《長大橋梁養(yǎng)護指南第1部分：健康監(jiān)測系統(tǒng)布設指南》

XXXDB34備案號:XXXX—XXXX安徽省地方標準DB34/TXXXXX—XXXX長大橋梁養(yǎng)護指南第1部分：健康監(jiān)測系統(tǒng)布設指南GuideforthemaintenanceoflongspanbridgesPart1:Guideforthedeploymentofhealthmonitoringsystem（征求意見稿）XXXX-XX-XX實施XXXX-XX-XXXXXX-XX-XX實施安徽省市場監(jiān)督管理局發(fā)布安徽省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB34/TXXXXDB34/TXXXX—XXXX#長大橋梁養(yǎng)護指南第1部分：健康監(jiān)測系統(tǒng)布設指南范圍本標準規(guī)定了長大橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計、傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲與處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)預警與結構評估子系統(tǒng)的相關技術要求。本標準適用于橋梁主跨跨徑不小于150m梁橋、200m拱橋、300m斜拉橋、500m懸索橋以及其它結構復雜橋梁和重要橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)。對于加固后需監(jiān)測結構運行狀況的橋梁或有其他特殊要求的橋梁，可參照本標準進行設計。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T21296GB/T5083動態(tài)公路車輛自動衡器公路工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準GB50982建筑與橋梁結構監(jiān)測技術規(guī)范JT/T1037公路橋梁結構安全監(jiān)測系統(tǒng)技術規(guī)程CECS333結構健康監(jiān)測系統(tǒng)設計標準EIA/TIA-568商用建筑電信電纜敷設標準術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1健康監(jiān)測系統(tǒng)healthmonitoringsystem一種集傳感、數(shù)據(jù)采集與傳輸、結構狀態(tài)參數(shù)與損傷識別、性能評估與預測技術為一體的自動化、信息化監(jiān)測系統(tǒng)，主要由傳感器及采集儀器設備等硬件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析及結構分析等軟件系統(tǒng)構成，通過對結構進行連續(xù)性（包括實時或不同頻度）測試，實現(xiàn)對結構當前及未來服役狀況及潛在風險進行分析和評估。3.2環(huán)境參數(shù)environmentalparameter橋梁所在區(qū)域的自然環(huán)境參數(shù)，如風、溫度、濕度和降雨等。3.3損傷damage結構的局部在長期使用過程中由于某種原因而導致與原設計的不利偏離變化。3.4失效failure監(jiān)測系統(tǒng)失去原有設計所規(guī)定的功能。3.5損傷識別damageidentification利用結構的響應數(shù)據(jù)來分析結構物理參數(shù)的變化，進而識別結構的損傷的過程。3.6模式識別patternrecognition對表征結構的各種形式的信息進行處理和分析，以對結構進行描述、辨認、分類和解釋的過程。3.7評定evaluation確定結構實際性能的過程。3.8預警warning在危險發(fā)生之前，根據(jù)結構監(jiān)測、損傷診斷和安全評定結果，向相關部門發(fā)出緊急信號的過程?？傮w設計4.1一般規(guī)定4.1.1系統(tǒng)應進行總體設計，宜與橋梁主體結構同步設計、同步施工、同步運行。4.1.2系統(tǒng)應實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集和傳輸，并具備數(shù)據(jù)在線顯示和預警功能。4.1.3監(jiān)測點宜布設在結構反應最不利處或已損傷處，并準確地反應結構的靜、動力特性。4.1.4監(jiān)測內(nèi)容應合理利用結構的對稱性原則，對測點布設方案進行優(yōu)化；4.1.5系統(tǒng)設計應具有適度冗余，以確保其可靠性，并滿足系統(tǒng)未來改進、擴充和升級的需要。4.1.6系統(tǒng)布設前應編制施工組織設計文件，在實施過程中落實各項安全保障、環(huán)保要求和措施。4.1.7現(xiàn)場設備安裝及線纜布設工藝應符合下列規(guī)定：a）應采取措施避免線纜受接觸不良、電磁干擾等影響，降低傳感器、采集設備及通訊設備的性能技術指標。