桥梁安全健康监测平台的设计与研究

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在中国目前的交通运输中,公路和铁路运输占有较大比重,公路铁路运输网络中包含有各种类型和规模的桥梁,这些桥梁的安全运行对于中国交通运输有着十分重要的意义。由于外界环境等因素的影响,桥梁结构不可避免地出现损伤积累和抗力衰减。因此,桥梁结构的健康监测愈来愈引起工程界的高度关注。   状态监测一般是指通过某些方法对结构的振动、应力、变形、温度等特征参数进行测晕,将测定值与结构正常工作时的数值进行比较,以判断结构的工作状态是否正常。桥梁结构健康监测是采用各类传感器、专用监测装置和相关软件完成桥梁状态各类数据采集、处理和综合分析,对桥梁结构状态的监测与评估,为桥梁运行、维护和管理决策提供科学依据。   在分析国内外桥梁结构健康监测的研究现状的基础上,结合中国桥梁工程的实际以及今后可能的检测要求,我们开展了桥梁结构健康安全检测技术的专项研究,完成了以无线传感器网络技术和常规检测技术相结合的桥梁安全健康检测硬件部分的技术解决方案的研究,本文报告了研究工作的阶段性成果。   围绕桥梁检测问题,本文主要完成了以下几个方面的工作:   1,分析国内外桥梁结构健康监测的研究现状,明确目前桥梁检测工作中存在的问题和今后桥梁检测的新要求,提出了基于以无线传感器网络技术和常规检测技术相结合的桥梁安全健康检测硬件部分的技术解决方案,尝试了现场检测装置与远程分析中心相结合的工作模式。   2,针对解决方案的目标要求,选用使用广泛的振弦式传感器和应变式传感器,设计了两类传感器信号提取的电路,进行了单片机开发平台的硬件资源的整合,完成了信号调理,在软件的支持下,实现了振弦信号和应变信号的采集计算和存储,在远程分析终端上实现了采集数据显示。   3,提出了桥梁现场检测装置的多通道选择模块的控制方案,完成相应的实验,其成果对于检测装置的工程化有益。   4,根据采集数据的传输要求,合理构建无线传感器网络的网关和节点的连接关系,实现了实验数据的无线传送。   本课题所完成的实验成果对于今后基于无线传感器网络结构下的桥梁检测系统的研究及产品工程化将有着重要的指导意义。
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