武漢市朱家河大橋長期健康監(jiān)測系統(tǒng)
1、朱家河大橋概況
武漢市朱家河大橋位于武漢市東郊，于肉聯(lián)廠附近跨越朱家河。朱家河大橋是一座城郊大型橋梁，該橋全長271.06米，寬19米。上部結(jié)構(gòu)采用95米斜壓桿式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T構(gòu)桁架梁，下部結(jié)構(gòu)采取鋼筋混凝土空心沉井基礎(chǔ)，鋼筋混凝土空心墩身。掛孔、過渡孔和邊孔為跨徑為25米的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁。橋孔組合為：25 m＋60m＋95m＋60m＋25m.
2、監(jiān)測目標(biāo)
本方案主要用于長期監(jiān)測橋跨中T型梁和牛腿的動態(tài)撓度、應(yīng)力、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。與橋梁各項指標(biāo)初值進行比較，計算出其長期的變化趨勢，與橋梁設(shè)計的限值進行比較，在其接近限值時，進行報警，以重大事故的發(fā)生。
3、方案系統(tǒng)組成及簡介
本方案主要由傳感器、數(shù)據(jù)集中采集器和服務(wù)器分析軟件（主要是服務(wù)器軟件）三個部分組成。
3.1傳感器特點
本方案中采用了本公司自行生產(chǎn)的新型傳感器進行長期監(jiān)測。本公司自行生產(chǎn)的傳感器有以下幾個共同的特點：
信號現(xiàn)場處理，直接將各種模擬信號（如：電壓信號，電流信號，頻率信號等）轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號，并以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)總線輸出。以減少現(xiàn)場布線數(shù)量，減小施工難度。
的傳感器信號，均可以通過無線進行遠(yuǎn)傳，省去布線的麻煩。
的傳感器均是低功耗設(shè)計，的可以使用電池供電一到二年。大功率的，也只要一小塊太陽能板即可。這樣不但可以解決在野外橋梁的電源問題，也大大減少了傳感器安裝時的工作量。
的傳感器無需校準(zhǔn)，安裝比較隨意，在安裝后，可由遠(yuǎn)程進行校準(zhǔn)，省去現(xiàn)場校準(zhǔn)的麻煩。
傳感器工作無需人工干擾。
3.2傳感器簡介
（1）振弦傳感器，用于采集應(yīng)力應(yīng)變信號，與普通的振弦傳感器不同的是，我們采用小體積，低功耗的采集設(shè)備與振弦傳感器制作成一體，直接輸出數(shù)字信號，并統(tǒng)一進行地址編碼，方便總線讀取。
（2）激光測距傳感器用于采集動態(tài)撓度信息。激光測距傳感器，對于頻率測量一般，但是對于振動幅度測量比較高（同時還可以測量靜態(tài)撓度）。激光測距傳感器具備了上面所述的幾個優(yōu)點，數(shù)據(jù)直接處理成數(shù)字信號，并可以通過無線直接遠(yuǎn)傳。
（3）裂縫傳感器。主要用于對已有裂縫進行監(jiān)測，可以0.01MM.中間無需任何轉(zhuǎn)換，可直接遠(yuǎn)傳。
（4）角度傳感器。測量可以到0.004度，一般用于測量大型結(jié)構(gòu)體的傾斜度。也可以用于長梁體（或基準(zhǔn)點比較遠(yuǎn)）的撓度計算。
3.3數(shù)據(jù)集中采集器
3.3.1數(shù)據(jù)集中采集器主要組成部件
數(shù)據(jù)集中采集器主要由工業(yè)主機，數(shù)據(jù)分散采集板，無線轉(zhuǎn)換模塊，3G通訊模塊等組成，目前具備64個可以同時工作的采集端口（如需要更多可以定制開發(fā)，可以擴展至200個以上）。
3.3.2數(shù)據(jù)集中采集器功能簡述
（1）工業(yè)主機為采集器中的主控部分和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。在工作過程中，其通過控制采集板，來控制每個端口的采樣方式，采樣時間等。并將數(shù)據(jù)進行初步處理后暫存于本地。在本周期采集結(jié)束后，通過3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到主服務(wù)器。如在初步處理中發(fā)現(xiàn)較大異常數(shù)據(jù)，則馬上傳輸?shù)街鞣?wù)器（也可設(shè)置為傳輸過程中，由現(xiàn)場主機發(fā)出報警信息）。
