盾构隧道结构性态无线感知方法

为了实现盾构隧道结构性态多参量感知,构建盾构隧道运营期无线传感网络系统,考虑盾构隧道运营环境振动及粉尘、电磁干扰等特点,针对盾构隧道结构病害种类及特征,采用微机电系统研发适用于盾构隧道的无线倾角传感器、渗漏水传感器和接缝传感器。针对盾构隧道超长线性特征,采用二层网络拓扑技术,基于ZigBee协议和3G协议构建无线传感网络系统,实现对盾构隧道结构性态的多参量实时无线监测,并通过现场应用验证了系统的可靠性。结果表明:在隧道邻近基坑开挖过程中,无线传感系统可实时反映隧道结构性态变化规律。在基坑开挖不同阶段,结构变形速率与渗漏水状态实时发生相应变化;多种感知参量间数据相互支撑,盾构隧道横向收敛、纵向相对沉降与渗漏水发展规律一致;多种传感参量综合分析可更好地掌握隧道结构状态,如通过接缝传感器和倾角传感器数据综合分析,可知隧道结构发生向基坑侧旋转。因此,综合多种结构状态量监测可更加完整有效地反映盾构隧道在运营中的结构状态,从而为结构安全预警及合理养护提供技术依据。     

基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康监测系统设计与实现

为对运营隧道的健康状态进行实时监测，提高监测的准确性，以武汉地铁3号线王宗区间监测项目为背景，研究基于BIM技术的物联网运营地铁结构健康系统架构。针对监测指标的具体特征（例如沉降、倾角、加速度），阐述传感器网络的布设与监测数据的传输方案，进行预警分析和评估结果系统界面演示。通过BIM核心数据库的内容构建，基于DYNAMO参数化提出运营隧道三维建模方案，实现三维模型与多级预警制度的集成，实现监测预警的可视化，为运营隧道结构健康监测系统设计、传输方案选取、监测量预警分析与预警可视化方向提供思路。     

基于光纤传感的地铁隧道沉降安全预测

研究了基于光纤光栅位移传感器的地铁隧道沉降安全预测方法,利用光纤光栅传感系统对地铁隧道沉降数据进行在线监测,并结合BP神经网络算法对数据进行分析,能够准确而有效地预测地铁隧道的沉降发展趋势。在地铁的长期营运过程中,系统可为地铁隧道的运行环境状态提供及时的预警信息和安全建议。     

自动化监测技术在隧道施工安全预警中的应用

通过自动化实时监测技术对公路隧道施工过程中各监测区域的形变量数据实时监测,并结合施工现象和预警方法,对监测数据的变化、突变等进行识别,针对异常监测数据及时分析和安全预警,从而减少或避免工程灾害所带来的损失。以湖南益阳滨江路隧道为依托,采用自动化实时监测预警技术,对隧道现场施工区域的围岩、初衬、边坡以及周边建筑物的变形开展监控量测,辨识监测数据的异常变化及其发展趋势。从监测结果可知,基于该自动化监测预警方法对异常监测数据所对应的监测位置发出安全预警准确可靠,从而保障隧道施工安全。     

蔡家嘉陵江特大桥长期健康监测系统的设计及实施

基于蔡家嘉陵江特大桥工程基础,结合现代化的传感技术和自动远程监控技术,提出基于结构健康评价模型的桥梁长期健康监测系统,研究其各个子模块的集成方案及协同工作。该系统对桥梁结构状态进行长期实时监测与评估,能够在恶劣天气、混乱交通及出现紊乱的运营状态时及时地发出预警信号。通过该系统在蔡家嘉陵江特大桥中的运行实践证明:该系统功能完备、可靠性高,可为桥梁维护、维修与管理决策提供依据。     

安定高速公路结构群健康监测平台设计

正在江西建设的安定高速公路沿线包含55座桥梁、2条隧道和100多个边坡,总长度51.595km。对于这样庞大而复杂的高速公路结构群,单一桥梁、隧道、边坡健康监测系统之间缺乏沟通与整合、容易形成"信息孤岛"、无法为整体安全管理提供方便。安定高速公路结构群健康监测平台以沿线桥梁、隧道、边坡结构群为对象,应用现代传感、网络通信、云计算等信息技术,结合现代结构健康监测技术,基于强大的安心云软件,实现整条高速公路结构群在云平台上实时在线显示安全状态,是一种全新的区域性平台管理模式。     

结构健康监测系统与巡检养护管理系统在青岛海湾大桥上的一体化设计

正在中国山东省建设的青岛海湾大桥包含一座双塔双柱钢箱梁斜拉桥、一座独塔双柱钢箱梁斜拉桥和一座独塔自锚式钢箱梁悬索桥,主线全长28.880 km.对于这样庞大而复杂的大型桥梁结构体系,传统的桥梁巡检养护方法难以精确有效地检测和识别大桥内各构件的结构健康变化状况.随着现代传感、网络通讯、信号分析与处理、数据管理、知识挖掘、结构分析等领域技术的发展和成熟,综合了这些技术的结构健康监测系统实现了指导结构的运营管理,验证设计假设和参数,预警异常荷载响应损伤,评估结构的性能与安全,纠正更新结构设计标准等功能.青岛海湾大桥的运营期结构监测巡检养护管理系统,包含自动化数据采集系统、基于半自动化人工巡检的养护管理系统、构件评级系统和损伤预警状态评估系统,以大桥结构为平台,有机结合结构健康监测系统与巡检养护管理系统,结构健康监测为巡检养护管理提供目标和依据,巡检养护管理给结构健康监测作补充和完善,一体化的设计最大限度地保证大桥安全运营,延长大桥使用寿命.     

