传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测

2021/11/06 18:35 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测已关闭评论
摘要:

传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测东沙大桥是位于江苏南通市的一座跨江大桥,该桥通过安装由湖南物联网企业开发的传感器在线监测系统,在大桥两端、桥墩等不同部位,装上不同类型、不同大小的共计149个传感器,比如风速仪、温湿度传感器、拉线位移传感器、振弦式应变(温度)计、静力水准仪、测斜仪、索力计等。东沙大桥,资料图安装了这些传感器后,系统可实现全天候监测,并可在大桥出现异常

传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测  第1张

传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测

  东沙大桥是位于江苏南通市的一座跨江大桥,该桥通过安装由湖南物联网企业开发的传感器在线监测系统,在大桥两端、桥墩等不同部位,装上不同类型、不同大小的共计149个传感器,比如风速仪、温湿度传感器、拉线位移传感器、振弦式应变(温度)计、静力水准仪、测斜仪、索力计等。
东沙大桥,资料图
  安装了这些传感器后,系统可实现全天候监测,并可在大桥出现异常前就及时预警。全桥149个传感器24小时不间断智能监控,公路管养人员可通过网络端、APP、微信小程序等进行24小时实时监测。
  东沙大桥,是南通市通州区一座架在长江上的跨江大桥,也是一座双塔双索面混凝土斜拉桥,桥及其连接线工程全长3.42公里,其中大桥全长1.8公里,桥面为双向四车道,2015年投入使用。
  目前,在该桥上,除了桥面和主塔安装的风速风向监测仪外,在大桥两端、桥墩、桥面、斜拉索以及主塔等不同部位,还分布着各类大小149个传感器。
  这些传感器就像24小时在线、联网的“听诊器”一样,可将关键数据实时采集传输到远在湖南的系统安装公司总部监测室,再结合大数据分析技术,可在大桥出现异常前就及时预警。
  该系统采用的车辆荷载作用下公路桥梁安全监控关键技术,因成功运用该技术的南通东沙大桥上,日前被中国公路学会一致认为“总体上达到国际先进水平”。
  采用该系统和技术后,比起人工安全监测,现在不仅管理人员劳动强度大幅降低,安全监测效果也大大提升。该系统通过智能传感测试、物联网等技术,对桥梁进行实时监测,一旦大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时,诊断系统将会发出预警信号,为桥梁的维修、养护及安全、可靠性评估等提供科学依据。
  技术人员通过风力测量和桥梁应力变形情况,能及早知道东沙大桥是否会出现涡振。如果有相应的预警值出现,会第一时间采取措施。据了解,该安全运行监测系统,在今年的抗疫保通期间,清晰准确地拍摄到了肇事车辆的车牌和当事人,抓住关键点协助公路巡查养护单位挽回国家财产损失。
  此外,据了解,该系统已累计在全国10余省市开展监测服务,涉及交通、国土、市政、水利、石化管网、环境等多个领域,有力地保障着人民群众的生命财产安全。
  近年来,我国由车辆超载引发的桥梁垮塌事故时有发生,车辆超载已成为导致我国公路桥梁损伤和破坏的主要原因,造成了严重的经济损失。不久前,广东虎门大桥悬索桥桥面发生明显振动的新闻,让大家对“涡振”有了全新认识,也引发公众对桥梁安全监管的关注。而采用物联网传感器方式,加强对车辆荷载和桥梁结构安全状况的管控,是减少公路桥梁破损、降低损失的有效手段。
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传感器桥:149个传感器实现对这座桥梁的实时在线监测  第2张

传感器桥:SmartSolo桥梁结构健康监测解决方案

原标题:SmartSolo桥梁结构健康监测解决方案

结构物的健康状态一直是公众特别关心的问题,完善的智能结构健康监测系统能够对结构物的异常状态及时发现,避免安全事故,降低或避免由于结构物健康问题引起的经济损失和不良社会影响。因此,搭建结构物健康监测系统,为管养单位提供长期的完整可靠监测数据,具有重要意义。

