一、 方案概述
桥梁作为交通系统的重要组成部分,常年受到环境、有害物质的侵蚀,以及车辆、风荷载、地震、人为因素等影响,加之自身材料性能的不断退化,导致结构各部分产生了不同程度难以观测的损伤和功能性失效等隐患,如果得不到及时发现和检修,轻则影响行车安全和桥梁使用寿命,重则导致桥梁突然破坏和坍塌。随着我国信息化技术的发展,建立标准化和集群化的桥梁健康监测系统,已经成为桥梁安全管理的大势所趋。
二、 方案架构
我公司兼具软硬件开发和集成能力,既可独立承担感知层硬件安装工程,又可通过物联网、云计算、大数据、北斗卫星、BIM等高新技术手段建立智能化的桥梁健康状况在线监测系统,还有专门的专家团队、数据分析团队和软硬件维护团队进行大数据分析、结构健康状况评估、软硬件保养等专业运营维护,具体架构如下:
三、方案实施
1、监测内容
1.1 施工桥梁监测
施工桥梁监测内容
监测方向 | 监测指标 | 监测硬件 | 监测部位 |
应力/应变监测 | 混凝土结构内部应变 | 内埋式应变计 | 梁身、桥塔、桥墩、桩基等 |
混凝土表面应变 | 表面应变计 | 梁身、桥塔、桥墩等 | |
钢筋受力 | 钢筋计 | 桩基、混凝土主要结构部位等 | |
变形监测 | 沉降 | 特殊的可采用北斗设备监测 | 桥墩、桥塔等位置 |
挠度 | 上述设备或压差式变形测量传感器 | 桥面 | |
倾斜 | 盒式固定测协议 | 桥墩、桥塔等高耸结构 | |
索力监测 | 拉索、吊杆预应力等索力 | 锚索计、磁通量等 | 锚固端 |
环境监测 | 温度(环境温度、结构温度) | 温度传感器或应变计等自带的温度传感器 | 结构附近或结构内部 |
风速 | 风速仪 | 结构空旷处 |
1.2 运维桥梁监测
运维桥梁监测内容
监测方向 | 监测指标 | 监测硬件 | 监测部位 |
应力/应变监测 | 混凝土表面应变 | 表面应变计 | 梁身、桥塔、桥墩等 |
变形监测 | 沉降 | 特殊的可采用北斗设备监测 | 桥墩、桥塔等位置 |
挠度 | 上述设备或压差式变形测量传感器 | 桥面 | |
倾斜 | 盒式固定测斜仪 | 桥墩、桥塔等高耸结构 | |
相对变形 | 位移计或裂缝计等 | 桥台、伸缩缝等位置 | |
振动监测 | 桥梁固有频率、振动大小等 | 振动传感器、振动采集设备 | 桥塔、桥墩、桥身等 |
索力监测 | 拉索、吊杆预应力等索力 | 振动法、磁通量等 | 拉索或吊杆暴露部分 |
环境监测 | 温度(环境温度、结构温度) | 温度传感器或应变计等自带的温度传感器 | 结构附近或结构内部 |
风速 | 风速仪 | 结构空旷处 | |
湿度或CL含量等 | 湿度计、CL测试仪 | 结构附近 | |
其他 | 裂缝 | 裂缝计 | 裂缝发生部位 |
材料参数 | 弹性模量等 |
2、智慧桥梁健康监测信息管理云平台
我公司自主研发的智慧桥群健康监测信息管理云平台具备多项功能,可进行个性化定制,满足业主方需求,基本功能如下。
2.1 集群化管理功能
平台可对全市所有桥梁进行集群化管理,通过在桥上安装感知层,把监测数据纳入平台进行统一管理,可以极大提高管理效率,减少不同平台之间的管理不畅,降低重复开发带来的成本浪费
2.2 数据管理功能
云平台可将数据进行处理和初步分析,实现实时数据展示、数据变化趋势分析、数据关联对比等多项功能,为运营管理提供数据支持。
2.3 报表管理功能
云平台可根据用户需求,经过数据处理分析,自动生成日/月/季/年的报表,具备下载和邮件自动推送功能,方便用户及时掌握桥梁健康状况。
2.4 预/报警功能
云平台通过对数据的采集和处理,一旦桥梁监测点位数据变化超过阈值,即会自动推送预/报警信息到平台端和用户手机端,提醒用户及时排查,发现桥梁隐患。
2.5 BIM管理功能
云平台提供1:1建设的桥梁和感知层设备的BIM模型,通过BIM模型与数据联动功能,用户可直观掌握桥梁结构预报警状态和感知层运行状态,并通过BIM模型对前端设备进行远程操控。
2.6 视频监控功能
云平台可通过桥梁现场安装的高清摄像头,使用户远端查看桥梁状态或发生预/报警时第一时间进行远端观察判断。
2.7 全生命周期档案管理功能
云平台可以对桥梁从设计、建设到运营维护的全生命周期管理档案进行分类、存储和调阅,方便用户管理。
2.8 断网续传功能
通过前端传感器和采集设备,将采集到的数据通过光纤或无线网络模块,经过网关传输到云平台数据库进行存储和处理,如发生特殊情况导致网络传输中断,网关可暂时存储数据,待网络传输恢复后再将数据传输至云平台数据库,保障数据的连续性、完整性和稳定性。
2.9 可拓展功能
云平台具有可拓展接口,可接入新的桥梁或监测内容。将区域内桥梁纳入统一化管理,可极大提高用户管理效率,降低运营成本。
3、运营维护
公司聘请了清华大学、哈尔滨工业大学、吉林大学等国内知名院校专家学者和中国航天科技、上海同丰科技、长春市政工程设计研究院一线桥梁工程师,专门成立了专家库,并形成了行之有效的专家库运行机制。同时,公司拥有专业的运维团队,运维内容包括系统维护、专家支持、数据分析、健康状况评价和全生命周期档案归集整理。
3.1 系统维护
通过人工巡检,对现场感知层设备和服务器机房进行日常巡查,发现隐患或故障及时排除,保障系统稳定运行。通过对设备进行常态化保养,延长硬件设备使用寿命,降低硬件更换成本,同时负责云平台软件bug排除、拓展功能二次开发和升级等。
3.2 专家支持
监控中心对云平台进行7*24小时全天候管理,发现预/报警情况,第一时间通知专家团队和现场排查人员进行处理分析,让用户管理单位第一时间掌握桥梁运行安全状况,并为管理决策提供专业建议和数据支撑。
3.3 数据分析
数据分析团队对桥梁数据进行每日汇总,在专家的指导下对数据进行处理,为专家分析桥梁健康状态变化趋势提供数据支撑。
3.4健康状况综合评价
为项目桥梁提供结构定期检测,将检测结果与监测数据和人工巡检记录相结合,供专家库成员对桥梁健康状况进行综合评价。
3.5全生命周期档案归集整理
运维团队将对项目桥梁从设计、建设到后期运维的全生命周期桥梁档案资料进行归集整理,方便管理部门随时调阅,实现资料统一化管理和信息化共享。