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物联网传感器在桥梁健康安全监测中的作用应得到重视

行业应用 2019年10月12日 08:54:47 来源:传感器专家网人气:17017
  【仪表行业应用】2019年10月10日18时10分许,江苏无锡312国道K135处、锡港路上跨桥发生桥面侧翻事故,造成3人死亡、2人受伤。经初步分析,事故发生原因可能是上跨桥侧翻运输车辆超载。事故造成的结果是谁都不愿看到的。与此同时,大家也在积极讨论事故发生的原因和有效的解决方案,因为城市交通关系到我们每一个人的日常通勤,而城市管理更是大家热衷和关注的。随着近几年云计算、大数据的发展,物联网传感器技术能否在这方面发挥其独特的作用呢?
 
  其实,大桥坍塌的事故已不是第一次发生。就在10天前的10月1日,台湾省宜兰县有着21年桥龄的南方澳跨港大桥突然坍塌,造成6人死亡、多人受伤。那么,针对大桥倒塌事故频发,我们能做些什么呢?
 
  随着桥梁建设和交通系统的日趋完善,桥梁也从大规模建设向桥梁监测评估管理过度。另外,随着时间的推移,越来越多的桥梁将达到或接近使用寿命,加之常年累月接受车辆重压,导致桥梁发生结构性的损伤,出现老化现象,尤其是大型桥梁,一旦发生坍塌事故将造成难以挽回的损失。因此,对桥梁进行健康安全监测至关重要。那么,我们能否通过物联网传感器技术减少甚至杜绝此类事故的发生呢?
 
  目前,物联网在桥梁监测方面的应用有两个方面,一是预防及应对货车超载,二是实时监测桥梁整体环境。
 
上海南浦大桥安装的GPS测量站及拉索索力计设备。资料图
 
  应对货车超载
 
  利用GIS与BIM技术、物联网技术、云技术和大数据挖掘等多项功能,能为交通基础设施提供全寿命周期管理与决策支持,其中包括对违规驶上桥梁的超载车辆进行报警。
 
  例如,通过在桥梁上加装传感器设备,对桥梁的震动、位移等方面数据进行实时监测,来确定重车驶上桥时桥梁结构的变化。不同类型的桥梁设置相应的警戒值,超过警戒值就会自动进行报警。比如,通过设置在桥梁塔顶的GPS测量站,可监测并预警桥梁的结构变形程度。相关的实时数据会发送到技术人员的终端,并汇总到智能化运行维护平台,以判断是否有超载车辆。
 
  实时监测桥梁整体环境
 
  随着物联网及智慧城市的不断深入发展,对桥梁的健康安全监测、重要结构部位的养护,都已离不开对传感器的应用。一些可靠、精确和便宜的新型传感器的开发和应用,有力推动了桥梁健康安全监测的发展。例如,在上海、武汉等多处的桥梁结构件中屡见不鲜。比如压力传感器、位移测量传感器、应变测量传感器、振动测量传感器等,被越来越多的应用到桥梁健康安全监测中。
 
  例如,目前,在南京长江二桥上安装着200多个传感器,它们24小时捕捉着桥梁的所有信息,并发送到数据检测中心进行分析,一旦有异常,便可以提前预警,分析问题原因,再由管养人员进行修理。
 
  其中,传感器会实时传送大桥的环境信息,比如当时桥上的风速、温度、车辆负载等结构信息,比如桥面变形情况、斜拉桥的索力等。一旦捕捉到的数据超过预先设定的数值,系统就会自动报警,然后工作人员根据信息判断,给负责桥梁的管养人员下达指令。
 
  再比如,10月8日上午,武汉杨泗港长江大桥正式通车。这座由中铁大桥局承建的大桥,是世界上跨度最大的双层公路悬索桥。为确保该桥运营安全,提高大桥未来的管养水平和效率,桥科院为该桥量身定制了一套长期健康监测系统。
 
  该健康监测系统由自动化监测、人工巡检养护、交通监测、数据存储与管理、安全预警与状态评估、用户界面等六个子系统组成。在设计时充分考虑了杨泗港长江大桥的特点,设置了环境荷载监测、结构响应监测、交通监测三种监测类型,包括风速风向传感器、环境温湿度传感器、车速车轴仪、振动传感器等在内的17个监测项目,共计505个测点,均分布于大桥塔顶、锚碇、桥面等关键位置。
 
  健康监测系统可对一些人工无法到达的隐蔽部位进行监测,同时可实现实时的损伤检测,及时发现桥梁的损伤与性能退化,对大桥使用过程中出现的损伤进行定性、定位和定量分析,实现防患于未然。在突发性事件,例如强烈地震、大风或其它严重事故发生之后,可对桥梁进行安全性能和工作状态评估,还可以利用收集到的特定信息对大桥状态和安全进行评估,给养护管理人员提供辅助决策依据,实施有效的养护、维修与加固工作,进一步节约了维护经费。
 
  经过这次事件,希望有关部门能在查清事故原因的同时,吸取教训,加强对桥梁和过往车辆的监管;同时,我们也应该充分意识到,桥梁运维管理信息化的必要性,也希望在未来的桥梁监测工作中,让现代物联网传感技术得到更加广泛的应用,发挥出更大的作用。
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