基于物联网的桥梁监控预警系统实际上是将不同桥梁监测传感器 （如应力、挠度、加速度等）、环境监测传感器（如温度、湿度、风速风向等）信号数据通过采集仪进行收集、储存，并通过桥梁网关进 行滤波除噪，进而通过数据传输系统将数据传到计算机服务器，并进 行处理分析、预警的系统。相比于传统技术，基于物联网的桥梁监控 预警系统不仅可以节约大量的人工检测费用，而且可以同时对多座桥 梁的健康状况进行持续、实时地监测、预警、评估。

1、系统组成

1.1传感器子系统 

桥梁结构预警系统传感器子系统主要包括用于监测桥梁结构环境数据的智能温度传感器和风速风向仪，用于测量桥梁结构荷载响 应的索力计、智能振弦式应变传感器、静力水准仪、倾角仪、压电 加速度拾振器，以及用来监测桥梁交通流量的视频监控仪等。 

1.2 数据采集与传输系统 

数据采集系统主要是利用采集箱对传感器所监测的桥梁结构变 形、桥梁结构环境、动静态响应的振弦、电流电压等不同信号信号 进行采集与存储，然后利用一种桥梁主机对数据按照不同频率要求 进行采集与存储。数据传输系统的主要作用是对反应桥梁各种状况 的数据利用专用的通信线缆进行数据传送。

1.3 数据处理与应用系统 

1.3.1数据处理 

数据处理主要是利用计算机服务器以及工作站对数据进行二次 处理。首先，将根据分析的需要，对不同传感器数据进行除杂、滤 波处理，然后，再对数据进行以下分析： 

（1）统计分析，统计不同种类传感器在不同时间的段的最 值、均值、方差、标准差，以及不同信号范围、幅度等信息。 

（2）趋势分析，基于大量数据，通过数理统计、数据拟合等 多种方法，了解结构变化状态，作出桥梁健康发展趋势的估计，并 得出具有较高质量的预测或预报。 

（3）关联度分析，采用关联度分析方法，分析桥梁内部截面 与构件之间相关性，构件与整体之间的相关性，桥梁系统与外界环 境之间的相关性。如温度对桥梁结构应变、桥梁伸缩缝的影响。 

1.3.2 安全预警与损伤识别 

计算机服务器将根据实时采集的应变、挠度、倾角、支座位 移、桥梁固有频率数据进行预警阈值计算，当实时采集的数据超过 桥梁阈值时，将进行红、橙、黄不同级别的预警。 在役桥梁使用过程中遇到撞击、地震等意外事故时，可能造成 桥梁结构的损伤，利用小波包能量损伤预警的适用性、敏感性和噪 声鲁棒性的优点对桥梁结构进行损伤预警，可对桥梁结构的损伤进 行时域定位。当桥梁结构出现损伤时，结构的质量和刚度会发生变 化，这将导致桥梁的基频、振型发生变化，可采用基于频率、振型 以及神经网络法对桥梁结构进行损伤识别。  

1.3.3 桥梁结构状态评估 

桥梁结构状态评估即采用分层综合评估方法，利用系统所采集 到的技术状况数据对桥梁状况是否满足使用性以及功能性要求做出 综合合理的判断。 根据桥梁所监测到的静位移、动挠度、支座位移、倾角、应 变、加速度、频率，参照相应标准分项评分，各分项得分乘以相应 权重得出桥梁状态总分。 

1.3.4 决策辅助 

桥梁监控预警系统可对桥梁日常运行进行监测、预警、事件 处置和总体评估，综合展现桥梁运行情况，及时反馈给桥梁管理部 门。在取得桥梁结构变形、动力响应数据的基础上，借助有限元软 件进行MIDAS模型分析，得出桥梁安全参数。此外，结合安全预警 以及安全评估结果，对桥梁结构承载能力、耐久性进行分析预测， 从而给桥梁养护、检测以及管理部门提出建议和意见。

本文关键词：桥梁监控预警系统