b）系統(tǒng)實施不應造成對橋梁結構及其附屬設施的破壞，不影響其正常使用功能;c）應采取措施防銹蝕、防老化和防人為破壞，并做好防雷、防盜等安全措施。d）設備安裝及線纜布設工藝應整潔規(guī)范，不影響橋梁外觀。系統(tǒng)架構系統(tǒng)宜采用B/S架構，宜與橋梁巡檢和養(yǎng)護管理系統(tǒng)相結合。系統(tǒng)各模塊各功能模塊之間應能相互獨立，并通過系統(tǒng)集成為統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。系統(tǒng)應能實現(xiàn)橋梁監(jiān)測信息的歸檔、查詢、存儲、管理和評估等功能。傳感器子系統(tǒng)一般規(guī)定傳感器子系統(tǒng)設計應包括監(jiān)測內(nèi)容、傳感器選型、測點選擇以及傳感器選型。傳感器子系統(tǒng)可由荷載與環(huán)境監(jiān)測、結構響應監(jiān)測兩類傳感器組成，應能實現(xiàn)橋梁荷載與環(huán)境數(shù)據(jù)、結構各類響應數(shù)據(jù)的獲取。傳感器分為埋入式和表貼式兩類，其使用年限要求分別如下：a）埋入式：預埋于結構內(nèi)部，傳感器及其附屬設施（含預埋安裝件）的正常使用年限應不低于20年；b）表貼式：附著安裝在結構表面，傳感器及其附屬設施（含表貼式安裝所需預埋件、及必要的檢修平臺和通道）的正常使用年限應不低于5年。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的內(nèi)容可以分為下述兩類：a）荷載與環(huán)境類，包括車輛荷載、風、溫度、濕度、雨量、地震和船舶撞擊等。b）結構響應類，包括振動、變形、位移、應變、裂縫、索力、腐蝕和疲勞等。傳感器安裝前應校準或標定，系統(tǒng)運維過程中也應定期標定或自校。監(jiān)測內(nèi)容梁橋監(jiān)測內(nèi)容按表1合理選擇。表1梁橋監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測項目監(jiān)測位置重要程度布設時間非常重要一般重要施工期運營期車輛荷載橋面VV風橋面VV溫度大氣環(huán)境VV橋面VV

混凝土表面VV鋼結構表面VV濕度大氣環(huán)境VV梁內(nèi)【a】VV雨量橋面VV地震墩頂承臺【b】VV船舶撞擊橋墩、主梁VV振動橋墩、主梁VV變形主梁豎向VV主梁橫向VV墩頂VV位移梁端縱向VV支座VV應變主梁斷面、體內(nèi)或體外預應力筋VV裂縫混凝土結構表面VV腐蝕鋼筋腐蝕VV疲勞鋼箱梁VV注：其中根據(jù)重要程度分為兩級，“非常重要”為應監(jiān)測內(nèi)容，“一般重要”為可監(jiān)測內(nèi)容。a）對于鋼橋或有除濕系統(tǒng)的橋梁，其重要性應提升為非常重要。b）地震設防烈度不同，其重要性有所不同。隨著地震設防烈度提升，其重要性提升；對于連續(xù)剛構橋或曲線梁橋，其重要性要適度提升。拱橋監(jiān)測內(nèi)容按表2合理選擇監(jiān)測內(nèi)容。表2拱橋監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測項目監(jiān)測位置重要程度布設時間非常重要一般重要施工期運營期車輛荷載橋面VV風橋面VV拱頂VV溫度大氣環(huán)境VV橋面VV拱圈VV

混凝土表面VV鋼結構表面VV濕度大氣環(huán)境VV梁內(nèi)VV雨量橋面VV地震墩頂承臺VV船舶撞擊橋墩、主梁VV振動橋墩、主梁VV拱頂VV變形主梁豎向VV主梁橫向VV拱頂偏位VV拱腳移位VV墩頂VV位移梁端縱向VV支座VV應變主梁斷面VV主拱斷面VV裂縫混凝土結構表面VV索力吊桿VV系桿VV腐蝕鋼筋腐蝕VV疲勞鋼箱梁VV注：其中根據(jù)重要程度分為兩級，“非常重要”為應監(jiān)測內(nèi)容，“一般重要”為可監(jiān)測內(nèi)容。斜拉橋監(jiān)測內(nèi)容按表3合理選擇監(jiān)測內(nèi)容。表3斜拉橋監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測項目監(jiān)測位置重要程度布設時間非常重要一般重要施工期運營期車輛荷載橋面VV風橋面VV

塔頂VV溫度大氣環(huán)境VV橋面VV混凝土表面VV鋼結構表面VV濕度大氣環(huán)境VV梁內(nèi)VV塔內(nèi)錨固區(qū)VV雨量橋面VV地震墩頂承臺VV船舶撞擊橋墩、主梁VV振動主梁VV橋墩VV變形主梁豎向VV主梁橫向VV墩頂VV塔頂偏位/傾角VV位移梁端縱向VV支座VV應變主梁斷面VV體內(nèi)體外預應力筋VV裂縫混凝土結構表面VV索力斜拉索VVV腐蝕鋼筋腐蝕VV疲勞斜拉索、鋼箱梁VV注：其中根據(jù)重要程度分為兩級，“非常重要”為應監(jiān)測內(nèi)容，“一般重要”為可監(jiān)測內(nèi)容。懸索橋監(jiān)測內(nèi)容按表4合理選擇監(jiān)測內(nèi)容。表4懸索橋監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測項目監(jiān)測位置重要程度布設時間非常重要一般重要施工期運營期