桥梁健康监测技术研究现状及展望

为进一步推进桥梁健康监测技术的发展,保障桥梁运营安全,依据近20年国内外桥梁健康监测（BHM）领域的学术研究现状,总结了BHM在系统及适用性、结构损伤监测算法、监测数据预处理、损伤结构安全预警及数字孪生技术方面取得的最新进展,确定BHM技术目前的研究热点和未来的发展方向。综合分析表明：在BHM系统及适用性方面,研究结构响应参数与健康指标的关联机制,研发长寿命非接触自动采集的智能传感装置,建立针对多源数据采集、传输、存储、分析、评价、预警于一体的自动化、网络化、智能化综合系统是重点研发方向;在结构损伤监测算法方面,设置针对异质场景的不同人工神经网络及修正方法选择建议集,针对多源信息流构建基于数据驱动与模型修正实时交互的多层级耦合智能算法是主要研究热点;在监测数据预处理方面,进一步研发基于深度学习的多源异构数据融合方法,建立复杂环境影响下的损伤结构动态信号提取算法,实现结构监测数据的精准分离是未来研究的热点;在损伤结构安全预警方面,研究重心集中于预警指标和预警体系的建立以及基于可靠度理论与监测数据的常规损伤安全评估,以结构监测数据反映总体力学行为并结合局部损伤的智能检测信息进行服役性能评价是未来的主要发展方向;数字孪生技术在BHM中尚属起步,将数字孪生技术融入多层级复合算法,建立结构多源异构大数据智能融合机制,形成数字联通、实时互动的智能化桥梁运维监测体系是重要发展方向。     

基于光纤温度传感的高速公路隧道机电设备监测

将光纤温度传感技术应用于高速公路隧道内机电设备的温度状态监测,具有安全实时的技术优势。为解决隧道内机电设备散热易触发系统误报的问题,优化温度监测系统的运行效果,对高速公路隧道内温度场特点进行分析,针对性地设计信号分析和异常事件识别判断方法。经过多次现场模拟异常升温测试和长期的运行核实检验效果表明,光纤温度传感系统能够对高速公路隧道内机电设备的异常升温和突发火灾等情况进行及时有效地监测和定位。     

电力隧道实时健康监测系统设计与实测分析

电力隧道一般修建于城市的主干道及中心区,周边开发强度大,电力隧道在运营期容易受到近距离施工扰动影响,产生沉降与裂缝,严重危害到电力隧道的运营安全。通过对上海市已建的17条电力隧道进行现场调查,对电力隧道病害的现状及原因进行统计分析,提出将隧道纵向不均匀沉降、接头张开量以及结构裂缝变化量作为电力隧道运营期的监测目标。针对上海电力隧道现有的三种不同结构类型(盾构,顶管,明挖)和电力设施安全运行要求,设计了电力隧道实时健康监测系统,实现了监测数据自动采集和数据管理。在杨高中路电力隧道进行了系统的安装并实施了长期监测,并对现场实测数据进行分析。结果表明,设计的监测系统运行良好,监测数据灵敏可靠,能够帮助管理人员对周边施工做出及时反应,可以实时准确的评估结构安全状态。     

中小跨径桥梁结构安全状态评估研究

针对目前中小跨径桥梁健康监测系统及结构安全状态评估相关研究不足的情况,以万埠大桥为工程背景,通过安装在桥梁结构上的健康监测系统获得实时监测数据,对桥梁结构应变及倾角数据进行分析处理。基于统计学原理,采用损伤预警理论中的无模型指标训练法对万埠大桥进行安全状态评估,通过该法计算得到桥梁结构应变及倾角值的安全阈值,将监测系统实时监测数据与安全阈值进行对比,评估桥梁安全状态,为桥梁管养部门管理决策提供依据,也为今后中小跨径桥梁安全评估提供实例借鉴。     

光纤感测技术在轨道交通运营线路中的应用

为解决城市轨道交通工程在施工和后期运营过程中隧道差异沉降、结构变形、基坑渗水与失稳及周边建筑物变形等安全问题。依托宁波市轨道交通运1 号运营线,采用分布式光纤传感技术实现长距离隧道的管片变形和差异沉降监测,利用布拉格光纤光栅技术实现了隧道断面和结构变形自动化监测,结果显示监测段隧道变形较小,较为稳定。项目的成功实施,证明了光纤传感技术在轨道交通工程结构监测中的有效性,具有广泛的应用和推广价值。     

