基于物联网技术的桥梁安全监测与评估关键问题研究

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1、公路2012年9月第9期HIGHWAYSep．2012No．9文章编号：0451--0712(2012)09一0070—04中图分类号：U446．2文献标识码：A基于物联网技术的桥梁安全监测与评估关键问题研究杨京帅1，雷景敏2(1．长安大学汽车学院西安市710064；2．四川路桥桥梁工程有限责任公司成都市610072)摘要：基于物联网的特征及广阔应用前景，致力于将物联网技术应用于桥梁安全监测与评估领域，以提高桥梁安全运营管理的水平和效率。从传感器的选择和优化布设，监测数据采集与无线传输，监测参数与评价指标选取，评估方法与流程设计等方面探讨了应

2、用中涉及的关键问题并给出了相应的建议。关键词：桥梁；安全；物联网；监测；评估；研究随着交通事业的发展，我国桥梁工程在规模和管理的一种网络[1]。发展速度上已取得令全世界瞩目的成就。但是，随物联网首先是各种感知技术的广泛应用。物联近期国内桥梁垮塌事故的发生，桥梁安全问题再次网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都引起高度关注。随着环境条件的变化、大量超载车是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内辆的运行、材料随时间的老化等因素的影响，桥梁的容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时承载能力状态也在变化，桥梁承载能力状态的变化性，按一定的

3、频率周期性的采集环境信息，不断更新将直接影响其安全运营，状态的变化将可引起一些数据。其次，物联网技术的重要基础和核心仍旧是关键部位的特征参量(如应力、应变、位移、振动、声互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将音)的变化。在物联网时代，可以将各种传感器通过物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传互联网与桥梁结构融合为一个整体系统，定期或实感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数时地采集桥梁运行的各种数据，通过数据融合分析量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了与评价，为桥梁的安全运营日常养护管理提供科学保障数据的正确性和及

4、时性，必须适应各种异构网的决策依据，将是新技术时代桥梁安全和健康监测络和协议。第三，物联网不仅仅提供了传感器的连技术发展的必然趋势。接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利1物联网及其应用用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领物联网(InternetofThings，简称IOT)就是“物域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理物相连的互联网”。这有两层意思：(1)物联网的核出有意义的数据，以适应不同的需求和应用领域。心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸从技术架构上来看，物联

5、网可分为感知层、网络和扩展的网络；(2)其用户端延伸和扩展到了任何物层和应用层，如图1所示。体与物体之间，进行信息交换和通信。物联网的定感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包义即是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定括温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是

6、识基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金，项目编号CHD2011]CL05；长安大学基础研究支持计划专项基金，项目编号CHD201I]C105收稿日期：2011—1l—03万方数据万方数据2012年第9期杨京帅雷景敏：基于物联网技术的桥梁安全监测与评估关键问题研究图国圆圈国圈国圈用户需求卜_叫管理系统服务项目—叫资源分配芍、．据荔砷慕计篡服务器集群[困匝耍塑圃匣囹匝囹匹圃匪耍圜匪圃图1物联网分层结构示意别物体、采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感

7、知层获取的信息。应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、桥梁监测、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源和情报搜集等多个领域。2桥梁安全动态监测桥梁关键部位的特征参量(如应力、应变、位移、振动、声音)的变化直接反映出桥梁的安全状态，如何测量特征参量的变化，并根据所建立的评定模型或评定标准值判断桥梁的运营状态及病害原因和程度是桥梁安全监测评估的关键[1]。2．1传感器的选择和优化布设

8、物联网技术的核心是传感器、互联网和数据融合分析评价系统。信息传感器在桥梁健康监测中发挥着重要的作用，孤立传感器的测量对于桥梁等大型结构意义不大。有一定数量的有效传感