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采用 HBM 測量技術進行橋梁監(jiān)控

點擊率：2182 作者：上海拓科實業(yè)有限公司來源：http://www.6338338.cn 時間：2017-6-16 17:23:10

諾維薩德新建的Zezelj大橋（正在建設中）

帶有472個傳感器的監(jiān)控解決方案長時間監(jiān)控橋梁性能

Žeželj 大橋是多瑙河上的拱橋，用于連接塞爾維亞諾維薩德的鐵路和公路交通。建于1961年，由著名的土木工程師 BrankoŽeželj 設計。

不過在1999年北約爆炸事件中，這座橋遭到12次轟炸，最后在多次打擊后，于1999年4月23日被摧毀。這是諾維薩德的最后一座橋梁，即“高貴的鐵砧”。

Žeželj 大橋正在重建，預計到2017年底將完成施工。其設計將與舊橋類似，但材料將由鋼拱結(jié)構(gòu)構(gòu)成。長達474米，將承載兩條鐵軌，兩條機動車車道，兩條自行車和行人專用道。

歐盟正在參與該項目的資助，因為它是巴爾干各國和歐盟的重要運輸線。

現(xiàn)代設計需要更高效的監(jiān)控系統(tǒng)

鐵路和交通橋梁的行為需要復雜的監(jiān)控系統(tǒng)，由于負載的類型和強度不同，橋梁結(jié)構(gòu)安全在日常生活中非常重要。

土木工程與大地測量部（FTN - 諾維薩德技術科學院）與TRC PRO（技術研究中心）長期合作，一直使用HBM 測量技術。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測包括觀測，數(shù)據(jù)采集，傳輸和分析。目標是形成一個跟蹤橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，以確定橋梁的安全和性能（承載能力，剛度，適用性和耐久性）的任何潛在惡化。

橋梁關鍵區(qū)域

該項目采用分布式多通道配置，對關鍵區(qū)域進行永久監(jiān)控：

實驗應力分析（耐久性試驗）：4個中跨帶，8個支撐區(qū);
吊架強力測量：12個吊架;
垂直位移：12個中跨帶和8個支撐區(qū);
縱向位移：4個支撐區(qū);
傾角：12個中跨帶和9個支撐區(qū);
加速度，頻率和阻尼參數(shù)：12個中跨帶和9個支撐區(qū)
橋梁結(jié)構(gòu)中的溫度測量：12個中跨帶和9個支撐區(qū)。

總共安裝了 472 個傳感器:

在橋梁的14個區(qū)域安裝了 328個 HBM 應變片應變片（LY41系列）（實驗應力分析）
80個力傳感器（吊架力監(jiān)測）
4個可移動支撐部分中安裝了12個位移傳感器（用于水平位移）
在20個結(jié)構(gòu)和一個中心區(qū)安裝32個雙軸傾斜儀（用于雙軸傾斜和加速度測量，垂直位移）與嵌入式三軸加速度計和溫度傳感器。
在測量點直接進行調(diào)整

支撐區(qū)結(jié)構(gòu)和監(jiān)控細節(jié)

可靠的傳感器技術

用于測量的基本設備是應變片，其直接黏貼到橋梁結(jié)構(gòu)上或作為力傳感器中的感測元件�；趹兊膫鞲衅骶哂虚L期穩(wěn)定性高的優(yōu)點。這在橋梁項目中很重要，因為在橋梁的整個生命周期中不可能停止運行，并重新校準。

除此之外，本應用中使用的 LY41 系列應變片具有良好的溫度補償性能，這非常必要，因為橋梁結(jié)構(gòu)面臨著多種天氣和溫度條件。對于數(shù)據(jù)采集，采用的是 HBM PMX 系統(tǒng)。

安裝后，測量點被覆蓋以防止損壞和電磁干擾（EMI）。

可在測量點直接調(diào)整

測量和數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)必須完成以下幾項任務：快速可靠的測量，易于設置，實時計算，診斷，無需額外的軟件安裝，所有這一切都可以通過PMX測量和控制系統(tǒng)實現(xiàn)。

作為對灰塵和EMI的額外保護，PMX數(shù)據(jù)采集單元包括電源安裝在機柜中，這是一個經(jīng)濟高效的解決方案。

在第一步中，所有信號都以19.2 kHz進行采樣，保證了測量信號的高測量帶寬和評估。所有調(diào)整均通過通過標準以太網(wǎng)接口和內(nèi)部PMX網(wǎng)絡服務器進行處理。

該解決方案提供了極大的好處：可以在安裝點或控制室的以太網(wǎng)網(wǎng)絡直接進行調(diào)整，甚至可以遠程完成額外的WiFi可用。所以每個工程師都能夠?qū)崟r了解應用程序和測試狀態(tài)。內(nèi)置操作控制防止不安全的操作。

數(shù)據(jù)存儲概念

這些要求捕獲了幾個任務。對于長期監(jiān)測，PMX系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都將通過以太網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并采用服務器進行評估和控制。作為備份，每個PMX都有一個內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄器，并在其內(nèi)部存儲器中存儲帶有時間戳的數(shù)據(jù)。所以以太網(wǎng)網(wǎng)絡故障時，測量數(shù)據(jù)不會丟失。重新建立網(wǎng)絡后，可以從每個PMX傳輸數(shù)據(jù)站傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務器。

建立狀態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡

PMX監(jiān)控系統(tǒng)運行在長約 500 米的整個橋上。但要獲得有價值的測量結(jié)果，每個PMX的采樣率系統(tǒng)和每個測量通道必須同步。因此，每個PMX系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和NTP協(xié)議進行同步。另一方面，必須集成NTP服務器，將時間戳發(fā)送到網(wǎng)絡中的每個PMX設備。

該項目中使用的是HBM catman 數(shù)據(jù)采集軟件，它是可視化，存儲和事件監(jiān)控的強大軟件。這個軟件還包括一個NTP - 同步所有PMX系統(tǒng)的時間服務器。一旦系統(tǒng)設置并運行，同步處于幾毫秒的范圍內(nèi)。
強大的實時計算與PMX Smart功能

在第二步中，所需和相關的信息必須實時計算。這可以通過PMX的智能功能完成。智能功能包括幾個數(shù)學功能，如計算器，邏輯功能，過程評估以及 PID 控制器功能。
實時診斷與PMX監(jiān)控系統(tǒng)

詳細而深入的診斷存儲在PMX日志文件中。該文件存儲在 PMX 內(nèi)部存儲器中。其允許100％覆蓋整個測試和測量過程。
數(shù)據(jù)采集和評估

可以設置不同的圖形用戶面板和數(shù)據(jù)記錄器，以進行不同的監(jiān)視任務。事件監(jiān)視系統(tǒng)可通過電子郵件發(fā)送或推送通知到移動電話。可即時反饋橋梁狀況，并設置正確的交通標志。

優(yōu)異結(jié)果，優(yōu)異性價比

由于預算有限，PMX平臺由于性價比優(yōu)異而被選為解決方案。具有以下優(yōu)勢:

精度高，分辨率高
靜態(tài)和動態(tài)測量
傳感器通用系統(tǒng)
可進行溫度補償
帶有以太網(wǎng)接口的分布式系統(tǒng)
通過 NTP 進行同步測量
可進行數(shù)據(jù)存儲的獨立操作，并使用HBM catman軟件進行遠程訪問。

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