注：其中根據(jù)重要程度分為兩級，“非常重要”為應監(jiān)測內(nèi)容，“一般重要”為可監(jiān)測內(nèi)容。傳感器選型及測點選擇根據(jù)橋梁位置及結構特點，傳感器類型及監(jiān)測位置按表5合理選擇。表5傳感器類型及測點選擇監(jiān)測項目傳感器類型建議監(jiān)測位置車輛荷載動態(tài)稱重系統(tǒng)（壓電薄膜傳感器、石英晶體傳感器等）主橋上下行路基段、引橋段風超聲風速儀、機械式風速儀橋面、索塔塔頂、拱頂溫度溫度傳感器大氣環(huán)境、結構表面濕度濕度傳感器大氣環(huán)境、箱梁內(nèi)、塔內(nèi)錨固區(qū)、主纜、錨錠及索鞍內(nèi)雨量雨量計橋面地震加速度傳感器橋墩底部、承臺頂部船舶撞擊加速度傳感器、位移計、高清視頻攝像系統(tǒng)橋墩、主梁底部振動加速度傳感器主梁、拱頂、橋墩頂部、索塔塔頂、吊桿、斜拉索變形全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、傾角儀、液壓連通管系統(tǒng)、位移計主梁、墩頂、索塔塔頂、拱頂、拱腳、主纜位移位移傳感器支座、伸縮縫、錨碇應變振弦式應變傳感器、光纖光柵應變傳感器、焊接式電阻應變傳感器主梁截面、主拱截面、體內(nèi)或體外預應力筋裂縫光纖光柵式裂縫計、振弦式裂縫計、導電涂料傳感器混凝土結構表面索力加速度傳感器、磁通量傳感器、錨索計吊桿、斜拉索、主纜（錨室內(nèi)散索鞍后單根索股）腐蝕腐蝕傳感器鋼結構、拉索、主纜及錨具疲勞應變傳感器斜拉索、鋼箱梁、吊索傳感器性能參數(shù)要求傳感器性能參數(shù)要求如表6。表6傳感器參數(shù)要求性能參數(shù)要求量程傳感器被測量參數(shù)宜處在整個量程的80-90%之內(nèi)，且最大工作狀態(tài)點不能超過滿量程。采樣頻率應根據(jù)監(jiān)測參數(shù)和傳感器類型選擇適當?shù)牟蓸宇l率，如在對結構加速度等動態(tài)反應監(jiān)測時，傳感器采樣頻率應為需監(jiān)測到的結構最大頻率的2倍以上，為了避免混頻現(xiàn)象，采樣頻率宜為結構最大頻率的3-4倍。線性度傳感器應具有良好而穩(wěn)定的線性度，在對結構位移及應變等反應進行監(jiān)測時需要滿足較高的線性度要求。靈敏度傳感器應具有良好而穩(wěn)定的靈敏度和信噪比。分辨率傳感器應具有良好而穩(wěn)定的分辨率，且不應低于所需監(jiān)測參數(shù)的最小單位量級。遲滯傳感器應具有滿足監(jiān)測要求且足夠小的遲滯差值。重復性傳感器應具有良好而穩(wěn)定的重復性。漂移應嚴格控制傳感器測量值的漂移，如漂移由溫度等環(huán)境因素產(chǎn)生，應同時對環(huán)境因素進行監(jiān)測。供電方式應根據(jù)實際情況和監(jiān)測要求確定不同類型的供電形式，力求供電形式靈活。使用環(huán)境應根據(jù)結構實際的環(huán)境因素選擇滿足使用環(huán)境溫度、濕度等要求的傳感器。壽命應根據(jù)結構健康監(jiān)測的時間或周期選擇滿足使用年限的傳感器，并充分考慮置換方案和時間。荷載與環(huán)境類監(jiān)測傳感器布設要求車輛荷載監(jiān)測應符合下列規(guī)定：宜采用動態(tài)稱重設備監(jiān)測，傳感器宜布設于有穩(wěn)定支撐的混凝土鋪裝層內(nèi)，應覆蓋所有車道。車輛荷載設備宜采用不停車方式，動態(tài)稱重系統(tǒng)傳感器的設備宜采用不停車方式，動態(tài)稱重傳感器的設備技術參數(shù)和安裝方法應符合《GB/T21296》的相關規(guī)定。量程應不小于限載車輛軸重的200%；應具備數(shù)據(jù)自動采集功能，現(xiàn)場存儲能力不宜少于14天。風速監(jiān)測應采用三向超聲風速儀或機械式風速儀，且應符合下列規(guī)定：風速儀宜布設在橋面和塔頂，安裝位置應使其能夠監(jiān)測自由場風速。處于臺風區(qū)域的橋梁，宜選擇三向超聲風速儀。風速儀宜安裝在專用鋼結構支架上，支架應具有足夠的剛度和強度，與橋體連接牢固，并滿足抗風抗震要求；支架伸出橋梁箱梁主體結構上下翼緣兩側或伸出橋塔、拱頂宜不少于2米。特殊條件下，風速儀可以安裝在橋梁輔助構件上，但應避免結構對風速儀測試數(shù)據(jù)的影響。溫度監(jiān)測應符合下列規(guī)定：溫度傳感器應布設在主梁跨中截面、橋塔、拱圈等關鍵構件，并根據(jù)截面溫度梯度及結構體系整體升、降溫和空間分布，通過有限元模擬或參考相關橋梁設計規(guī)范確定布設位溫度監(jiān)測宜選擇熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器和光纖光柵溫度傳感器，每種類型的選擇應考慮監(jiān)測構件、部位的特殊性、以及應變傳感器的選型后綜合確定。溫度傳感器的布設位置應避免太陽直射和傳感器直接受力部位；溫度傳感器的布設位置宜與施工監(jiān)控、應變溫度補償傳感器共享；溫度傳感器的監(jiān)測精度不宜低于0.2°C,測量分辨率不宜低于0.1C。