橋梁安全監測系統

劉利峰 劉雙 高愛強

【摘? 要】橋梁作為道路的重要交通樞紐節點，在公共交通中發揮著至關重要的作用。隨著時間的推移，加上環境、氣候的作用，在橋梁結構、材料等方面逐步出現老化問題，安全隱患問題日益突出，安全事故的發生概率越來越高。為減少事故的發生，論文提出構建橋梁安全監測系統，利用傳感器、物聯網、大數據等先進技術，對橋梁進行連續監測、科學分析，及時作出應急響應。

【Abstract】As an important transportation hub node of road， bridge plays a vital role in public transportation. With the passage of time， coupled with the role of the environment and climate， the aging problems gradually appear in bridge structures， materials and other aspects， safety risks and problems become increasingly prominent， the occurrence probability of safety accidents is getting higher and higher. In order to reduce the occurrence of accidents， this paper proposes to construct a safety monitoring system for the bridge， which uses advanced technologies such as sensors， internet of things， big data， etc. to continuously monitor and scientifically analyze the bridge and make timely emergency response.

【關鍵詞】橋梁;安全監測;傳感器;物聯網

【Keywords】bridge; safety monitoring; sensors; internet of things

【中圖分類號】U446? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）06-0187-02

1 引言

橋梁是道路中重要的交通樞紐節點，在公共交通中起著至關重要的作用[1]，隨著社會、經濟、交通的快速發展，重車、超重車等重型車輛對橋梁的損害也不斷加重。橋梁在自然條件下，結構、材料等方面都產生眾多病害，雖可進行多次維修，但仍然存在較高的安全風險。為保證橋梁運營安全，應建立橋梁監測系統，提供安全預警。目前，國內諸多學者在橋梁健康監測方面都得出研究成果[2，3]，本論文提出的監測系統主要通過對核心表征數據進行連續監測、實時反饋、科學分析，及時作出應急響應，避免發生造成人員傷亡的安全事故。

2 監測系統設計方案總體框架

橋梁安全監測系統應由傳感器系統、數據采集與傳輸系統、數據處理與控制系統、結構健康評估與報警系統、結構健康數據管理系統、檢查與維護系統這6部分組成[4]。數據采集與傳輸系統應采用基于傳感器、通信網絡、計算機等硬件設備構成的計算機集成系統，如圖1所示，橋梁安全監測系統拓撲圖，如圖2所示。

3 平臺設計與實現

3.1 橋梁安全監測系統

橋梁安全監測系統主要通過對橋梁進行分析，并對橋梁主梁應力、主梁撓度、裂縫、橋梁振動、橋梁視頻等參數進行監測。同時，根據以上監測內容，對現場進行傳感器安裝、橋梁監測系統調試、橋梁結構狀態評估等工作。圖3為現場安裝示意圖。

3.2 橋梁動態荷載監測系統

超載車輛是影響橋梁結構安全的重要因素之一，因此，對于橋梁超載車輛監控具有十分重要的意義，同時，橋上荷載監測有助于與其他參數聯動分析，對于數據清洗及預警具有重要意義，為橋梁結構分析提供依據。本項目對橋梁動態荷載監測采取圖像識別加動態稱重的組合式監測方法，從而提高動態荷載監測的準確性。

3.2.1 車輛視頻圖像識別

視頻監控接入與圖像分析：對橋上已有攝像頭數據接入結構安全監測平臺，并對視頻數據進行圖像識別分析，按不同車型進行車流量統計，如圖4所示。

3.2.2 動態稱重系統

動態稱重系統即在橋梁瀝青鋪裝層埋入稱重傳感器，在車輛運動狀態下獲取車輛軸數、軸重、軸距等信息，完成對車輛荷載相關數據的采集，并設定預警閾值，與視頻圖像識別聯動分析，識別現場超載車輛并現場警示。

動態稱重系統的組成共分為4個部分，分別為傳感器、數據采集器、感應線圈、導軌電氣組件。圖5為現場測點布置。

4 結語

本文建立的橋梁安全監測系統及動態荷載監測系統，基于大橋施工和運營的實際情況，緊密結合預應力混凝土空心板橋的基本特點和運營期的病害、損傷狀況，重點針對截面應力、變形及振動等情況進行監測。通過建立安全監測系統，提供安全預警;通過對核心表征數據的連續監測、實時反饋、科學分析，及時對各種問題作出應急響應，以期達到避免造成人員傷亡的安全事故發生的目的。

【參考文獻】

【1】李思陽.公路橋梁健康監測與安全預警研究簡述[J].四川建筑，2019，39（6）：110-111.

【2】林璋璋，張奕.大跨徑混凝土橋梁健康監測的智慧化管理[J].山西建筑，2020，46（22）：120-122.

【3】李春，陳超，夏宏達，等.大跨度連續剛構橋健康監測系統設計[J].四川建筑，2020，40（5）：319-321+325.

【4】鄧思勉.橋梁監測傳感器子系統研究現狀[J].冶金管理，2020（13）：26-27.