热点回溯

正我国开展首次"智能高铁"综合试验自今年3月初至9月底,中国铁路总公司在北京至沈阳高铁辽宁段全面启动"高速铁路智能关键技术综合试验",这也是我国首次开展"智能高铁"试验。试验成果将为京张高铁、京雄城际等智能铁路建设提供技术支撑。此次综合试验,是铁路总公司认真贯彻落实党的十九大关于科技强国、交通强国战略部署     

红谷隧道沉管段间相对沉降位移自动化监测系统研究与应用

对压差传感技术应用到沉降位移监测进行了误差理论研究,发现误差影响因素主要有压强传递介质密度的温度变化率、测点与基点的高差和温度,结合上述3个变量建立了误差公式;然后,通过户外试验证明了基于压差传感技术的沉降位移自动化监测系统的可行性以及误差公式的正确性,同时以红谷隧道管段间相对沉降位移监测数据系统误差控制在±0.5mm内为例,反演出自动化监测系统中需要把测点间的竖向相对位置控制在18 mm;通过对红谷隧道管段间相对位移沉降的实时连续监测数据进行分析,与人工数据基本吻合。     

分布式光纤技术在隧道变形监测中的应用

目前,隧道的安全服役离不开安全监测和预警,分布式光纤技术为隧道的安全运营提供一种全新的技术保障手段。为解决隧道的差异性沉降监测难题,从实验室内光纤轴向拉伸监测变形和Z字形布线方式监测差异沉降的原理及其在某隧道内的应用效果2个方面,阐述分布式光纤监测技术在隧道工程中的应用。无论室内的等级光纤拉伸和还是Z字形布线方式,位移和应变的对应关系都呈现出良好的线性比例关系,为工程实际应用提供理论依据。从工程监测结果来看,分布式定点应变感测光缆能实现对管片接缝变形的准确定位和毫米级接缝宽度感知,Z字形光缆布设方式也能对隧道内管片差异沉降实现精准感知,充分体现分布式光纤监测技术在隧道结构健康监测中的鲜明优势。     

基于光纤传感网络的桥梁实时监测系统研究

桥梁实时监测系统采用可进行长期稳定监测的光纤传感器,并结合多种光纤传感技术,部署传感器网络式分布结构,实现点面结合的实时监测模式。本系统建立了实用的安全评估及预警系统,模拟实时监测系统实际工作状态。应用结果评估表明:系统具有动态、静态数据综合采集的特点,且能实现数据自动采集、传输、存储、统计分析、远程监控与报警等功能,提高了综合监测效率,基本满足大跨度桥实时监测需求。     

武汉理工光科股份有限公司

正面向交通安全监测领域的光纤传感技术光纤传感:以光波为载体、光纤为媒介,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术,广泛应用于易燃易爆、空间受限制、强电磁场干扰等恶劣工况;服务四大领域:隧道火灾安全监测桥梁结构健康监测大型装备安全监测高速铁路防灾监测核心技术:光纤敏感材料关键器件智能仪表传感系统     

分布式光纤传感技术在地铁隧道振动监测中的应用

针对目前地铁隧道振动状态缺乏连续实时监测方法的问题,提出利用分布式光纤传感技术对地铁隧道运营过程中的振动状态进行监测。传感系统可以对隧道内列车行驶的异常振动情况进行实时监测,同时探测地铁引起的环境振动噪声,并且准确判别出异常振动信号,同时保证极低的误报率。监测方式具有良好的连续性和实时性,而且成本低,布设方便,利于实际工程应用。     

武汉理工光科股份有限公司

<正>面向交通安全监测领域的光纤传感技术光纤传感:以光波为载体、光纤为媒介,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术,广泛应用于易燃易爆、空间受限制、强电磁场干扰等恶劣工况;服务四大领域:隧道火灾安全监测桥梁结构健康监测大型装备安全监测高速铁路防灾监测核心技术:光纤敏感材料关键器件智能仪表传感系统隧道火灾安全监测技术:解决了长距离无中继的隧道火灾监测的难题,相关技术和成果获国家技术发明二等奖和公安部科技进步一等奖,产品被交通部列为重点成果推广目录,累计应用里程超过7 000 km。     

异型系杆拱桥结构运营期间健康监测系统研究

根据异型钢管混凝土拱桥结构特点和养护管理的需求,提出了基于自动化光纤光栅传感监测系统与人工巡检系统相结合的综合监测策略.根据异型钢管拱桥构件在结构安全中的重要性和易损性确定了监测内容,重点对于大桥关键受力区——拱脚倒三角区进行了有限元分析,在此基础上进行了FBG等传感器布置,对于大桥运营结构预警与评估实施方法等进行了探讨.在结构监测、预警与安全评估方面,提出了以“结构第一传力体系静力特点为主、动力特点为辅”的结构安全状态预警与安全评估方法,提升了评估技术的实用性和可靠性,为进行大桥结构状态识别、结构的承载力评估与结构安全评估等进一步工作奠定了基础.