5.5.4濕度監(jiān)測應符合下列規(guī)定：濕度傳感器宜布設在結構內(nèi)外濕度變化較大和對濕度敏感的構件內(nèi)外部；對斜拉橋,宜在斜拉索的錨頭、箱梁內(nèi)外布設；對懸索橋,宜在箱梁內(nèi)外布設。濕度傳感器宜選擇毛發(fā)濕度計、干濕球濕度計、氯化鋰濕度計、電阻電容濕度計、電解濕度計,也可選擇其他可靠的濕度計；應考慮監(jiān)測構件、部位的特殊性后綜合選擇,且應固定在結構構件內(nèi)外表面。濕度傳感器范圍宜選擇OTOO%RH；濕度監(jiān)測精度不宜低于3%RH。5.5.5雨量監(jiān)測應符合下列規(guī)定：雨量計的布設位置宜布設在橋面處。雨量計可選用電容雨量計、紅外散射式雨量計、單翻斗雨量計,應根據(jù)監(jiān)測構件和部位具體情況和要求選定。5.5.6地震監(jiān)測應符合下列規(guī)定：地震監(jiān)測宜考慮地面運動的非一致性,在梁側與橋墩底部各設一套傳感器；對于連續(xù)長度大于800米橋梁,宜考慮地面運動的非一致性,在梁側與橋墩底部各設一套傳感器。地震監(jiān)測宜采用強震動記錄儀或三向加速度傳感器監(jiān)測。5.5.7船舶撞擊荷載監(jiān)測分為橋墩和主梁監(jiān)測,橋墩監(jiān)測宜采用加速度傳感器監(jiān)測,主梁監(jiān)測宜采用拉繩式位移計監(jiān)測,測點宜選擇易受船舶撞擊的位置。5.6結構響應類監(jiān)測傳感器布設要求5.6.1加速度傳感器布設應符合下列規(guī)定：加速度傳感器的布點設置應按照以下方法綜合確定。橋梁結構振動加速度監(jiān)測應依據(jù)橋梁結構動力計算結果,考慮振型的特點以及所需要監(jiān)測的振型數(shù)量綜合確定；測點傳感器應布設在所測結構振型振幅最大和較大的部位,并應避開節(jié)點位置。采用需要識別振型為目標的測點最優(yōu)布設方法。采用結構損傷識別與模型修正為目標的測點最優(yōu)布設方法。加速度監(jiān)測傳感器選型應符合下列要求。對于基頻較低的長大橋梁結構振動監(jiān)測,應選用低頻動態(tài)頻響較好的力平衡式或電容式加速度傳感器。2）對于自振頻率較高的中小跨度橋梁結構或斜拉索、吊桿、吊索等鋼構件，宜選用力平衡式或電容式加速度傳感器，亦可選用壓電式加速度傳感器。3）根據(jù)橋梁結構主要參與振動的振型，選擇三向、雙向或單向加速度傳感器。4）加速度傳感器應滿足現(xiàn)場使用環(huán)境匹配性、耐久性和工作溫度的要求。c）加速度監(jiān)測傳感器性能應符合下列要求。1）力平衡加速度傳感器和電容式加速度傳感器頻率范圍O-lOOHz，測量范圍土2g，橫向靈敏度小于1%。2）壓電式加速度傳感器頻率范圍0.2-1000HZ，測量范圍土20g,橫向靈敏度小于5%。5.6.2應變傳感器布設應符合下列規(guī)定：a）測量應變的傳感器主要分為：電阻應變計、振弦式應變計、光纖光柵應變計，宜根據(jù)監(jiān)測目的及要求。b）應變計的選擇應充分考慮測量結構在制作、養(yǎng)護、施工及服役階段的環(huán)境條件。對于監(jiān)測長期處于潮濕、易腐蝕及高電磁干擾的結構應變時，優(yōu)先采用光纖應變計；對于需要監(jiān)測動荷載作用下的結構應變時，應采用電阻應變計及光纖應變計。c）電阻應變計可按全橋或半橋方式制作。傳感器的測量片和補償片應選用同一規(guī)格同一批號的產(chǎn)品。需使用絕緣膠保護電阻應變計及裸露焊點；測點的連接應采用屏蔽電纜，導線的對地絕緣電阻值應在500MQ以上；電纜屏蔽線應與被測物絕緣；測量和補償所用連接電纜的長度和線徑應相同。d）電阻應變計及其連接電纜均應有可靠的防潮絕緣防護措施；電阻應變片及電纜的系統(tǒng)絕緣電阻不應低于200MQ。e）不同材質(zhì)的電阻應變計應使用不同的粘貼劑。在選用電阻應變片、粘貼劑和導線時，應充分考慮監(jiān)測對象在制作、養(yǎng)護和施工工程中的環(huán)境條件。f）鋼弦式應變計應按被測對象規(guī)格大小選擇。儀器的可測頻率范圍應大于被測對象在最大加載時的頻率的1.2倍。使用前應對鋼弦式應變計逐個標定，得出應變與頻率之間的關系。g）橋梁健康監(jiān)測所用的光纖光柵的性能參數(shù)應遵循以下條件:光纖光柵進行退火處理，以保證其長期穩(wěn)定性；光纖光柵反射光3dB帶寬低于0.25nm；光纖光柵反射率大于90%；邊模抑制比應高于15dB；對于0.25nm的帶寬，推薦光纖光柵的物理長度為10mm；光纖光柵陣列波長間隔大于3nm；廠商所標出的傳感器中心波長不超過+/-0.5nm的誤差。5.6.3索力傳感器布設應符合下列規(guī)定：a）傳感器應牢固固定在拉索或吊桿上。b）傳感器安裝施工過程中應注意保護拉索或吊桿的防護套，以免造成防護套的損壞；不可避免造成防護套損壞的，應及時進行修復，修復后的防水防腐能力不低于原防護套。c）施工過程中發(fā)現(xiàn)拉索或吊桿的防護套與其內(nèi)部的鋼絞線或鋼絲束不密貼、影響監(jiān)測效果的，應及時聯(lián)系系統(tǒng)設計單位進行相關變更設計。