（2）數(shù)據(jù)分散采集卡，由于工業(yè)主機接口較小，而現(xiàn)場傳感器有些為了增加可比性，需要在的時間內(nèi)對多點，或同類傳感器的數(shù)據(jù)完成采集。這時通過工業(yè)主機接口，串行采集數(shù)據(jù)便不能滿足要求，此時通過此采集卡，便可以對工業(yè)主機的接口進行智能擴展，使所擴展出來的接口，除有常規(guī)功能外，還可以進行并行數(shù)據(jù)采集，以滿足不同的需求。
（3）3G工業(yè)模塊，主要用于現(xiàn)場工業(yè)主機與主服務(wù)器之間的通訊。同時有些場合為了降低功耗（如現(xiàn)場供電不便，使用太陽能供電時，在非工作狀態(tài)，可以使除了3G模塊以外的其他設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)，整個系統(tǒng)由3G命令進行喚醒）。
3.4服務(wù)器及分析軟件
服務(wù)器及分析軟件主要用于通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場主機的數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析和報警。并以很直觀的形式，反映出橋梁的狀態(tài)。
4、傳感器安裝說明
（1）激光傳感器主要用于測量橋梁動態(tài)撓度時的振動幅度。同時也可以測量橋梁的振動頻率。此傳感器以橋墩做為基準(zhǔn)（如果橋墩沉降比較明顯，可以以建橋時外部設(shè)定的基準(zhǔn)點，為基準(zhǔn)）。傳感器與橋墩之間的激光束為水平方向，在測量的其中一端裝上一個45度角的反光板，使水平方向上可以以1：1的比例反應(yīng)出縱向的位移，從而測量擾度的目的。
（2）振弦傳感器主要用來進行梁體應(yīng)變監(jiān)測。
（3）角度傳感器主要用于測量橋梁的撓度幅值。
1、朱家河大橋概況
武漢市朱家河大橋位于武漢市東郊，于肉聯(lián)廠附近跨越朱家河。朱家河大橋是一座城郊大型橋梁，該橋全長271.06米，寬19米。上部結(jié)構(gòu)采用95米斜壓桿式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T構(gòu)桁架梁，下部結(jié)構(gòu)采取鋼筋混凝土空心沉井基礎(chǔ)，鋼筋混凝土空心墩身。掛孔、過渡孔和邊孔為跨徑為25米的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁。橋孔組合為：25 m＋60m＋95m＋60m＋25m.
2、監(jiān)測目標(biāo)
本方案主要用于長期監(jiān)測橋跨中T型梁和牛腿的動態(tài)撓度、應(yīng)力、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。與橋梁各項指標(biāo)初值進行比較，計算出其長期的變化趨勢，與橋梁設(shè)計的限值進行比較，在其接近限值時，進行報警，以重大事故的發(fā)生。
3、方案系統(tǒng)組成及簡介
本方案主要由傳感器、數(shù)據(jù)集中采集器和服務(wù)器分析軟件（主要是服務(wù)器軟件）三個部分組成。
3.1傳感器特點
本方案中采用了本公司自行生產(chǎn)的新型傳感器進行長期監(jiān)測。本公司自行生產(chǎn)的傳感器有以下幾個共同的特點：
信號現(xiàn)場處理，直接將各種模擬信號（如：電壓信號，電流信號，頻率信號等）轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號，并以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)總線輸出。以減少現(xiàn)場布線數(shù)量，減小施工難度。
的傳感器信號，均可以通過無線進行遠(yuǎn)傳，省去布線的麻煩。
