武汉马房山理工工程结构检测有限公司 湖北省武汉市 430070
摘要：桥梁结构检验分为经常性检查、定期检测和特殊检测。不同的检测类型包含不同的检测项目，不同的检测项目有不同的参数，不仅包括裂缝、缺陷、变形等外观指标，还包括混凝土强度、碳化深度、钢筋锈蚀、钢筋保护层厚度等耐久性指标。对于特大型桥梁，由于其结构规模大、构件数量多，每次“健康检查”的项目和参数非常多，长期积累会形成“海量”数据，如何从这些数据中筛选出影响结构安全的重要病害是非常重要的。本文对自动化监测系统平台在桥梁安全监测中的应用进行分析。
关键词：自动化监测系统平台；桥梁安全监测；应用
1监控系统平台概述
监控系统一般包括数据采集、传输、诊断、评价和预测四个部分。前两部分是监控系统的基础，其主要功能是获取和存储数据。后两部分是桥梁监测系统的核心，主要功能是对监测数据进行分析，对桥梁的运行状态进行评价，并对桥梁的使用寿命进行预测。目前，国内监控系统普遍采用已知的云监控系统，分为数据层、交换层、处理层、支持层和应用层。
数据层主要是一个数据采集和存储模块，主要采集监测数据并存储监测数据，并通过关系数据库和数据文件的方式存储监测数据，从而对每个因素引起的结构进行相应的分类重组，找出因果关系。
数据交换层主要用于访问其他外围系统所需的各种数据。该层包括：监测数据访问子系统，数据查询交换接口，方便与其他系统或数据兼容，丰富数据，以便更好地分析结构响应的原因。
数据处理层对监控数据、文档等进行散列，并根据设置的评估模型对监控数据的安全性进行评估，以满足支撑层的应用需求。
应用支持层主要利用数据处理层提供的数据为网站应用和应用提供数据库支持。该层主要包括Webapi接口子系统、消息管道服务子系统、Gis服务子系统和信息推送服务子系统。
应用层主要是为用户提供服务，包括数据转换、数据算法、报表输出、监控报表等。采用这种结构，系统数据收发合理，运行稳定。
2桥梁健康监测的背景
桥梁结构在交通运输中起着非常重要的作用，其投资规模和社会经济影响巨大。但由于环境恶劣、超龄服役、超载等原因，安全事故时有发生。目前，我国桥梁数量已超过100万座。调查显示，近三分之一的桥梁存在缺陷或病害。因此，需要采取必要的措施来保证桥梁的安全。现有的桥梁检测方法目前应用较为广泛，但检测在很大程度上依赖于管理人员和技术人员的经验，且数据离散、不连续，在偏远地区检测不方便，人员安全得不到充分保护等缺点。由于能客观地记录和分析桥梁的荷载和响应，实时掌握桥梁的安全状态，不受环境的影响，桥梁监测已成为工程界广泛采用的安全保障手段。然而，由于独立开发不同结构的监测系统成本高、监测要素不一致、设备兼容性差，将单一的监测系统发展为自动化监测平台已成为一种趋势。自动监控系统大大降低了物联网产业升级下的成本，解决了多因素监控和多产品兼容的问题，得到了越来越多专家的支持。目前，桥梁自动监测系统在国内外得到了广泛的应用，国外从上世纪80年代就开始进行健康监测，如1982年佛罗里达州的阳光天桥，该系统对桥梁的应变和应力数据进行了远程采集。此外，苏格兰金斯敦大桥的监测系统除了监测大桥的应力应变外，由于桥址多风，所以对风速和风向进行监测。我国桥梁监测的发展较国外稍晚，基本上从20世纪90年代开始。但近年来的发展速度和质量已接近国际水平。资料显示，我国已有2000多座桥梁实施了健康监测。此外，位于热带风暴多发区的虎门大桥健康监测系统也在运营初期开发。该系统包括实时三维位移和GPS动态监测系统，以及虎门大桥应变监测系统，在发生涡激振动后，该系统为虎门大桥涡激振动原因分析提供了有效的数据支持。
