近(jìn)日,省廳公路局在南京(jīng)組織有(yǒu)關專家(jiā)對蘇州市公路管理處(chù)與同濟大學聯合(hé)申報的“智慧型橋梁(liáng)長期監測技術應用研究”進行中期成果審(shěn)查。
鑒於世界範圍內現役橋梁的
健康監測(cè)係統存在的諸多不足以及橋梁運(yùn)營管理者對橋梁健康狀態進行實時評(píng)估的迫切需求,該項研究首先提出(chū)了有(yǒu)別於傳統健康監測係統中的(de)傳感器布置策(cè)略,將重點(diǎn)監測的部(bù)位(wèi)聚焦於中、小型橋梁結構中的(de)最(zuì)重要的傳力構件——支座和錨頭。通過對支座和錨頭的受力(lì)監測,不僅能對橋梁上通過的交通(tōng)荷載(zǎi)進行實時的識別,而且能夠對預應力鋼筋混凝土橋梁結構損傷的(de)部位及其程度進行實時(shí)的評估,彌補了常規健康監測係統中(zhōng)監測點布置(zhì)不夠合(hé)理(lǐ)的缺陷。
本研究首先將這些常規的支座和各類常規的(de)錨頭進行智能化升級,使其成為(wéi)能夠對支座和(hé)錨頭的內(nèi)力(lì)變化進行實時監測(cè)的工業級無線低功耗的傳感器模塊,這如同激活(huó)了橋梁結構中類似人體內的“神(shén)經中樞”,這樣就能將實時采集所關心的結構響應信息。其次,運(yùn)用
橋梁結構(gòu)健康監測係(xì)統的物聯網技術(shù),對於每一個傳感器模塊(kuài)可以(yǐ)與處理器模塊(kuài)、無線(xiàn)通信模塊以(yǐ)及能量供應模塊(kuài)連接起來組成一個傳感(gǎn)器節點。它具有傳統網絡節點和路由(yóu)器的雙重功能(néng),不僅能收集和處理(lǐ)本傳感(gǎn)器(qì)模(mó)塊采集到的數據信息(xī),還能夠對其它節點轉發來(lái)的數據信息(xī)進行存儲、融合和轉發。它的缺(quē)點是數據處理能力、存儲能力和通信能力相對較弱,並且電池能量(liàng)較小。如(rú)果支座和錨頭傳感器的數據采樣頻(pín)率不高,依然能夠滿足要求。最終將每座橋梁的所有傳感器節點連(lián)接到(dào)數據處理能力、存儲能力和通信能力較強的匯聚節點,相當於建(jiàn)立了一個局域網,它負責連(lián)接局域網與外部(bù)商業運營(yíng)的網絡。這樣就可以將指定區域內的(de)所有座橋梁納入到一個大的物聯網係統(tǒng)中去,實現(xiàn)了橋梁健(jiàn)康監測功能(néng)的物聯網化。最後(hòu),在大數據環境下采用具有機器學習能力的交通荷載識別係統(tǒng)和橋梁結構損傷診斷係統(tǒng)對橋(qiáo)梁結構上實時通過的交通荷載以及橋梁結構的(de)健康狀況進行實(shí)時的識別和評估。
專家組認為,本課題針對中、小橋梁長(zhǎng)期監測的需求,將普通橋梁預應(yīng)力錨頭進行智能升級,擬實現對橋梁受力狀況的在線監測與評(píng)估,對中、小橋梁的安全運營具有重要的(de)意義。課題在充分調研國內外相關(guān)資料的基礎上,開發並在實際橋梁中安(ān)裝了智慧(huì)型的錨(máo)頭傳感器;建立了包含智能錨頭的有限元模型,實(shí)現了實時的數值仿(fǎng)真功能;開發了(le)用於錨頭實測數(shù)據分析的APP軟件。
按照本研究提出的基於(yú)物聯(lián)網技術的橋梁結構健康監測係統的思想,與傳統的結構健康監測係(xì)統相比,不僅能有效地減少傳感器的安裝數(shù)量,大大降低了(le)健康監測係統的成本,還能夠對指定區域內(nèi)所有橋梁結構的交通荷載及其健康狀況進行實時識別(bié)和評估,實現了指定區域內路(lù)網層麵橋梁結(jié)構安全監測(cè)與評估的在線管理,節省大量(liàng)的人力和物力資源,也能為未來智能(néng)交通工程的綠(lǜ)色(sè)、可持續(xù)發展打下(xià)堅實的基礎。