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根据CompactRIO的大型桥梁结构安全监测系统研究

应用领域:远程结构监测、分布式数据采集、数字化桥梁挑战:大跨径特大型桥梁是一个分布式、非线性、强耦合、多变量和时变性复杂的系统,对

使用范畴:长途结构监测、分布式数据收集、数字化桥梁

应战:大跨径特大型桥梁是一个分布式、非线性、强耦合、多变量和时变性杂乱的体系,对其结构参数的验证与剖析是一项巨大的工程。国内初次将CompactRIO分布式收集体系成功使用到大跨径特大型桥梁的结构监测中去,经过先进的自动化测验技能,对大桥的静/动态呼应、动态交通荷载、环境荷载等信号进行实时、精确同步的丈量和剖析,为实时监测结构损害及内力状况,有用的掌控运营期桥梁的结构运用状况及其开展演化趋势,并为拟定相应的大桥办理对策供给技能支持树立桥梁全寿数期的数字化、信息化“档案”供给了科学依据。

使用计划:依据CompactRIO的可重装备渠道和丰厚的信号收集模块,使用NILabVIEWFPGA开发一套适用于整个大桥结构监测的分布式信号收集体系。一起,结合NI LabVIEW供给的很多经典的信号处理函数和现代的高档信号剖析东西,敏捷、精确的完结结构参数的在线剖析和二次处理,为大跨径特大型桥梁归纳监测体系有关数据收集传输预处理与操控的树立供给了一套齐备而体系的计划。

一. 导言

跟着桥梁规划水平缓施工技能的日见老练,桥梁的建造取得了突破性的成果,一批大跨径桥梁应运而生,桥梁建造正朝着规划的大型化、方式的轻柔化、功用的杂乱化开展。一起,桥梁结构的安全性与耐久性越来越遭到人们的高度重视,有关大型桥梁的结构健康监测、安全评价以及寿数猜测等问题已经成为当时桥梁工程界有必要处理的问题。现在,跟着传感测验技能、计算机信息处理技能、结构剖析技能和桥梁工程技能等相关学科的进一步开展,针对特大型桥梁结构的安全监测与安全预警研讨和实践成为可能。本来使用于军事范畴的先进智能资料与结构技能,也在桥梁结构健康监测范畴得到使用,使得对大型桥梁结构进行健康监测的技能总体上正朝着智能化和体系化的方向开展。

二.集美大桥的体系布景与规划准则

厦门集美大桥及接线工程是厦门市城市道路交通网络布局中本岛与大陆内地跨海通道的重要组成部分,也是厦门市出岛交通路网规划中重要的跨海通道之一。大桥建成后将承当巨大的收支岛交通流,因而,结构安全监测的重要性就显得分外杰出。

体系全体监测项目如下:

1)荷载源监测:主要为桥址区域环境荷载监测:① 风荷载监测;② 温度、湿度监测;③ 操控截面温度梯度监测;④ 交通荷载(与计重收费体系共用)

2)结构动、静态呼应监测

①主桥的空间方位改变监测,主要为各跨跨中下挠监测;②主、引桥操控截面静应力监测;③主、引桥体外预应力监测;④主、引桥体内预应力监测;④主、引桥结构动力及振荡特性及其改变监测

三.桥梁结构监测安全预警体系的总体规划

依据体系的功用要求本体系包含以下子体系:
1) 自动化传感测验子体系,其包含以下几大模块:
① 传感器子模块
经过传感器将各类监测转换为电(光)信号。
② 数据收集与传输模块
将监测信号转换为数字信号并完结长途传输。
③ 数据处理与操控模块
将监测信号进行预处理以向其它子体系供给有用的监测数据,依据需要操控监测参数的收集。
以上3部分构成自动化传感测验子体系。

2) 电子化人工巡检维护办理子体系

3) 归纳安全评价子体系

4) 中心数据库子体系

5) 用户界面子体系

其结构示意图如图1所示:


图1桥梁结构安全监测体系结构示意图

接下来将要点介绍监测体系的数据收集、传输、预处理与操控的子体系。

1. 自动化传感测验子体系各类信号收集、处理计划

整个体系共设置3个cRIO收集站。收集站在左右两幅桥各安置一个,BRT桥安置一个。
完成的收集作业包含加速度同步收集压力变送器、温湿度仪、风速仪、振弦式应力计、磁通量索力计信号和串口信号的收集。这些传感器输出信号品种多种多样,大大增加了收集体系构筑的难度。体系针对不同类型的传感器,选用适宜的收集设备和计划。体系结构组成如图2所示。


图2 自动化传感子体系结构示意图

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