基于Lora的桥梁拉索索力远程监测系统设计

拉索是桥梁结构的重要构件,索力对桥梁健康的监测具有重要意义。研制了一套基于Lora的桥梁拉索索力远程监测系统,还利用Lora无线通信技术设计了一套低功耗、低碰撞的星型无线网络结构,介绍了振动频率法测量索力原理,给出了监测系统整体架构和模块化设计,最后进行了索力监测测试实验。实验结果表明,研制的索力远程监测系统功能完善、实时性强,为桥梁远程、长期监测提供了高效便捷的实施方法,具有较为广阔的应用前景。     

一种新型的桥梁结构健康远程监控系统*

提出了一种新型的桥梁结构健康远程监控系统,能满足恶劣工作环境、抗电磁场干扰、抗腐蚀、抗潮湿等要求,并可通过互联网对大型桥梁结构健康进行可靠的远程监控.系统由布设在结构监控点处进行应变和温度监测的光纤光栅传感器、对传感信号进行解调的光纤光栅解调仪、对传感数据进行采集处理的软件模块和将监控数据通过互联网传输到监控中心的传输模块以及在线远程监控模块等部分组成.     

缆索内置光纤光栅传感器胶接植入试验研究

为实现光纤光栅传感器胶接固定于桥梁缆索钢丝以监测缆索索力,利用胶接结构的剪切测试、钢丝疲劳测试和循环加卸载测试分别对光纤光栅传感器支座与钢丝间胶接结构的剪切性能、疲劳可靠性以及胶接光纤光栅传感器的测试性能进行评估.试验发现:光纤光栅传感器支座与桥梁缆索钢丝间的胶接结构具有较大的剪切载荷,且200万次疲劳载荷对其胶接结性能影响较小;胶接固定于钢丝上的光纤光栅传感器可测出钢丝加卸载的滞回效应,并每个循环加、卸载的波长和钢丝承载载荷关系呈线性且分别重合.结果表明:内置光纤光栅传感器的胶接固定结构具有良好的剪切力学性能和疲劳可靠性,可保证其光纤光栅传感器的测试具有良好的准确、稳定、可靠性.     

缆索内置光纤光栅应变传感器研究

针对缆索局部埋植传感器测试索力的特殊要求,特制光纤光栅应变传感器,传感器封装保证光纤光栅植入缆索的成活率,减敏结构设计保证缆索索力测试的大应力监测要求.针对应变传感器与钢丝的2种连接方式,即传统的结构胶连接和特制的抱箍机械连接方式进行了张拉性能测试.由标定的传感器力敏系数可知,在钢丝产生5000×10-6的应变变化下,光纤光栅实际中心波长变化不超过2900pm,达到了减敏效果,传感器可以满足大索力长期测试要求.     

高温暴露对索力监测用胶接植入光纤光栅传感器的测试性能影响研究

高温暴露是桥梁缆索索力监测用胶接固定的光纤光栅传感器测试准确、可靠性的关键影响因素,为了了解高温暴露对缆索索力监测用胶接植入光纤光栅传感器测试性能影响,将胶接于缆索钢丝上的光纤光栅传感器进行高温暴露测试(80℃ )、循环加卸载测试以及剪切性能测试,进而分析、讨论高温暴露对光纤光栅传感器的测试性能影响。结果发现:在钢丝承载较小时,高温暴露后胶接于钢丝上的光纤光栅传感器载荷－波长关系的斜率明显小于承载较大时,且在钢丝承载较大时,高温暴露导致载荷－波长关系下移而明显处于未暴露的下方,这主要是由光纤光栅在应力(预张)和温度作用下的应力松弛和钢丝的力学性能变化导致。     

基于光纤光栅传感的桥梁监测采集系统

光纤布喇格光栅对应力应变或温度微小变化而产生相应的中心波长变化,对该波长进行编码,利用角度调谐法布里-珀罗滤波器实现波长的调谐,指出了对解调仪同一通道选择传感器应参考中心波长的差异;通过光纤光栅传感器构建了一个实际应用的分布式光纤光栅传感采集网络,并结合嵌入式数据库,详细设计了采集系统软件模块,该系统在国内多座大型桥梁健康监测中得到应用,为桥梁健康监测系统提供了长期在线和准确可靠的海量数据.     

