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.     

桥梁健康监测在线预警指标研究

为了及时发现结构异常、保障桥梁安全运营,以新光大桥健康监测系统为背景,提出了"多指标两级预警"的在线结构预警体系,确定了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对承载能力利用率、年疲劳损伤度、疲劳车辆荷载、跨中竖向变形及固有频率变化率等预警指标进行了研究。提出了基于实测静应力的应力分离方法并计算了构件的承载能力利用率,利用实测法计算了构件的年疲劳损伤度,同时进行其他预警指标的计算。结果表明,在当前荷载作用下新光大桥构件的承载能力利用率较低,构件承受活载能力的富余程度较高,年疲劳损伤度微小,其他预警指标的结果亦正常,满足使用要求。所提出的预警体系已成功应用于新光大桥长期健康监测,该体系可及时发现结构异常,对保障桥梁安全运营具有较大的实用价值。     

东海大桥交通异常事件识别应用研究

借助人工智能、物联网、云计算等技术在东海大桥的应用,实现了对交通异常事件的智慧巡检与监测。利用现有路侧监控视频和巡检视频,基于人工智能算法,对交通异常事件影响行车安全的问题及时识别,并通过智慧检测系统报警。系统结合二三维一体化模型,实现对病害及异常事件的快速定位,辅助后续处置流程,提高处置效率。     

基于事件检测的隧道安全预警系统的设计和应用

以广东省多条高速公路隧道交通事故的调研资料为基础,通过事故分析,结合各路段机电系统现状,提出针对隧道洞口附近交通管制的对策。从系统功能、设备布设和安全预案等方面,设计了高速公路隧道安全预警系统,并在从莞高速公路隧道中应用。该系统由信息采集、信息处理、信息发布三个主要模块以及辅助联动系统构成,可实现隧道区段营运状况监测、紧急状况预警、应急事件处置,从而确保行车安全。     

基于敏感水体环境风险防范的桥面径流收集处理系统应用研究

在分析现有跨敏感水体桥面径流收集处理系统建设现状及存在问题的基础上,以南方某高速公路大桥桥面径流收集处理系统设计建设为依托,提出了由桥梁危险品运输车辆事故监控系统、气象监测预警系统、径流收集管道系统、危险品泄漏应急收集和雨水径流收集处理系统等4部分组成的,基于危险品运输事故防控的桥面径流收集和应急处理系统。研究表明,该系统兼具跨敏感水体桥面径流雨水的日常收集处理和危险品运输车辆事故后对泄漏危险品及其稀释液进行应急收集的功能,能够保护敏感水体安全,减小桥面径流直接排放对敏感水体水质的影响。     

船舶航行交通事件实时检测技术研究现状与展望

船舶航行交通事件检测依赖基于历史数据的离线检测方法, 检测模型适用性差, 难以满足监管人员的实时监测需求。通过分析船舶异常行为检测、航行事故检测等现有交通事件检测技术, 可以发现: 在数据层面, 监测数据来源单一、环境信息缺失; 在方法层面, 基于统计、风险评估等经典模型的事件监测方法效率高但准确性低, 基于神经网络、图像识别等机器学习的检测方法准确性高但效率低; 多源数据融合、多项技术结合的交通事件检测方法成为实时检测方法的发展趋势。在此基础上, 梳理了实时船舶航行交通事件检测的3项关键技术: (1)海事大数据技术: 高效处理船舶运动数据和航行环境数据, 统一多源异构数据结构标准, 降低数据源单一造成的事件误报率; (2)船舶行为动态建模技术: 利用知识图谱等技术融合船舶航行情境信息, 在不同船舶运动环境下利用深度学习、语义关联、图神经网络等方法构建不同的船舶行为模型, 提高检测准确性; (3)实时分析和可视化技术: 结合平行系统进行虚实系统间信息传递, 定性分析检测结果, 实时显示检测全过程, 提升监管过程中的人机交互效率。然后, 提出了包括数据采集、后台服务和客户端应用3个功能模块的交通事件平行检测系统; 该系统具备实时接收并处理船舶航行数据、分析并预测交通状态、动态检测并预警交通事件和仿真结果展示等功能。从数据融合、交通状态感知和交通虚实映射3个方面, 展望了面向海事监测实务的实时检测技术发展方向。      