的傳感器均是低功耗設(shè)計，的可以使用電池供電一到二年。大功率的，也只要一小塊太陽能板即可。這樣不但可以解決在野外橋梁的電源問題，也大大減少了傳感器安裝時的工作量。
的傳感器無需校準(zhǔn)，安裝比較隨意，在安裝后，可由遠(yuǎn)程進行校準(zhǔn)，省去現(xiàn)場校準(zhǔn)的麻煩。
傳感器工作無需人工干擾。
3.2傳感器簡介
（1）振弦傳感器，用于采集應(yīng)力應(yīng)變信號，與普通的振弦傳感器不同的是，我們采用小體積，低功耗的采集設(shè)備與振弦傳感器制作成一體，直接輸出數(shù)字信號，并統(tǒng)一進行地址編碼，方便總線讀取。
（2）激光測距傳感器用于采集動態(tài)撓度信息。激光測距傳感器，對于頻率測量一般，但是對于振動幅度測量比較高（同時還可以測量靜態(tài)撓度）。激光測距傳感器具備了上面所述的幾個優(yōu)點，數(shù)據(jù)直接處理成數(shù)字信號，并可以通過無線直接遠(yuǎn)傳。
（3）裂縫傳感器。主要用于對已有裂縫進行監(jiān)測，可以0.01MM.中間無需任何轉(zhuǎn)換，可直接遠(yuǎn)傳。
（4）角度傳感器。測量可以到0.004度，一般用于測量大型結(jié)構(gòu)體的傾斜度。也可以用于長梁體（或基準(zhǔn)點比較遠(yuǎn)）的撓度計算。
3.3數(shù)據(jù)集中采集器
3.3.1數(shù)據(jù)集中采集器主要組成部件
數(shù)據(jù)集中采集器主要由工業(yè)主機，數(shù)據(jù)分散采集板，無線轉(zhuǎn)換模塊，3G通訊模塊等組成，目前具備64個可以同時工作的采集端口（如需要更多可以定制開發(fā)，可以擴展至200個以上）。
3.3.2數(shù)據(jù)集中采集器功能簡述
（1）工業(yè)主機為采集器中的主控部分和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。在工作過程中，其通過控制采集板，來控制每個端口的采樣方式，采樣時間等。并將數(shù)據(jù)進行初步處理后暫存于本地。在本周期采集結(jié)束后，通過3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到主服務(wù)器。如在初步處理中發(fā)現(xiàn)較大異常數(shù)據(jù)，則馬上傳輸?shù)街鞣?wù)器（也可設(shè)置為傳輸過程中，由現(xiàn)場主機發(fā)出報警信息）。
（2）數(shù)據(jù)分散采集卡，由于工業(yè)主機接口較小，而現(xiàn)場傳感器有些為了增加可比性，需要在的時間內(nèi)對多點，或同類傳感器的數(shù)據(jù)完成采集。這時通過工業(yè)主機接口，串行采集數(shù)據(jù)便不能滿足要求，此時通過此采集卡，便可以對工業(yè)主機的接口進行智能擴展，使所擴展出來的接口，除有常規(guī)功能外，還可以進行并行數(shù)據(jù)采集，以滿足不同的需求。
（3）3G工業(yè)模塊，主要用于現(xiàn)場工業(yè)主機與主服務(wù)器之間的通訊。同時有些場合為了降低功耗（如現(xiàn)場供電不便，使用太陽能供電時，在非工作狀態(tài)，可以使除了3G模塊以外的其他設(shè)備處于關(guān)閉狀態(tài)，整個系統(tǒng)由3G命令進行喚醒）。
3.4服務(wù)器及分析軟件
服務(wù)器及分析軟件主要用于通過網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場主機的數(shù)據(jù)進行采集、存儲、分析和報警。并以很直觀的形式，反映出橋梁的狀態(tài)。
4、傳感器安裝說明
（1）激光傳感器主要用于測量橋梁動態(tài)撓度時的振動幅度。同時也可以測量橋梁的振動頻率。此傳感器以橋墩做為基準(zhǔn)（如果橋墩沉降比較明顯，可以以建橋時外部設(shè)定的基準(zhǔn)點，為基準(zhǔn)）。傳感器與橋墩之間的激光束為水平方向，在測量的其中一端裝上一個45度角的反光板，使水平方向上可以以1：1的比例反應(yīng)出縱向的位移，從而測量擾度的目的。
（2）振弦傳感器主要用來進行梁體應(yīng)變監(jiān)測。
（3）角度傳感器主要用于測量橋梁的撓度幅值。