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。
3自动监测系统平台在桥梁安全监测中的应用
3.1张力线桥梁非接触监测技术。
原有的接触张力线监测技术主要通过人工读数来感知桥梁位移变形，数据精度不高，监测效率与预期目标有一定差距。新型非接触式张力索桥监测系统具有监测成本低、安装操作方便、在线监测精度高、监测实用性强等优点。在桥梁挠度监测过程中，在桥墩处安装张力线组，自动监测和采集张力线的变形程度，从而得到桥梁挠度值。
3.2建立健全安全管理机制。
在桥梁监测的初期，应通过不断补充和完善，使安全管理机制和安全管理体系更加全面。根据公路桥梁建设的实际情况，制定更符合公路桥梁建设要求的安全管理机制，使之更有针对性、更具实用性。因此，公路桥梁安全管理机制的监控需要包括以下几个方面。首先，在公路桥梁监测过程中，现场安全管理必不可少。在做好安全检查和监督的基础上，一旦发现施工过程中的失误，要尽快整改，始终保持公路桥梁施工的平稳和安全。其次，落实每个环节的安全责任，让监测人员严格按照安全管理导则进行公路桥梁监测，防止有关工作人员态度不够严谨，或因安全事故导致管理过程与制度不符。再次，为了保证监测设备的安全，要及时发现设备损坏、故障等各种问题，避免监测设备造成的问题导致公路桥梁施工过程中出现问题。最后，要注意公路桥梁监测人员的心理和生活方面，一旦发现工作人员在工作中遇到任何困难，都要及时有效地进行心理疏导，还需要对工作人员有更多规律的作息时间，确保路桥监督员在工作中保持更好的注意力，防止因心理疲劳而发生安全事故。
3.3数据分析平台。
数据分析平台是整个安全预警平台的核心组成部分。负责计算分析桥梁的安全关键。数据分析平台的数据全部来自采集系统上传的数据，从两个方面进行数据分析：
（1）大数据分析平台，基于平台数据分析，各种传感器发回的数据能够以文档的形式和多数据库的形式进行分类存储和分布式保存，可以进行历史数据查询。对采集日志进行数据清洗和批处理，实现离线处理和准实时处理。桥梁数据分析还需要桥梁专家提供每座桥梁的安全阈值参数进行对比处理，从而挖掘出桥梁的隐患和其他数据，并保存分析结果数据。分析平台还应定期对监测数据进行清理，主要删除原始数据集中的无关数据、无效数据、重复数据和过期数据，以达到数据的准确性、有效性和实时性。
(2）智能识别系统，桥梁智能识别分析平台主要处理前端采集系统上传的图像数据，采用多GPU集群和tensorfow框架构建并行神经网络运行环境，该算法基于Fasterr-CNN和Yolo3来完成图像的网络计算。该系统实现了车牌识别、车型识别和统计，识别和确定桥梁拥堵状态，并在发生重大事故时提供自动报警和实时图像服务数据。
4结论
桥梁是关系我国民生的重要基础设施。在不破坏桥梁结构的前提下，对其安全状况的评估必须依托物联网监测技术和智能分析系统，桥梁传感器安全监测系统主要通过安装不同类型的传感器监测数据，负责桥梁性能及安全相关监测和应急报警，从整体上掌握桥梁的工作状态。该预警平台能够准确、高效、稳定、可靠地实现桥梁安全监测技术，同时能够促进该领域的快速发展，为国家培养更多的技术人才。
参考文献：
[1]李毅.基于城市桥梁集群监测平台的系杆拱桥健康监测研究[D].浙江大学，2010.
[2]刘军.桥梁长期健康监测系统集成与设计研究[D].武汉理工大学，2010.