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摘要：通过对桥梁监测的必要性以及桥梁监测的现状出发，分析了监测平台在桥梁监测中的优势，并通过实际案例说明了监测平台的方便性和实用性，旨在为目前或将要开展的桥梁监测工作提供借鉴。
关键词：桥梁；监测；平台；知物云
1 桥梁健康监测产生的背景
桥梁结构在交通运输中地位和作用非常突出，其投资规模和社会经济影响巨大。然而受恶劣环境、超龄服役以及超载等影响，安全事故时有发生，目前我国桥梁数量已经突破 100 万座，调查显示，接近 1 ／3 的桥梁存在缺陷或者病害，因此，需要必要的措施以确保桥梁的安全，既有的桥梁检测是目前采用较多的方法，但是检测在很大程度上取决于管理者和技术人员的经验，另外有数据离散不连续，偏远地区检测不方便，人员安全不能充分保障等弊端。而桥梁监测因为能够客观记录和分析桥梁荷载及响应，实时把握桥梁安全状态，不受环境影响等优点，现已成为工程领域普遍采用的一种安全保障手段。
但由于不同结构监测系统独立开发费用高、监测因素不统一、设备兼容性差等原因，单一监测系统向自动化监测平台发展目前已经成为一种趋势。自动化监测系统大大降低了物联网产业升级下的成本问题，解决了监测多因素以及多产品兼容的问题，受到越来越多的行内专家支持。目前桥梁自动化监测系统在国内外已有较多应用，国外在 20 世纪 80 年代后就开始实施健康监测，比如 1982 年美国佛罗里达州的阳光高架桥监测系统，系统远距离采集桥梁的应变和应力数据。此外苏格兰的金士顿大桥监测系统，除了对桥梁的应力应变监测外，因为桥址处海风较大，所以专门做了风速风向的监测。国内开展桥梁监测稍晚于国外，基本从 20 世纪 90 年代开始，但近几年发展速度和质量都接近国际水平，数据显示目前国内 2 000 多座桥梁已经实施了健康监测，早期的明石海峡大桥监测系统，提供温度、风速风向、应变、GPS 等手段监测桥梁的受力及变形情况。此外最近发生涡震的虎门大桥，由于其位于热带风暴多发地区的特殊性，大桥运营初期便开发了虎门大桥健康监测系统，系统包括三维位移GPS 实时动态监测系统，以及虎门大桥应变监测系统，涡振发生后，系统对虎门大桥涡振原因的分析提供了有效的数据支撑。
2 监测系统平台概述
监测系统一般包括数据采集、传输、诊断、评定及预测四部分。前两部分是监测系统的基础，主要功能是获得、存储数据；后两部分是桥梁监测系统的核心，主要作用是分析监测数据，对桥梁的运行状态进行评定并对服役年限进行预测。
目前国内监测系统中知物云监测系统应用相对较广，该系统架构上可分为数据层、传输层、交换层、支撑层和应用层。数据层主要是数据采集以及存储模块，主要是采集监测数据并且存储监测数据，通过关系型数据库、数据文件方式进行混合存储，从而为各因素引起的结构相应分类整理，找到因果关联性。
数据交换层主要是从其他外围系统接入所需要的各类数据，该层包括：监测数据接入子系统、数据查询交换接口，方便和其他系统或者数据兼容，丰富数据量以便更好的分析引起结构响应的原因。数据处理层主要是对接入的监测数据、文档等信息进行散列化处理，同时对监测数据按照设定评估模型进行安全评估，使之满足应用支撑层应用需求。应用支撑层主要是使用数据处理层提供的数据，为网站应用、APP 提供数据基础支撑。层主要包括WebApi 接口子系统、消息管道服务子系统、GIS 服务子系统、信息推送服务子系统。应用层主要是为使用者提供使用服务，包括数据转换、数据算法、报表输出、监测报告等。
采用这种架构，系统数据接收分配合理，运行稳定，目前知物云系统已为国内近千个项目的安全监测提供了保障，获取有效数据几亿条，可为日后结构物健康状态及病害原因分析提供强有力的数据支撑。知物云监测平台系统在本项目监测过程中，监测因素涵盖了温湿度、风速风向、雨量、应变、挠度、索力、振动等，监测系统包含 169 个传感器，26 个采集模块，11 个传输模块，对大桥所有影响因素进行了全方位的监测。过程中系统实现了数据远程采集、数据对比分析、告警信息推送等功能，从而做到了整个施工过程安全的实时掌握，此外大桥顺利交付后，健康监测系统继续发挥作用，为大桥的后期管养提供数据支撑。
3 自动化监测平台系统的意义及后续研究建议
自动化监测平台系统可以实时不间断的提供桥梁的信息，从而实时的反映结构工作环境和荷载变化情况，为后期运营管理和维护决策提供数据信息；此外通过结构变形、应力等参数指标，对结构的承载能力以及可能出现的响应和安全性做出客观的评价；另外通过长期监测，可以反过来对结构设计进行验证，有效指导接下来同类桥梁的设计修正和完善；最后，通过长期监测，对病害进行深层次的分析，可以帮助管养部门制定具有针对性和合理的维修养护策略。
自动化监测平台系统可实现全天候、全自动、全生命周期的结构数据采集、传输和分析，并可延伸应用到结构灾变分析、传感器布置优化、模态与模型修正、结构损伤及灾害损失识别和评估、灾害预警与防控等领域，避免了人为因素，基本不受环境因素的制约，有效的保障了技术人员的安全，可以预见，自动化监测将是结构工程领域的下一个重点发展的方向。目前自动化监测平台系统的数据分析部分还缺乏统一的标准和规范，分析方法因人而异，因项目而异，在接下来的研究中，还需要结合更多的监测项目大数据进行进一步的完善，以便让监测数据分析方法趋近统一。
参考文献：
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