5.6.4腐蝕監(jiān)測傳感器布設應符合下列規(guī)定：腐蝕監(jiān)測傳感器測定的電流和電位差應能判別鋼筋混凝土的腐蝕進程，并應選擇與橋梁結構鋼筋及保護層匹配的安裝方式。GNSS傳感器布設應符合下列規(guī)定：安裝立柱高度應滿足設計要求，且安裝完成后，天線設備必須在避雷針的保護范圍內(nèi)。立柱安裝應牢固可靠，垂直度滿足驗收技術要求?；鶞收緢龅貞獫M足：視野開闊，天線對水平15°以上的天空通視；靠近橋梁，距監(jiān)測點的距離最遠不超過8km；盡量靠近數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡節(jié)點。監(jiān)測站場地應滿足：天線對水平10°以上的天空通視。接線時，應采取措施確保屏蔽線接地良好。5.6.6應變計及鋼筋計布設應符合下列規(guī)定：埋入式混凝土應變計安裝應牢固可靠且避免與鋼筋直接接觸，應采取必要的防護措施以免混凝土澆筑振搗過程中傳感器移位或損壞。埋入式鋼筋應變計安裝宜采用螺紋套筒等機械連接方式與鋼筋連接；若采用焊接工藝，應采取降溫措施避免高溫損壞傳感器和線纜。混凝土表貼式應變計安裝宜采用化學螺栓穩(wěn)妥地將傳感器底座錨固在混凝土結構中，應變計保護盒及底座設計應方便電纜出線和固定。鋼結構表貼式應變計安裝宜采用先焊接固定底座，待降溫后再安裝傳感器的方式，應變計保護盒及底座設計應方便電纜出線和固定。接線時，應采取措施確保屏蔽線接地良好。傳感器防塵、防水保護措施符合設計要求。數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)6.1一般規(guī)定6.1.1數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)應由采集設備、傳輸纜線及軟件模塊組成，應能實現(xiàn)多種類傳感器的數(shù)據(jù)同步采集與傳輸功能，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。6.1.2數(shù)據(jù)采集應包括數(shù)據(jù)采集硬件、軟件設計和數(shù)據(jù)采集制度的確定。6.1.3數(shù)據(jù)采集的硬件選型、軟件預處理和數(shù)據(jù)傳輸軟硬件設計與選型應保證及時獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)；采集及傳輸硬件設備的耐久性和技術指標應滿足國家相關規(guī)范、標準的要求。6.1.4數(shù)據(jù)采集制度的設計應包括數(shù)據(jù)采集模式、觸發(fā)閾值、頻次和采樣頻率的設定。6.1.5數(shù)據(jù)傳輸硬件應能保證安全監(jiān)測系統(tǒng)各部分之間的物理連接，提供足夠傳輸寬帶并留有冗余。數(shù)據(jù)傳輸軟件應能保證監(jiān)測數(shù)據(jù)在各子系統(tǒng)和相應的通訊協(xié)議之間的無障礙傳輸。數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)應滿足在無人值守的情況下能夠連續(xù)運行，滿足長期穩(wěn)定工作的要求。6.1.8數(shù)據(jù)采集設備宜增加不間斷供電UPS，以滿足采集傳輸?shù)墓╇姺€(wěn)定需求。6.2數(shù)據(jù)采集長大橋梁測點及監(jiān)測設備較多且監(jiān)測部位或構件距離較遠且相對分散，宜采用分布式數(shù)據(jù)采集方式或總體采用分布式、局部采用集中式數(shù)據(jù)采集的混合方式進行數(shù)據(jù)采集。應根據(jù)傳感器信號類型選擇合適的信號調(diào)理設備或配套的采集設備，并應考慮與后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸與管理的接口兼容。電荷傳感器的輸出信號和長距離傳輸?shù)哪M電壓信號應選用電壓放大器進行信號調(diào)理；動態(tài)信號應選用抗混濾波器進行濾波和去噪；標準應變片應選用橋路應變放大器；所有電信號應使用帶有信號隔離功能的數(shù)據(jù)采集設備以消除自然干擾以及其他不明脈沖干擾；多個靜態(tài)物理量可使用多路模擬開關進行采集實現(xiàn)多路巡回檢測。應根據(jù)傳感器類型、信號傳輸方式、信號調(diào)理設備類型以及供電需求等條件進行數(shù)據(jù)采集設備的選型：模擬電壓信號宜采用集中式的基于PCI、PXI、和USB接口的數(shù)據(jù)采集板卡，需根據(jù)輸入范圍、總采樣頻率、采樣通道、分辨率、精度與數(shù)據(jù)傳輸率選型；外場數(shù)字采集宜采用CAN、LonWorks、PCMCIA、IEEE1384等總線設備，需根據(jù)采樣頻率、數(shù)據(jù)傳輸率、傳輸距離與接口標準選型；光纖類傳感器的信號應采用專用光纖光柵解調(diào)儀采集，需根據(jù)波長范圍、采集通道與采樣頻率選型；數(shù)據(jù)采集設備的模擬輸入分辨率應滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)的分辨率要求，且不應低于16位。