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公路桥梁健康数据实时采集与综合分析平台罗明

发表时间：2020/7/27 来源：《基层建设》2020年第9期作者：罗明

[导读] 摘要：随着高速公路桥梁健康数据研究的深入与系统的实施，逐步为管理部门与检测数据中心搭建了一个共享的管理平台,有助于突破传统的高速公路桥梁养护检测的管理方法，形成对所有高速公路桥梁、桥梁结构物的全生命周期的监测与管控，提高营运高速公路桥梁、桥梁养护管理效率和水平，并且由于引进了地理信息系统，将使管理更具效率、更便捷。

        天津市交通运输基础设施养护服务中心天津市 300201
        摘要：随着高速公路桥梁健康数据研究的深入与系统的实施，逐步为管理部门与检测数据中心搭建了一个共享的管理平台,有助于突破传统的高速公路桥梁养护检测的管理方法，形成对所有高速公路桥梁、桥梁结构物的全生命周期的监测与管控，提高营运高速公路桥梁、桥梁养护管理效率和水平，并且由于引进了地理信息系统，将使管理更具效率、更便捷。
        关键字：桥梁；健康数据；实时采集；综合分析
        1高速公路桥梁健康数据集中管理体系与集成方法
        高速公路桥梁健康数据实时采集与综合分析平台研究，除秉承以往信息管理系统的功能，还集成了大数据、云平台以及其它先进的信息技术，具备强大的空间数据处理、管理及分析能力。高速公路桥梁健康数据管理体系通过整合健康检测数据来源、数据类型、数据形成及应用方法，针对设计、施工、养护、检测、监测等资料信息和动态数据，建立一套统一的高速公路健康数据管理标准。主要研究内容有以下几点：（1）建立健康数据库（包含健康监测数据与检测数据）设计思路。（2）提出健康数据库的基本结构。（3）建立多桥梁数据集中管理方法。（4）研究数据管理运行方法与数据自查，保证数据库数据的实时性与准确性。
        在管理体系研究基础上，研究完成高速公路桥梁健康数据集成方法，包括数据中心实现健康数据采集服务及数据库。完成测点、空气温湿度、结构温度、挠度、应变、裂缝、位移、索力、能见度、风速、风向、震动信息的数据处理，可为后期桥梁数据的综合利用、性能评价、理论研究提供有效依据。
        2桥梁实时监测与数据集成展示应用
        2.1实时监测涉及的数据收集信息平台
        数据采集分析信息平台研究是基于软硬件建设，建立桥梁健康监测数据中心，通过互联网或无线网络，将已建立桥梁健康监测系统的数据汇总，从而逬行科学而规范的数据统一存储和管理，并在统一的信息管理平台上进行实时数据分析、处理和展示，评估各桥梁结构工作状态。
        2.2信息平台数据分析处理技术
        平台的主要功能在于对其健康监测数据进行实时传输、实时显示，通过数据分析处理，对各桥梁的结构运营健康状态进行评估。核心的数据处理技术包括索力识别技术、桥梁工作状态下的动力特性监测技术、预警技术和数据功能集成技术"。
        3多标准技术状况评定应用
        为了研究适合营运高速公路桥梁健康状况的评定方法和规范，对营运高速公路桥梁的健康情况做出定量和定性的评价，需根据健康状况采取合适的养护处理办法。技术状况反映了桥梁健康现状等级，用以评判高速公路桥梁存在的缺损状况，进而通过缺损状况研究高速公路桥梁退化的原因，有针对性地确定维护方案，以保障桥梁的安全运营。另外，根据技术状况评定结果确定当前最紧迫的维修任务，将养护资源分配最优化，确保高速公路营运安全的同时将资源用在刀刃上。桥梁技术状况评定可根据《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004)、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)、《城市桥梁养护技术标准》(CJJ99-2017)等多标准明确具体技术状况评定的方法、公式、参数等。
        4数据自动生成检测报告方法
        平台研究是通过大量的传感器实时采集，通过互联网或无线网络将已建立的桥梁健康监测系统传输储存GB级数据，进行科学而规范的数据统一存储和管理,同时对GB级报告原始文件进行处理分析并自动生成公路、桥梁等检测、监测报告，要求报告生成最大响应时间不大于30秒,便于在统一的信息管理平台上随时调取并展示，同时评估各桥梁结构工作状态，为养护工作提供相应指导。
        5重点病害跟踪监测
        5.1病害数据的整理
        为了保障高速公路桥梁良好技术扶态，建立一个全面、智能的桥梁健康监测系统成为目前高速公路管养部门的迫切需求，有助于各级桥梁管理部门对现有桥梁进行有效的监测检查、技术状况评估、结构退化预测、合理的养护维修计划制打等。通过设计、施工、养护、检测、监测等资料信息和动态数据，对重点病害(如下挠、裂缝)进行过程跟踪，全面掌握检测和修建细节，逐步实现桥梁状态评估、损伤诊断和预警预报功能，适时提出具有针对性的、合理化的养护建议。选取大桥的裂缝、索力、挠度、裂缝等检测参数进行重点病害跟踪监测硏究。硏究内容包括以下五点。