光纤光栅索力传感器的设计与分析

基于光纤光栅的传感原理和均匀轴向应力作用下光纤光栅的传感模型,分析了引起光纤光栅轴向灵敏度变化的两个因素--弹光效应和光纤芯径变化引起的波导效应,并绘制了其变化曲线.通过选择合适的弹性体,研制出一种光纤光栅索力传感器,最后,给出了该传感实验系统的实验结果,与传统索力传感器相比,该传感器具有更好的稳定性和更高的精度.     

桥梁长期健康监测中状况评估专家系统的研究

本文利用桥梁健康监测的实时数据,结合状态评估理论和人工智能技术,进行武汉长江二桥桥梁健康状态评估专家系统的工程应用研究,为大桥的管理养护和维修提供科学决策具有重要的理论意义和工程实用价值。同时研究也为该领域建立实用化的桥梁健康监测智能综合评估系统提供了参考。     

光纤光栅传感器在公路隧道衬砌结构安全监测中的应用

从工程实用角度归纳了光纤光栅传感器相对于其他传统监测仪器的主要优势,阐述了其在隧道结构安全监测中的适宜性.在此基础上结合某公路隧道衬砌结构的薄弱部位和具体条件,设计了现场自动化监测和无线数据通信系统,采用光纤光栅传感器对隧道支护结构的变形和受力状态进行了实时监测实验,结果真实有效地反映了结构物的运行性态,表明光纤光栅传感器在公路隧道结构安全监测中具有良好的实用效果.     

基于6LoWPAN的分布式桥梁索力监测系统设计

桥梁整体安全性能的一个重要评价指标是斜拉索当前的索力值。研制了基于6LoWPAN的分布式无线索力监测系统,首先介绍系统的总体结构,分别给出了系统的软、硬件设计以及数据传输策略,然后进行了振动测试与实际拉索测试实验。实验表明,监测系统能够准确地进行分布式远程索力监测,为桥梁远程、长期监测提供了一种便捷高效的测试系统及方法,应用前景广阔。     

基于无线传感系统的斜拉桥索力测试与分析

斜拉索是桥梁的重要构件,它的索力值大小是评估桥梁整体性能的重要指标。本文研制了基于ZIGBEE技术标准的桥梁索力检测的无线传感系统,给出了利用振动频谱法测定索力的原理,介绍了系统的总体结构及模块化设计,进行了斜拉桥模型和现场斜拉桥的索力测试实验。实验表明,所开发的无线传感系统能够准确地进行索力值检测,从而为桥梁的安全性能评估提供了保障,具有简便实用、布设快捷等特点,具有较好的应用前景。     

基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测系统研究

随着通信技术、传感器技术的发展,新型的桥梁健康监测技术不断涌现。基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测是将无线传感器网络技术与结构健康监测相结合,应用频率法通过加速度传感器测得一段时间内的桥梁拉索张力,经过无线传感器网络将数据传输到监测平台,从而达到对桥梁健康状况的监测。     

连通管式光电液位传感器在桥梁挠度监测中的应用

挠度是评价桥梁安全性的重要指标。根据桥梁各自的结构特点,选用连通管式光电液位传感器进行实际工程应用。介绍了该传感器的基本原理,阐述了实际的连通管式光电液位监测系统的构成,并将该系统实际应用于大佛寺长江大桥的状态监测中,监测结果表明:连通管式光电液位传感器的监测数据能够有效地反映桥梁结构状态变化,监测系统运行正常有效。     