應根據(jù)不同的結構橋梁監(jiān)測功能需求、監(jiān)測變量類型、系統(tǒng)處理能力、儲蓄能力設計制定合適的數(shù)據(jù)采集模式。數(shù)據(jù)采樣應采取下列采集制度之一種或多種：橋梁運行初期3年內(nèi)或橋梁一級評估結果發(fā)現(xiàn)了結構關鍵構件異常時應采取連續(xù)采樣；除上述情況外，結構響應與環(huán)境中的車輛荷載、溫度、濕度、雨量，結構整體與局部響應中的靜態(tài)位移、靜態(tài)索力、支座反力、腐蝕等變量，應定時采樣，采樣頻率按6.2.5設置；c）結構荷載與環(huán)境中的船撞加速度、風速、分壓、地震地面運動、波浪，結構響應中的加速度和動態(tài)位移、應變等變量，宜采用觸發(fā)采樣，觸發(fā)閾值（絕對值）應根據(jù)橋型和橋梁受力特點確定；d）混合采樣：混合采樣模式為定時采集和觸發(fā)采樣的結合，物理量沒有超過閾值時采用定時采樣策略，超過閾值采用觸發(fā)采樣模式。根據(jù)橋梁環(huán)境、荷載及響應的不同需求用戶自行定義并設定開發(fā)；6.2.5信號采樣頻率根據(jù)所監(jiān)測變量隨時間變化特性確定，動態(tài)信號應滿足采樣定理，宜采用如下規(guī)定：a）荷載與環(huán)境類：1）車輛荷載：觸發(fā)采集；2）風速：超聲風速儀10Hz,機械風速儀1Hz；3）溫度：10分鐘采集1個數(shù)據(jù)；4）濕度：10分鐘采集1個數(shù)據(jù)；5）雨量：10分鐘采集1個數(shù)據(jù)；6）地震地面運動：50Hz；7）船撞加速度：50Hz；b）結構響應類：1）振動加速度：根據(jù)結構基頻特性確定，一般不大于50Hz；2）位移：GNSS為1Hz；壓力變送器為10Hz；位移計為1Hz；傾角儀為1Hz；3）動應變：20Hz；4）靜應變：10分鐘采集1個數(shù)據(jù)；5）索力：基于壓力式方法1Hz，基于頻率法50Hz，基于磁通量1/600HZ；6）腐蝕：1天采集1個數(shù)據(jù)；6.2.6相同監(jiān)測內(nèi)容，不同監(jiān)測數(shù)據(jù)采集同步性，應滿足如下規(guī)定：a）同類型變量監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間同步誤差小于0.1ms；b）不同類型變量監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間同步誤差小于1ms。6.2.7宜選擇具有自校準功能的數(shù)據(jù)采集硬件；對于無自校準功能的數(shù)據(jù)采集硬件應根據(jù)設備說明定期進行外校準。6.2.8數(shù)據(jù)采集設備應考慮抗干擾措施，包括串模干擾抑制、共模干擾抑制以及接地技術、屏蔽技術，以提高信噪比。6.2.9數(shù)據(jù)采集上位機應采用防護措施，保證在高低溫、沖擊、振動、電磁干擾、潮濕和鹽霧等惡劣環(huán)境中正常工作。6.2.10集中式的數(shù)據(jù)采集設備與數(shù)據(jù)采集上位機應置于采集站內(nèi)，數(shù)據(jù)采集站的位置應保證數(shù)據(jù)采集設備所接收到的模擬信號的質(zhì)量。數(shù)據(jù)采集站與傳感器的最遠距離應根據(jù)傳感器信號衰減傳輸性能確定。如超過該距離需設置多個數(shù)據(jù)采集站，多個數(shù)據(jù)采集站之間的數(shù)據(jù)采集應同步。6.2.11根據(jù)實際情況需要，數(shù)據(jù)采集軟件應滿足以下要求：應具備傳感器數(shù)據(jù)實時采集、自動存儲、緩存管理、既時反饋、自動傳輸功能；應具備與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析軟件進行穩(wěn)定和可靠通信、遠程或者本地便捷更改設備配置、通過標簽數(shù)據(jù)庫或本地配置文件進行信息讀取的功能；應能對傳感器輸出信號與采集傳輸設備運行狀況進行檢測和識別；應能接受計算機傳送監(jiān)測參數(shù)調(diào)整的指令，并能進行相關的監(jiān)測過程或監(jiān)測數(shù)據(jù)處理參數(shù)的調(diào)整，并記錄、備份相關的調(diào)整指令。數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式分為有線和無線兩種方式。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應具有對各種數(shù)據(jù)接收、處理、交換和傳輸?shù)哪芰Α?shù)據(jù)通信系統(tǒng)應保證可靠性、高效性及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。電信號的數(shù)據(jù)傳輸應采用屏蔽電纜，且應滿足以下規(guī)定：數(shù)據(jù)傳輸線纜衰減損失應小于1db/30m；傳感器到前置放大器之間的信號電纜長度不應小于超過2m;；前置放大器與采集設備之間的信號電纜長度宜小于150m，超過150m宜加中繼放大器。