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        (1)结合健康监测数据与桥梁检测数据，确定需要重点关注的病害位置与数量。
        (2)针对监测的重点病害确餓测方法与表征瓣。
        (3)研究实时对比分析，对比分析的数据包括监测系统单参数阈值、理论设计值、历史数据和同种结构专家经验值。
        (4)研究实时监测及定检数据之间的相关性。
        (5)数据监控及预警，告警管理负责判断传感器阈值变化，超过阈值设置时，触发告警，监控系统安全状况，发送告警通知。可通过此功能，第一时间对隐患进行排查、处理，提高结构物检测效率。对于告警处理，可以单独进行，也可以批量确认。
        5.2病害数据的分析
        (1)常发病害分析：通过对所有病害数据进行分析，按构件分析出每类病害的数量，得出每类构件的常发病害，从而为后面的常发病害养护知识库提供数据支持。
        (2)区域病害分析：分析各行政区域的病害数据差异性，建立起相对应的桥梁健康评价分析模型与预测分析模型，提供科学的决策支持信息，提高养护的针对性，从而优化资源分配，降低养护成本。
        (3)重要病害分析：按照桥梁结构特性，对影响桥梁结构的重要构件进行分析，如上部承重构件的裂缝和下挠病害、桥墩的空心、桥面铺装的桥头剧k车等等，分析重要病害比例，从而能够主次分明地开展好养护工作。
        5.3常发病害养护知识库
        通过对全体病害数据进行分析，得到各类构件的常发病害，从而建立常发病害养护知识库，收集常发病害养护知识，包括养护周期、养护措施等信息。知识库在建立初期可以录入常发病害养护知识，后期根据养护需要可以由专人负责收集录入各类病害的养护知识，进而不断完善养护知识库有关内容，以便更好地辅助养护决策。
        6应用软件分析
        应用软件是以验证课题研究内容为目的进行开发的软件，是对课题研究中结构物身份编码、结构物构件编码、结构物病害编码、结构物静态数据、结构物动态数据、结构物健康评分多指标及方法、综合展示等研究成果进行验证。
        6.1总体架构
        根据项目特点，应用平台釆用Netframework4.0+sqlserver2008平台开发工具开发，建立基于B/S应用体系架构的桥隧动态健康信息管理系统，实现数据中心、营运管理单位统一访问叫桥隧系统通过配置防火墙IP端口映射的方式为营运管理单位用户统一提供内外网访问，用户可以根据需要选择使用。
        6.2网络架构
        系统采用B/S应用体系架构进行搭建，在数据中心机房内网服务器上发布应用服务，供内网用户进行访问。系统部署在数据中心机房内网，包括2台应用服务器、1台GIS服务器及1台磁盘阵列，应用软件部署在2台应用服务器上，并对服务器做了双机热备份处理。
        前期网络内部子网之间是通过防火墙映射实现不同子网间的数据访问，系统正式投入使用后，来自不同子网的访问量会聚增，会使现有防火墙压力过大，另外，后期系统可能需要部署在外网环境，外网用户的访问也会增加防火墙的工作压力，因此，需要对防火墙做冗余配置，以保证数据访问的稳定性和可靠性。
        结束语：
        通过深入研究分析桥梁动态健康信息管理的系统需求以及检测养护的管理模式，实现营运桥梁基础信息、结构资料、档案数据、检测记录、修建记录及报表统计的统一管理，并建立健全的决策分析体制以及技术状况评定机制，以提高营运高速公路桥梁检测养护的管理水平、延长桥梁使用寿命、提升营运高速公路的整体茹。
        参考文献：
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        [2]朱仕村，张宇峰，张立涛,朱晓文，胡云拝.面向长大桥梁结构健康监测物联冋的云计算现代交通技术-2011(1).
        [3]蒋王清，周震，薛志釋.浅谈桥梁管理系统卩、科学之友-2009(3).