测、交通监测、设备监测、综合报警、信息网络分析处理和桥梁养护管理各功能子系统为一体的综合监测系统是非常必要的,也具有非常重要的意义。

本项目中,桥梁病害监测系统主要由光纤光栅传感器、传输光缆、光纤传感分析仪、GPRS/CDMA无线传输模块和监控中心计算机组成:

针对本项目的监测需求,每座桥梁配置10BJS200自温补混凝土表面应变计和4BJT002表面式光纤光栅温度传感器,14只光纤光栅传感器根据具体安装位置的需要,以首尾串联或并接的方式通过1-2根光纤铠装尾纤引出,连接到1BJA01-04光纤传感分析仪。每台BJA01-04光纤光栅传感分析仪具有4个同步测量通道,同步采集速率可在1-50Hz之间远程无线设定,每通道最多可监测12-18只光纤光栅传感器。

考虑到150公里的高速公路有10座,野外环境较为恶劣,零下40度的工作环境对设备的考验比较大,建议在高速公路沿线铺设100芯单模(多余光缆可用于隧道监测需要)传输光缆到每20公里所在的加油站,并在加油站安排一个监控中心,一方面既解决了野外供电难问题,另一方面设备维护也非常方便,并保留设备的无线发射功能,可利用GPRS10个监控中心的数据上传到高速公路监控管理局的总调度室实现对高速公路桥梁隧道的远程实时监测。

系统补充功能:沿线隧道火灾报警系统,可每隔10米在隧道内布置光纤光栅温度传感器用于隧道火灾温度探测报警,根据隧道长度而具体决定所需布置的温度传感器数量,并将数据通过传输光缆传至后台20公里处的加油站监控中心,实现对隧道内部的火灾温度的实时在线监测和预警。

桥梁病害监测意义

    

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