桥梁安全监测中常用传感器及边缘计算远程数据采集与无线传输终端

互推小编 2023-05-28

一、物联网技术应用于桥梁监测主要体现在两个方面：

★ 对超限超载的监测：在高架桥两端加装路面压力传感器，通过物联网进行车辆载重和类型识别，和摄像头联接获取违规车辆的车牌信息，在进行分级实时告警的同时，还可以统计路面总体载荷

★ 对桥梁健康状况进行日常监测：在大桥中植入若干个不同种类传感器，另设立汇集节点/网关和实时监测平台，利用低功耗、广域网等技术，无线传输监测数据，并发送数据至汇集节点，再将数据传入平台层进行储存、处理与分析，并根据分析结果，及时采取应对措施。比如：当桥梁极限承载力损失严重时，考虑将其拆除

二、桥梁安全监测系统中常用的多种传感器介绍：

☞ 光纤光栅传感器：

光纤光栅传感器对环境干扰不敏感、输出线性范围宽、测量的分辨率高、可串联，根据实际情况，如：测量位置、监测对象的需要来串联光纤光栅传感器，构成传感器组的独特优点，可以优化传感器布设方案。在桥梁健康安全监测中应用较多，通常用于应变、位移和温度的监测。但光纤光栅传感器的使用要配以光纤光栅传感解调仪

☞ GPS位移监测传感器：

GPS定位系统和智能全站仪的出现，让位移监测在自动化、智能化上得到大幅度提升。GPS差分定位技术采用多台单频或双频GPS接收机进行同步观测，经后台差分数据处理后，得出观测点间基线向量的高精度解算值。它具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等优点。智能全站仪通过测出已知坐标(位置) 点与被测点之间的距离及三个方向的夹角来确定被测点的位置。该设备的优点是测量精度高、测程远，适用于不同跨径桥梁位移的监测，能自动识别目标。仪器的不足之处是受气象条件的影响较大，在有雾、下雨的情况下，仪器的测程、测量精度将会受到影响

☞ 应变监测传感器：

目前常用的应变监测传感器有电阻式和振弦式应变计。电阻式应变计敏感性好，但稳定性差，长时间测量会产生漂移，适用于短时间的静力或动力试验；振弦式应变计稳定性好，但由于其尺寸不能做得很小，对应力梯度大的部位难以测出某一点的应变，适用于静态应变或应变变化较慢的长期监测

☞ 拉索索力、吊杆张力监测：

常用监测方法是频率法，采用加速度传感器测量索的振动频率，并用频率法来推算索力或吊杆张力，该法已经能满足斜拉桥索力测量高精度的要求。一些新型传感器，如磁弹和光纤光栅压力传感器也逐步在工程实践中得到应用。磁弹仪开始较多地应用于索力监测，它是利用磁通量的变化与拉索应力的改变有关这一特性研制而成的，内设温度补偿。磁弹仪及其组件可以直接安装在索股上，对索股无损伤。此传感器技术先进、安装方便、实时性好，适用于拉索的长期监测，不足之处是对不同的材料必须标定调试，仪器的抗干扰性和稳定性还不够好

☞ 振动监测传感器：

振动监测应用最普遍的还是加速度传感器，常用压电式、压阻式、电容式、力平衡式等。压电式加速度计的敏感性较高，与之相匹配的是电荷放大器；压阻式加速度计的敏感元件是固定在悬臂梁上的应变计，与之匹配的放大器是动态应变仪；电容式加速度计低频响应好、阻尼稳定且过载能力强，适用于低频、微振等振动测量；力平衡式加速度计更加小巧，适用于直流与低频振动测量