东海大桥桥梁健康监测系统监测实例分析

该文通过东海大桥健康监测系统2007年监测到的两个异常震动信号案例,将大桥桥塔的疑似周期性变形震动和受外力撞击震动进行对比分析,试图从中找出规律性的信息,丰富、积累大桥健康监测系统应用的实践经验,以便迅速及时地处置可能危及大桥结构安全的紧急事件。     

国家高速公路安全和服务技术开发与工程应用示范综述——课题三成果综述

针对高速公路重特大事故多发、事故致死率高等安全问题,从主动安全、防护安全、安全交通管理、路网监管与服务等层面,开展关键技术研究、软硬件研发.运用实验科学方法开发了吸能式安全防护设施,应用传感网技术和交通流控制理论研发了高速公路安全管理系统及监测设备,运用管理集成技术,研发了高速公路安全信息服务走廊以及路网监测评估与预警模型及系统.示范工程应用结果表明,亿车km事故率和死亡率降幅分别大于30%和60%,事故致死率降幅30%以上.      

基于车路协同的高速公路车辆碰撞预警模型

为了预防和减少高速公路碰撞事故的发生,及时向高速公路一定范围内的相关车辆提供事故预警信息,提出了一种基于车路协同的高速公路车辆碰撞事故预警模型。首先,基于4G和DSRC通信网络构建了高速公路通信场景与事故预警框架。其次,建立了高速公路环境下双车道两车相撞的事故场景,分析了车辆在高速行驶时发生碰撞的动机以及可能发生的碰撞事故类型。最后,分析了追尾碰撞与侧向碰撞发生之前两车在横向和纵向两个方向接近的全过程,探索两种碰撞事故发生的内在规律,建立潜在碰撞事故判定规则,并基于车路协同技术建立了以时间、位置、速度、车间距以及制动距离为参数的车辆追尾碰撞预警模型与车辆侧向碰撞预警模型。针对实车场地试验对碰撞事故测试成本高难度大等问题,基于Veins仿真平台搭建了具备4G和DSRC异构通信网络环境的高速公路车联网仿真场景,对两种事故预警模型的性能进行测试。测试结果表明,在车速低于120 km/h的情况下,通过潜在碰撞事故判定得到预警结果,并给相关车辆发送事故预警消息广播,能有效避免追尾碰撞和侧向碰撞的发生。     

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.     

山区高速公路隧道交通异常事件预警、检测与管理系统设计

分析了山区高速公路隧道交通的特点,给出了山区高速公路隧道交通异常事件的分类,提出了隧道交通异常事件预警、检测与管理系统设计方案,旨在降低山区高速公路隧道交通异常事件发生机率和破坏性.通过分析该系统的功能要求,进而建立了系统的框架结构和系统功能模块,讨论了各功能模块的实施策略,最后对系统监控管理模式进行了方案比选.     

基于BIM的桥梁结构健康监测运营技术应用探究

依托云南省玉溪市新平县峨德河大桥、华宁县天生桥6号桥和婆兮大桥,构建基于BIM的桥梁结构健康监测运营管理系统平台,整合桥梁竣工档案、桥梁评定和结构健康监测长期跟踪信息,将桥梁全生命周期运行维护数据标准化与融合,通过BIM模型进行三维可视化分析、展示、预警和预测,大大提高桥梁结构健康监测精准度和管理水平,深化BIM技术在桥梁养护工程中的应用,提高公路桥梁运营养护决策优化的科学性和智能化水平,支撑桥梁综合性能的提升。     

应用云平台远程诊断胎压故障方案

汽车高度电气化和智能化的发展使主动安全系统越来越受到消费者的关注并重视,胎压监测系统作为一项主动安全预警技术,既能监测车辆轮胎气压和温度等参数,又能通过仪表胎压监测指示灯报警来提示驾驶员采取相应措施,降低事故发生的可能性。但车辆行车时胎压监测指示灯会偶发点亮,但又不完全是因为爆胎、漏气、胎压值异常等常见故障导致,若无法立即查到故障原因并解决,则会有交通事故的隐患,故及时排查出胎压监测指示灯点亮原因非常重要。考虑到现场排查故障车辆的局限性,在时间和空间上往往无法快速响应用户的需求,本文通过介绍云平台远程诊断排查方案来分析故障原因,可快速响应并满足用户需求。     