有線傳輸方式應按下列規(guī)定進行設計布設：傳感器輸出為模擬信號，且傳輸距離較短，宜直接進行模擬信號傳輸；當需要較長距離傳輸數(shù)字信號時，宜采用RS—485傳輸協(xié)議；若要求通信雙方均可以發(fā)送數(shù)據(jù)，宜采用RS—422傳輸協(xié)議；當傳感器和數(shù)據(jù)采集設備支持時，宜采用工業(yè)以太網(wǎng)標準。無線傳輸方式宜從普通無線電波、微波、紅外線和激光中選擇，且應滿足如下規(guī)定：通信帶寬應大于2MHz；內(nèi)場無線覆蓋范圍大于10m，外場無線覆蓋范圍大于500m，遠程通信無線覆蓋范圍大于10000m；無線傳輸設備應安裝于地形開闊處，信號發(fā)送設備和信號接受設備之間應無影響信號傳輸?shù)恼系K。橋梁現(xiàn)場與數(shù)據(jù)存儲之間的數(shù)據(jù)傳輸可采用：光纖傳輸技術；無線微波中繼傳輸技術；兩者相結合的方式。數(shù)據(jù)傳輸軟件應滿足如下規(guī)定：a)在考慮傳輸數(shù)據(jù)一致性和完整性的條件下，應具備數(shù)據(jù)可以通過各種軟件模塊界面和對應的協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸功能，并滿足系統(tǒng)開放性、可擴充性、實時數(shù)據(jù)無障礙傳輸?shù)囊?；b)數(shù)據(jù)傳輸軟件應具備對數(shù)據(jù)進行分包處理和解包復原的功能，宜以包為單位實施傳輸；網(wǎng)絡傳輸宜基于TCP/IP標準數(shù)據(jù)交換，應符合IEEE802.3標準。6.3.7數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應具有備份機制和良好的魯棒性，在某個傳輸線路發(fā)送故障時，能保證數(shù)據(jù)完整性和可靠性。6.3.8為了提高海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，應根?jù)系統(tǒng)前端傳感器單位時間采集的數(shù)據(jù)量大小，結合設計的傳輸實際通信能力，對數(shù)據(jù)進行分包處理，以包為單位實施傳輸。開發(fā)的相應數(shù)據(jù)傳輸軟件在設計中應采用應答模式，并引入檢校-重發(fā)-補發(fā)機制進行誤碼控制，以保證數(shù)據(jù)的可靠性及完整性。數(shù)據(jù)包設計建議按照以下格式要求：為實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步并區(qū)分每個數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)包應加入開始位及結束位。為實現(xiàn)應答傳輸模式，在每組數(shù)據(jù)的開頭和結束位置，加入控制參數(shù)信息，定義請求發(fā)送包和文件結束包。為了區(qū)分不同傳感器、不同數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送的數(shù)據(jù)，應在每個數(shù)據(jù)段前加入標識信息，以便接收端根據(jù)標識信息加以區(qū)分。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑧獙鬏敂?shù)據(jù)進行校驗，可采用奇偶校驗或循環(huán)冗余校驗，并將校驗碼加入數(shù)據(jù)段后的校驗位。6.3.9數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中應設計校驗機制，在傳送和接收兩方對數(shù)據(jù)進行確認以降低誤碼率。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信設計時宜采用16位的循環(huán)冗余校驗校驗。6.4數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)布設要求6.4.1數(shù)據(jù)采集設備的安裝施工應符合下列規(guī)定：a)連接件牢固可靠，設備安裝后無傾斜、晃動等。線纜路由正確、綁扎牢固、端頭連接規(guī)范，彎曲半徑和預留長度符合設計要求及《工程結構設計通用符號標準》(GB/T50132)的要求。設備標識清楚、完整，安裝完成后應匯總提交完整的信道連接關系圖表。當機柜上安裝溫控裝置時，應考慮密封問題。機柜必須穩(wěn)固，且良好接地。機柜內(nèi)設備布局合理，走線美觀，且強、弱電線纜盡可能分開。g)其他施工技術質(zhì)量應滿足表7的相關要求。