半封闭连通管式差压传感器在桥梁挠度测量中的应用

挠度是评价桥梁结构安全性的重要指标。根据桥梁结构特点,选用半封闭连通管式差压传感器进行实际工程应用。论述了传感器的基本原理,介绍了实际的半封闭连通管式差压传感器及其系统的构成,并将该传感系统应用于荆岳长江公路大桥通车鉴定试验的静载挠度测量中,测量结果表明:半封闭连通管式差压传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构状态变化,且具有较高的测量效率和准确度。     

基于聚偏二氟乙烯传感器的斜拉桥损伤识别

斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分 ,是斜拉桥的主要承载部件。斜拉桥桥跨结构的质量和桥上活载绝大部分或全部通过斜拉索传递到索塔上。实时监测分布于大桥上的桥索张力变化 ,对于了解斜拉桥的健康状态 ,确保斜拉桥的安全是至关重要的。聚偏二氟乙烯 (polyvinylidenefluoride)传感器通过监测应变得到拉索的振动信号 ,采用数字信号处理芯片实现振动信号的快速傅立叶变换 ,利用变换得到的振动频率计算出拉索的张力 ,实现斜拉索张力的在线测量。将桥索张力的变化输入到神经网络中进行斜拉桥损伤识别 ,取得了良好的实验结果。     

基于PQCR-PSL的桥梁振动无线监测系统

基于压电式石英晶体谐振器与平面螺旋电感串联结构(PQCR-PSL),结合现场可编程门阵列(FPGA)、无线传感器网络(WSNs)和C#等技术,将一种结构简单、以频率为输出的数字化石英晶体电感传感器应用到桥梁振动等低频测量中,并以此为传感器探头搭建了整套无线监测系统.系统主要由传感器探头、FPGA系统、ZigBee网络、C#位机4部分组成,具有结构简单、稳定性好、数字化输出等特点,实现了对低频振动信号的非接触式无线实时监测.     

数据采集对斜拉索索力测量精度影响研究

随机激励频率法是检测斜拉索张力的有效方法。频率法的关键是在于准确地识别出索的基频。在刚度、垂度及温度等边界条件一定的条件下,拉索索力测量精度主要由振动信号数据采集的频率和采样时间决定。从理论上分析数据采集频率与采样时间与索力测量精度的关系,并在此基础上对马桑溪长江大桥斜拉索振动数据进行实验,实验结果与理论相符合。     

基于TCP/IP协议的网络化振动传感器的研究

为了解决桥梁健康监测领域中大范围桥粱振动数据采集的问题．设计开发了一套基于TCP／IP协议的网络化振动传感器，介绍了它的硬件组成、软件结构。这种新型的振动传感器实现了对桥粱健康状态振动模拟信号的就近数字化和网络传输．使得测控网与信息网融为一体。该实现方案还可用于有大范围网络化测控需求的各种领域。     

基于旁路结构的磁弹效应索力传感器研究

针对磁弹效应索力传感器工程应用安装与维护技术难题,提出了一种旁路结构的磁弹性索力传感器。应用磁路定律和等效磁路法,对套筒式结构传感器进行磁路系统分析;基于等效磁路原理,设计旁路式结构索力传感器,给出器件结构参数尺寸;搭建相应的传感器试验检测系统,在WDW-300拉伸试验机上对两种传感器进行磁电复合材料诱导电压与拉力比较试验。对旁路结构索力传感器进行抗温性试验研究。结果表明,旁路结构索力传感器检测精度高,重复误差0.02%~0.5%,传感器性能稳定性和温度适应性好,适合于大跨度桥梁结构健康检测的工程应用。     

基础激励下桥梁斜拉索的非线性振动

在考虑拉索垂度的情况下建立了深圳湾公路大桥的动力学模型，利用有限元软件模拟了地震、风、车辆等荷载作用于桥梁结构时桥面及桥塔索锚固点的位移响应，以及全桥整体动力特性和索连接点的振动解，从而真实反映出基础激励对索的初始扰动，进而研究索在最不利荷载作用情况下谐波共振和参数振动的特性，并在此基础上分析了激励频率与拉索固有频率比的匹配关系，得出了激励幅值、初始索力、模态阻尼比、拉索倾角等参数对拉索非线性振动的影响．