湖北石首长江公路大桥结构健康监测系统设计研究

介绍了湖北石首长江公路大桥结构健康监测系统的总体构架与各子系统。详细介绍了自动化传感子系统的测点总体布置及数据采集传输控制的具体功能实现,提出了基于电子化信息化的巡检养护软件系统,建立移动端巡检APP用以巡检,在结构预警及安全评估系统中以钢箱梁疲劳和动力分析为例提出了具体的评估内容及算法。与其他国内外监测系统相比,石首大桥监测系统整合了电子化人工巡检系统,进行了标准化知识库的建立,并基于此开发了移动端巡检APP,是该系统的创新性成果,为日后大跨度桥梁监测系统的构建提供了经验。     

新疆果子沟大桥结构健康监测系统综述

文章主要介绍新疆果子沟大桥结构健康监测系统的设计思路。系统包括传感器系统、数据采集系统、数据处理与控制系统及评估系统。其中评估系统是整个健康监测系统的核心,包括红线预警、桥梁承载能力评估和详细评估。     

基于物联网的南沙大桥坭洲水道桥主缆架设技术

南沙大桥坭洲水道桥为(658+1 688+522) m双跨钢箱梁悬索桥,主缆采用预制平行钢丝索股(PPWS)法架设。结合主缆及索股特点,通过优化牵引系统布置和改进快拆悬挂装置、背索后锚头快拆式拽拉器、自锁紧式握索器等索股架设装置,提高了索股架设工效及质量。基于物联网技术,研发了包含索股牵引实时监控系统及索股调整实时监测计算系统的索股架设智能化监控系统,索股牵引实时监控系统对索股牵引过程进行多维度监测、追踪和预警;索股调整实时监测计算系统快速监测并联合索股温度场及高差传感器数据,计算索股垂度及调整量,系统化生成并发送索股调整指令。索股架设智能化监控系统初步实现了悬索桥索股架设牵引的智能化监控,有效保证了主缆架设过程中索股的安装质量及成缆质量。     

东江大桥健康监测系统设计

从桥梁健康监测系统的意义引出了东江大桥健康监测系统建立的目的,概述了东江大桥健康监测系统的整体框架,详细介绍了东江大桥的传感器布置方案、分层次的数据采集传输结构以及基于数据挖掘理论的数据处理与控制技术。结合东江大桥的结构特点开发了基于分布式异构数据库的数据管理系统、基于C/S及B/S架构的开放式人工巡检养护管理系统、自动化与人工相结合的综合预警体系,同时介绍了系统的用户界面以及视频监控等子系统的设计,最后总结了系统的运营情况。     

基于多参量光纤传感技术的京雄城际隧道形位感测系统应用研究

京雄城际铁路机场隧道面临不均匀沉降以及地面异常入侵等风险,为了更加迅速、直观地了解隧道结构全生命周期的安全及健康状态,需要对其进行实时在线监测。将光纤传感技术应用于京雄城际隧道的结构健康监测工作中,先结合BIM技术对高铁隧道的分层沉降、衬砌环向应变、渗漏水、火灾、异常侵入、变形缝变形等多参量开展智能化、高精度监测技术研究;再结合相应评估指标与预警阈值构建基于多参量传感技术的高速铁路隧道形位感测管理平台展示系统。该系统集数据采集、监测预警、安全评估以及可视化展示于一体,能够实时反映隧道所处的安全状况,为高铁隧道安全运营提供有力保障,并为"智能京雄"工程提供强有利的技术支撑。     

基于物联网技术的车辆超载远程监测系统设计与实现

基于动态称重技术设计开发了车辆数据采集系统与车辆超载分级预警管理系统,通过物联网技术使各个系统相互紧密结合,建立了车辆超载远程监测系统,对车辆营运情况进行实时在线监测。该系统具有远程实时在线监测、超载状态分级预警、车辆超载执法管理、交通数据统计分析和超载历史信息查询等功能,可自动识别超载车辆并记录相关车辆荷载信息,对车辆超载情况及时发布消息进行分级预警,形成独立的数据库文件,为路政部门执法提供依据。实践应用表明:该监测系统可用于治理公路超载运输现象,对提高公路交通运输的智能化管理水平具有积极的推动作用。     

汕头礐石大桥防撞预警系统设计

为避免人为失误因素导致船撞大桥的事故发生,提出了汕头礐石大桥防撞预警系统设计方案.系统主要由前端服务单元、热成像仪、视频监控单元以及软件功能等组成.通过前端服务单元将现场数据传输到服务器,供业主单位或海事部门查询控制;通过热成像仪可监测通航船舶的超高以及偏航情况;通过视频监控单元管理人员可通过控制云台和调焦,对航道进行...