表7數(shù)據(jù)采集單元施工質(zhì)量技術要求序號檢查項目技術要求檢查方法1設備安裝位置及分布的合理性符合設計要求長、寬用量具測量2機柜的防腐涂層厚度符合設計要求用量具或涂層測厚儀測量3絕緣電阻強電端子對機殼250MQ500V兆歐表測量4安全接地電阻W4Q接地電阻測量儀5防雷接地電阻W10Q接地電阻測量儀6UPS安裝與性能檢測符合合同要求實際操作7工業(yè)控制計算機及采集卡檢測工作正常，符合合同要求實際操作8調(diào)理期檢測工作正常，符合合同要求實際操作9機柜空調(diào)工作正常，符合合同要求實際操作數(shù)據(jù)存儲與處理子系統(tǒng)一般規(guī)定數(shù)據(jù)存儲與處理子系統(tǒng)應由數(shù)據(jù)預處理、中心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理軟件及硬件組成，應能實現(xiàn)橋梁監(jiān)測信息的歸檔、查詢、存儲、管理等功能。健康監(jiān)測數(shù)據(jù)庫存儲從采集系統(tǒng)收集到的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，供評估系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行分析，并將處理及分析結果進行保存以便查詢。數(shù)據(jù)庫設計應遵循數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可靠性、先進性、開放性、可擴展性、標準性和經(jīng)濟性的基本原則。應保證數(shù)據(jù)的共享性、數(shù)據(jù)結構的整體性、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與應用系統(tǒng)的統(tǒng)一性。數(shù)據(jù)管理應具備標準化讀取、存儲接口，應能保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全、結構化、共享性以及對應用軟件的便攜友好支持。數(shù)據(jù)處理應能糾正或剔除異常數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理軟件應實現(xiàn)數(shù)據(jù)歸檔、生成報告、快速顯示和高效存儲等管理功能。原始監(jiān)測數(shù)據(jù)應定期存儲、備份存檔、后處理數(shù)據(jù)應保持不小于3月的在線存儲；統(tǒng)計、分析數(shù)據(jù)應專項存儲。數(shù)據(jù)管理軟件應能對所有監(jiān)測項目、監(jiān)測點設備或指定監(jiān)測項目監(jiān)測點設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)及圖像在限定時間段進行回放追溯。數(shù)據(jù)報告報表應實現(xiàn)提供月報、季報、年報、以及極端事件之后報告的功能；報告報表應能夠?qū)С霾⒊蔀閛ffice辦公系統(tǒng)通用數(shù)據(jù)格式，如word、excel、pdf格式。數(shù)據(jù)庫應能夠?qū)ΡO(jiān)測設備所監(jiān)測到的車輛荷載、環(huán)境作用、結構荷載數(shù)據(jù)，以及監(jiān)測系統(tǒng)自身的屬性信息進行分層、分類存儲。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應模塊化架構，并分層管理，宜根據(jù)數(shù)據(jù)需求包括橋梁結構信息子數(shù)據(jù)庫、結構有限元模型子數(shù)據(jù)庫、傳感器及采集傳輸設備信息子數(shù)據(jù)庫、結構動力性能子數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計分析子數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)庫、結構安全評估分析結果子數(shù)據(jù)庫設計以及相關的施工監(jiān)控子數(shù)據(jù)庫、荷載試驗子數(shù)據(jù)庫等。橋梁結構信息子數(shù)據(jù)庫應存儲橋梁結構的設計、科研專題研究資料，包括橋梁結構的各構件設計圖紙以及各專題研究成果資料。數(shù)據(jù)庫中的表格、文件宜按照設計圖紙目錄及科研報告構件分類進行。結構有限元模型子數(shù)據(jù)庫應存儲橋梁結構各階段有限模型，該有限元模型宜采用通用有限元分析軟件創(chuàng)建。有限元模型宜以有限元軟件標準的文件形式進行保存，以方便使用者在本地計算機上重建或修訂。傳感器及采集傳輸設備信息子數(shù)據(jù)庫應記錄傳感器、采集設備、傳輸設備管理等所有的基本信息，包括設備位置、性能指標、安裝信息等。結構動力性能子數(shù)據(jù)庫應永久記錄橋梁結構的動力性能參數(shù)，包括結構的振型、頻率、阻尼比等。參數(shù)應分為原始有限元模型計算值、初始有限元模型計算值、損傷有限元模型計算值、運營期間數(shù)據(jù)模態(tài)識別結果以及成橋試驗期間模態(tài)識別結果。統(tǒng)計分析子數(shù)據(jù)庫應存儲和管理各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法得到的統(tǒng)計結果。實時