第10期分布式在线监测系统的研发及应用

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第10期分布式在线监测系统的研发及应用

2019-1-17 17:27

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52监测网专家报告分享-第10期《分布式在线监测系统的研发及应用》项贻强浙江大学教授

52监测网专家报告分享-第10期

《分布式在线监测系统的研发及应用》

项贻强浙江大学教授

人物介绍

项贻强，浙江大学教授浙江大学交通工程研究所所长。中国土木工程学会桥梁与结构工程学会，理事。茅以升科技教育基金会古桥研究委员会副主任。茅以升科技教育基金会浙江大学古桥研究中心主任浙江省建筑业技术创新协会常务副会长、中国振动工程学会结构抗振控制与健康监测专业委员会常务委员、杭州结构与地基处理研究会道桥、交通专业委员会主任、国际桥梁养护、安全与管理协会中国团组委员浙江省公路学会常务理事

主要的研究方向及兴趣：

桥梁全寿命设计分析理论（2000-）、健康监测（2001-）、养护管理与风险控制研究（2003-）、悬浮隧道结构（2000-）与快速施工桥梁（2014-）、桥梁承载力检测评价与加固、优化决策研究（1995-）、钢-混组合结构桥梁研究（2012-）、古桥的保护与监测研究（2009-）

内容简介

一、结构在线监测的意义

大型结构在建过程及建成后，由于种种不确定因素，不同程度上出现各种影响安全性、正常使用性和耐久性的病害。通过在线监测，我们可以了解结构运行状况，为施工过程安全及后期管理维供依据。

目前对结构健康监测系统四种实施方法

二、分布式在线监测系统的研发

具有通讯可靠、传输距离远，测试精度高、噪声低、漂移小，环境适应性强、可维护性高等特点，是专为工程测试领域精心打造的一款用于长期在线监测的产品。能适应雷雨频繁、强紫外线辐射、温差变化大等恶劣环境下应变、应力、位移、温度、振动等一系列物理量的监测任务。

DH5971采集器采用模块化设计，每个采集器即一个测点，测点故障仅需更换采集器即可，大大提高系统维护效率。采集器与控制器之间通过RS485总线通讯，控制器支持同步扩展，可适应各类在线监测现场。

三、应用实例

郑州市彩虹桥实时监测

该项目主要监测为桥面122米+62米两跨主桥桥面振动加速度、底部纵横梁动应变、桥拱钢管上下表面温度，共22个动态测点，光纤宽带网络将数据实时发送至距离现场20km远的河南省交通科学研究院服务器中，系统实现了跨区域多参数实时传输数据、跨地域实时监测的使用先例。

中缅油气管道跨江大桥

2017年5月，作为国家战略工程的中缅油气管道全面投入使用，其中中国境内1727公里，跨越西南区三大天堑—澜沧江、怒江及乌江。从2014年起，我公司陆续实施了澜沧江、乌江及怒江跨越大桥的结构力学性能的监测，主要监测桥梁桥体振动、结构应变、挠度、拉索索力、环境温度、风速等，数据通过网络传输至管道运维中心，一旦出现异常可及时报警，为运维决策提供依据。该项目主要监测为桥梁主桥桥面振动加速度、挠度、索力、环境温度、风速，共72个测点，3G无线网络将数据实时发送至距离现场70km外的保山市内，监控中心服务器中，系统实现了跨区域多参数实时无线传输数据、跨地域实时监测的使用。

贵阳北站屋盖振动监测

贵广高铁核心枢纽贵阳北站为中国西南第一座特大型客运专线高铁站房，于2014年12月26日投入运营使用，站房平面尺寸为236m×418m，考虑到抗震性能的要求，结构的自振特性是影响结构抗震性能的重要因素。通过DH5971分布式在线监测系统对贵阳北站房钢屋盖结构振动进行在线监测，正确获取屋盖结构的动态数据，通过东华模态软件进行自动分析，通过模态测试验证屋盖结构的振型、频率、阻尼等模态理论计算结果。

上海海事大学30T门吊

监测数据由上海海事大学数据中心的服务器进行数据管理并对外提供服务，利用云技术方便客户计算机、移动上网设备（如手机、平板等）对结构实时状态监测、报警；满足重型机械智能化、自动化的发展要求，实现对结构状况的长期在线监测，自动记录设备运营状态。

四、桥梁状态监测与健康管理系统的研发

桥梁状态监测与健康管理系统是基于Internet的远程监测技术以及大规模数据分析处理为技术基础，对发送到中心的数据进行分类、管理，及时了解监测对象的工作状态。上海嘉定区主要桥梁结构在线监测系统，主要由传感器、数据采集设备组成状态监测与健康管理系统软件组成，其目的是安全性评估、损伤识别、寿命预测，为合理维修维护提供数据及技术支持。

五、结论

概述了结构健康监测系统总的发展现状及四种实现方法，讨论其主要组成、主要桥型监测的物理参数、各类数据采集及数据库管理系统和组成的要求。

针对传统的在线监测仪器的局限性，设计开发了一整套分布式在线监测系统，它具有通讯可靠、传输距离远，测试精度高、噪声低、漂移小，环境适应性强、可维护性高等特点，能适应雷雨频繁、强紫外线辐射、温差变化大等恶劣环境下应变、应力、位移、温度、振动等一系列物理量的监测任务。可广泛运用于港口机械、桥梁建筑、轨道交通等工程机械从设计建造到投入运营管理整个阶段的状态监测。并在有关工程中得到了应用。

在此基础上，进一步讨论研发了桥梁在线监测与健康管理系统，并在杭州市区主要干线桥梁隧道结构监测信息管理系统和上海嘉定地区主要桥梁的在线监测与管理进行了应用，给出了系统模块设计的一些关键细节。