【桥梁轻量化监测】桥梁轻量化监测之环境载荷监测

一、监测布点

1．传感器布设原则应遵循如下原则:

（1）选择的位置能尽可能全面地、精确地获取结构参数的信息；

（2）所选择的位置有较好的抗噪声干扰性能；

（3）布设数量和位置，应根据结构计算分析结果，选择关键截面和部位布设；

（4）能够通过合理添加测点对感兴趣的部分模态进行数据重点采集；

（5）所选的位置测得的响应对结构参数的变化较为敏感；

（6）宜布置在结构响应最不利位置或已损伤位置；

（7）方便安装和更换传感器；

（8）尽量减少信号的传输距离。

2．桥梁环境载荷监测测点布设：

（1）风荷载监测宜采用三向超声风速仪或机械式风速仪，且应符合下列规定：

1)处于台风区域的桥梁和跨度较大的桥梁，宜选择三向超声风速仪；

2)风速仪量程应大于根据设计风速换算的安装位置的风速；

3)风速仪宜在桥面梁侧和塔顶布设，安装位置应使其能够监测自由场风速；

4)风速仪风向监测精度不宜低于 1°，风向分辨率不宜低于 0.1°。风速检测精度不宜低于0.3m/s，风速分辨率不宜低于 0.1m/s。

5)风速仪宜安装在专用钢结构支架上，且安全得到保证。

（2）温度监测应符合下列规定：

1)温度传感器应根据截面温度梯度及结构体系整体升、降温和空间分布，通过有限元模拟或参考相关桥梁设计规范确定布设位置；

2)应在主梁跨中截面、桥塔、拱圈等关键构件布设温度传感器，测量温度场；

3)温度传感器的布设位置应避免太阳直射和传感器直接受力部位；

4)温度传感器的布设位置宜与施工监控、应变温度补偿传感器共享；

5)温度传感器的监测精度不宜低于0.2℃，测量分辨率不宜低于0.1℃；

6)温度监测宜选择热电偶温度传感器、热电阻温度传感器或光纤光栅温度传感器，设备类型的选择应考虑监测构件、部位的特殊性、以及应变传感器的选型后综合确定。

（3）湿度监测应符合下列规定：

1)桥梁湿度检测器宜布设在结构内外湿度变化较大和对湿度敏感的构件内外部；

2)大型桥梁关键钢构件上应布设湿度监测点。对斜拉桥，宜在斜拉索的锚头、箱梁内外布设；对悬索桥，宜在箱梁内外布设；

3)湿度计监测范围宜选择 0-100%RH；湿度监测精度不宜低于3%RH；

4)湿度传感器宜选择毛发湿度计、干湿球湿度计、氯化锂湿度计、电阻电容湿度计、电解湿度计，也可选择其他可靠的湿度计；应考虑监测构件、部位的特殊性后综合选择，且应固定在结构构件内外表面；【《桥梁结构健康监测系统设计规范DB32_T35622019江苏》】

二、数据采集与传输

1．根据桥梁感知方法、传感器数量和测点位置分布，数据采集模式可采用基于微处理器的一体化采集或基于边缘网关的汇聚化采集。

（1）一体化采集流程：传感器输出信号经微处理器处理后，通过通信模块直接与应用层对接；

（2）汇聚化采集流程：通过边缘网关支持的各种物联接口，连接各种传感器和终端，采用内置的程序算法，将处理后的数据统一上传至应用层；

2．数据采集与传输系统应具备自动采集和远程传输功能，并可实现远程配置和调整；

3．数据采集宜选用连续采集，必要时可选用触发采集、定时采集等方式，采样频率应满足实时报警、数据应用的要求。

4．数据采集模块的功能设计应满足以下要求：

（1）在无人值守条件下能连续采集数据；

（2）支持数据实时同步采集；

（3）数据采集程序具有自动缓存和断点续传功能；

（4）具有故障自诊断和重启功能；

（5）具有远程控制功能，可按需设定数据采集时间；

（6）具备完善的日志记录功能，能够记录常见系统运行故障。

5．数据传输模块的功能设计满足以下要求：

（1）应保障数据传输的一致性、完整性、可靠性和安全性要求；

（2）可采用有线、无线或者两者相结合的方式；

（3）宜采用物联网传输协议(常见的如 HTTP、MQTT、LwM2M等)进行数据传输，对于触发采集的设备，应定时发送设备状态信息。

（4）通过公网传输监测数据时应使用国家密码管理部门批准使用的算法进行加密传输。

三、设备选型

YT-QX-01 一体化气象站是一款户外采集雨量、风速、风向、温湿度、PM2.5、噪音、大气压、光照度、太阳总辐射、蒸发量等多种数据的设备，使用太阳能供电，内置免维护蓄电池，可用于野外监测、森林防火、山洪监测等场景。