桥梁安全监测系统

刘利峰 刘双 高爱强

【摘  要】桥梁作为道路的重要交通枢纽节点，在公共交通中发挥着至关重要的作用。随着时间的推移，加上环境、气候的作用，在桥梁结构、材料等方面逐步出现老化问题，安全隐患问题日益突出，安全事故的发生概率越来越高。为减少事故的发生，论文提出构建桥梁安全监测系统，利用传感器、物联网、大数据等先进技术，对桥梁进行连续监测、科学分析，及时作出应急响应。

【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.

【关键词】桥梁;安全监测;传感器;物联网

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

【中图分类号】U446                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）06-0187-02

1 引言

桥梁是道路中重要的交通枢纽节点，在公共交通中起着至关重要的作用[1]，随着社会、经济、交通的快速发展，重车、超重车等重型车辆对桥梁的损害也不断加重。桥梁在自然条件下，结构、材料等方面都产生众多病害，虽可进行多次维修，但仍然存在较高的安全风险。为保证桥梁运营安全，应建立桥梁监测系统，提供安全预警。目前，国内诸多学者在桥梁健康监测方面都得出研究成果[2，3]，本论文提出的监测系统主要通过对核心表征数据进行连续监测、實时反馈、科学分析，及时作出应急响应，避免发生造成人员伤亡的安全事故。

2 监测系统设计方案总体框架

桥梁安全监测系统应由传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统、结构健康评估与报警系统、结构健康数据管理系统、检查与维护系统这6部分组成[4]。数据采集与传输系统应采用基于传感器、通信网络、计算机等硬件设备构成的计算机集成系统，如图1所示，桥梁安全监测系统拓扑图，如图2所示。

3 平台设计与实现

3.1 桥梁安全监测系统

桥梁安全监测系统主要通过对桥梁进行分析，并对桥梁主梁应力、主梁挠度、裂缝、桥梁振动、桥梁视频等参数进行监测。同时，根据以上监测内容，对现场进行传感器安装、桥梁监测系统调试、桥梁结构状态评估等工作。图3为现场安装示意图。

3.2 桥梁动态荷载监测系统

超载车辆是影响桥梁结构安全的重要因素之一，因此，对于桥梁超载车辆监控具有十分重要的意义，同时，桥上荷载监测有助于与其他参数联动分析，对于数据清洗及预警具有重要意义，为桥梁结构分析提供依据。本项目对桥梁动态荷载监测采取图像识别加动态称重的组合式监测方法，从而提高动态荷载监测的准确性。

3.2.1 车辆视频图像识别

视频监控接入与图像分析：对桥上已有摄像头数据接入结构安全监测平台，并对视频数据进行图像识别分析，按不同车型进行车流量统计，如图4所示。

3.2.2 动态称重系统

动态称重系统即在桥梁沥青铺装层埋入称重传感器，在车辆运动状态下获取车辆轴数、轴重、轴距等信息，完成对车辆荷载相关数据的采集，并设定预警阈值，与视频图像识别联动分析，识别现场超载车辆并现场警示。

动态称重系统的组成共分为4个部分，分别为传感器、数据采集器、感应线圈、导轨电气组件。图5为现场测点布置。

4 结语

本文建立的桥梁安全监测系统及动态荷载监测系统，基于大桥施工和运营的实际情况，紧密结合预应力混凝土空心板桥的基本特点和运营期的病害、损伤状况，重点针对截面应力、变形及振动等情况进行监测。通过建立安全监测系统，提供安全预警;通过对核心表征数据的连续监测、实时反馈、科学分析，及时对各种问题作出应急响应，以期达到避免造成人员伤亡的安全事故发生的目的。

【参考文献】

【1】李思阳.公路桥梁健康监测与安全预警研究简述[J].四川建筑，2019，39（6）：110-111.

【2】林璋璋，张奕.大跨径混凝土桥梁健康监测的智慧化管理[J].山西建筑，2020，46（22）：120-122.

【3】李春，陈超，夏宏达，等.大跨度连续刚构桥健康监测系统设计[J].四川建筑，2020，40（5）：319-321+325.

【4】邓思勉.桥梁监测传感器子系统研究现状[J].冶金管理，2020（13）：26-27.