橋梁健康監測系統

解決方案 - 航測

摘  要:


    近年來許多運營和管理部門開始采用GPS RTK技術用于監測動態位移。基于GPS RTK技術的結構健康狀態和地面運動監測系統,系統可提供快速、高精度的實時三維監測,根據定位模式的不同,定位精度從3mm到10mm不等。GPS定位設備使用壽命長,可以在惡劣環境中進行實時監測。系統軟件對監測數據進行實時分析,分析結構內力和剛度變化,從而對結構承載力進行評價;直觀了解臺風、地震、偏載、特種運輸等特殊荷載下的結構響應,判斷結構安全和交通安全性;以視化的三維動態形式及時了解和掌握大橋在各種條件下的工作狀況,實現動態的結構危險性分析和評價,根據設定的安全參數建立多等級報警系統,當實際測數據超過閥值時,立即發出報警,及時提醒相關部門或人員根據實時監測情況盡快做出相應處理。


關鍵詞


    GNSS RTK;高精度定位;形變監測

 

北京七維航測科技股份有限公司具有豐富的橋梁監測經驗,可以為用戶提供系統方案設計、安裝、培訓、技術支持和維護等服務。

GPS結構健康監測系統廣泛地應用于各類系統之中,例如:橋梁監測系統;尾礦庫監測系統;滑坡監測系統;水利水電大壩監測系統;地面沉降監測系統;高大建筑監測系統;



    北京七維航測科技股份有限公司于2009年承建了采用GPS技術用于大橋監測的項目的新疆果子溝大橋。采用軟硬件技術進行GPS大橋健康結構監測。新疆果子溝大橋位于新疆自治區的果子溝與將軍溝交匯處,跨越果子溝谷,全長700米,寬26.93米,橋面距谷底最深處達200多米。 

新疆果子溝大橋GPS監測系統包括4個子系統:監測子系統、通信子系統、數據處理子系統和防雷子系統。

數據采樣率:≥20Hz;

獨立性:接收衛星廣播星歷;跟蹤12顆GPS衛星的L1和L2全周期載波頻率,P碼和C/A碼,多普勒頻移信號;采樣速率:20Hz,延遲:30ms。RTK定位功能;

基線解算精度:靜態長基線長時間觀測:平面:3mm+0.5ppm;高程:6mm+0.5ppm;快速靜態:平面:5mm+0.5ppm;高程:10mm+0.5ppm;動態:平面:10mm+1ppm;高程:20mm+1ppm;

通訊功能:標準4個RS232串口和一個TCP/IP以太網口;遙控功能;直接使用IP方式同時分三個端口傳輸數據;

工作環境:主機工作溫度為-40℃~ +65℃;終端的工作溫度為-30℃~ +65℃;GPS天線的工作溫度為-40℃~ +75℃;滿足Ipx7 IEC529和IP5x IEC529標準;相對濕度100%環境下長期工作;

防水等級:IP65;

使用壽命:大于15年;

功耗:功耗小于4W;

系統自檢功能:系統硬件具有自檢測功能,對GPS系統硬件進行自診斷,并能將診斷信息上傳;

運行故障監測功能:具有故障監測功能(工作是否正常等),并能將監測信息上傳;

遠程控制功能:系統硬件能通過遠程局域網進行控制,系統運行過程中出現故障時,能遠程恢復;

GPS參考站應建立在穩定的位置,參考站作為每一條基線的起算點,必須為參考站提供精確的位置和地方轉換參數。本項目采用一個基準站,設在大橋附近山坡。




    為了更好地反映大橋變形和振動特性,在兩個橋塔處、主跨最大撓度、跨3分點處分別布置6個GPS監測點,即在1/4和1/2跨處安置GPS接收機進行連續觀測。

系統軟件部分包括:Microsoft Windows Server、Microsoft Windows XP/7、Oracle、GPS監測系統數據處理分析軟件等。

    利用GPS RTK技術,尤其是RTK 逆差分技術,可全天候長期在線實時監測大橋線形,直接測量出橋梁整體的三維位移,直接監測大橋主跨梁及索塔軸線的位移變化,獲取反映橋梁健康狀況的特征信息,配合結構分析模型來模擬橋身主要構件的內力狀況,可增強橋梁結構健康監測和評估的可靠度,并偵察大橋結構有否潛在損壞的危機,提高養護維修工作的效率和效果,為大橋交通安全和結構安全的維護管理與決策提供量化技術依據,對大橋安全可靠性作出評價。

 






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