SmartSolo智能结构健康监测系统延续SmartSolo智能传感器系统技术特点,利用智能传感器技术,对所监测领域的关键性指标进行实时监控,如山体滑坡领域中布设的实时雨量、土壤水分、土壤压力、风速风向等传感器,并通过组网形式,将所监测到的数据实时传输灾害监控中心,实现监测区域的实时监控,从而获取灾害发生前的特征信息,确保我们的生命财产安全。

SmartSolo智能传感器

系统特点:

l 智慧化的野外采集监测单元;

远程参数设置,功能自检,查看运行状态等

l GPS授时与定位;

高精度的数据时间,查看野外实际分布位置

l 2 支持多种传输方式

使得监测数据可以更快速、更可靠、更高效的进行共享;

l 2 数据安全有保障

数据传输采用独特的动态加密技术,从而避免其他人员恶意修改;

l 2 高度的灵活性

数据采集单元与传感器集成,同时可根据需求进行配置不同监测参数;

l 2 适于严寒、高温、潮湿等户外无人值守的恶劣环境;

l 2 具备标准通讯接口

实现与各级灾害监测系统平台相兼容,达到互联互通目的;

l 2 传感器终端体较小、方便快速安装部署;

建筑物振动密集台阵监测:

桥梁、高层建筑等建筑物在使用过程中,受到外部荷载或由于本身结构受损,导致其振动频率发生变化,与结构物的固有频率相近,发生共振,导致结构物本身结构发生损坏,导致人员伤亡与经济损失,造成恶劣的社会影响。

SmartSolo智能振动监测系统,对高层建筑、桥梁等结构物进行长期的振动监测,实时监测其振动特性,对结构物的运行状态评估提供参考数据,保障结构物的正常运行,降低或避免人员伤亡或经济损失。

SmartSolo智能传感器

布设方法示例

依托于密集的台阵布设,短周期地震仪布设为一列垂直地震阵列,由下而上贯穿整个大楼。利用地震噪声干涉技术、结合背景噪声速度扰动监测技术等技术方法,为高层建筑的结构特性和健康监测提供了新的手段。相比于传统的土木学研究方法,地震仪比加速度计具有更高的灵敏度,更适合于噪声记录,并且地震阵列方法能捕获更高的共振频率(1Hz以上)。相比于地震事件记录,由于背景噪声是由建筑物的线性响应引起的,所以通过提取噪声进行建筑的速度扰动监测比地震数据的速度估计更稳定。此外,能对建筑物的结构损伤进行检测和定位,并给出高精度的实时速度扰动结果。

密集台阵背景噪声地震干涉技术在超高层建筑的结构健康监测和危险性评估中的经济性、高效性,具有很大的应用潜力,不仅提取了更多的建筑物的动态特性,也为监测建筑结构健康状况和地震或飓风后的损坏定位提供重要的参考。

SmartSolo智能传感器

结果展示:

SmartSolo智能传感器

功率谱(PSD)和水平垂直分量频谱比(HVSR)结果

SmartSolo智能传感器

10阶共振频率下的共振模态返回搜狐,查看更多

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传感器桥:国外防洪堤和桥梁上的传感器智能化应用案例

  对于世界各国而言,基础设施作为百年大计,重要性不言而喻,但同时这类建设也多是天价工程,据了解,美国由于关键桥梁或隧道的损毁而产生的费用可能超过100亿美元。直到现在,世界上大部分基础设施的监测还是采用定期检视人工统计的传统方法,这种方法不光费时费力,而且频率低、效率低、缺乏数据支持。
防洪大堤监测项目,资料图
  目前,仅美国一个国家就有60多万座桥,推及到全世界,这将是一项非常艰巨的任务,且需耗费难以估量的财力。而如果为基础设施配备高科技的传感器,将其智能化,自动和实时监控有关交通状况、环境、经济或人口变化等方面的重要信息,用于提高政府监管水平,并为当地经济决策提供数据支持,这无疑将是一件利在千秋的举措。
  荷兰监控防洪大堤
  在荷兰,防洪大堤监测项目已经推进了长达10年,这一项目旨在改善堤防监测,提高防洪能力。政府集结了很多机构和组织,共同努力将传感器技术和数据科学相结合,打造了一个强大的堤防监测系统,可以将防洪大堤的状况实时可视化地展现出来。
  这个系统的核心是防洪大堤数据服务中心(DDSC),它集中、统一地存储实时监控的数据,进行处理和分析。大堤收集的数据也可用于检测影响人体健康的多项与水有关的指标,比如水生生物变化趋势和水体污染等,还可用于对河流和沿海水域灾害的预警。
  堤坝能通过大数据变智能,其他的基础设施同样也能通过大数据变智能,比如桥梁。监测桥梁结构的健康度现在受到极大的重视。无线传感器成本的下降和数据科学的发展让桥梁监测变得更普遍,也更专业。目前世界各地智能桥梁的应用案例比比皆是。
美国大桥的智能化监测,资料图
  美国新圣安东尼瀑布桥
  2007年,美国明尼阿波利斯圣安东尼瀑布桥垮塌,一年之后,新桥建成通车。这座新桥是一座智能桥梁,配备了300多个传感器。这些传感器用来测量结构腐蚀、天气条件、水平和垂直运动以及交通状况等对大桥的影响。桥梁上设置的温度传感器还可与防冻喷雾系统进行通讯,在温度较低时,自动释放防冻喷雾,防止桥梁结冰影响通行。
  据悉,这些传感器每天都会收集大量的数据,用于实时监控桥梁的状况。通过利用数据分析技术,桥梁运营方和监管方能更全面地了解桥梁的应力分布和其他能够描述桥梁状态的数据。这些信息将用于改进新桥梁设计,以便更好地处理桥梁的受力。
  韩国第二珍岛大桥
  珍岛大桥是连接珍岛和朝鲜半岛西南端的双斜拉桥,横跨鸣梁海峡。为了分担珍岛大桥的交通压力,第二珍岛大桥于2006年建成,它是一座三跨钢箱梁斜拉桥,主跨344m,侧跨70m。第二珍岛大桥也是一座典型的智能大桥,桥体配有113个传感器节点,可以测量桥梁上的加速度、温度、湿度、光线和风力等数据。
韩国珍岛大桥,资料图
  第二珍岛大桥布设有15个温度传感器、15个拉力传感器、4个双轴倾角传感器、2个拉线位移传感器、2个激光位移传感器、24个光纤布拉格光栅传感器、20个单轴电容式加速度传感器、2个双轴力平衡式加速度传感器和3个三轴地震加速度检测仪。这些传感器加起来会收集大量的数据,从而达到不断监测桥梁以及进行科学研究的目的。
第二珍岛大桥上的各类传感器布设示意图,资料图
  第二珍岛大桥上的传感器监控系统绝大多数都采用无线传输技术,传感器布置和数据收集极为方便,这座大桥也成为大数据技术将桥梁变智能的典型案例。
  上述防洪堤和桥梁的智能化监测案例,只是民生基础设施智能化的部分典型应用。可以说,基本上任何基础设施都可以通过传感器进行升级,使其变得更加智能化,并利用大数据技术进行实时监测分析和可视化呈现。

传感器桥:智慧城市的“桥梁”——传感器

原标题:智慧城市的“桥梁”——传感器

不论是中国,还是全世界,建设智慧城市已然成为不可逆转的趋势。在这种大环境之下,传感器作为智慧城市的“桥梁”,在智慧城市建设中不可或缺。

智慧城市的物联网集中应用,将物联网技术发挥极致,是由N个物联网功能单元组合而成的更大的示范工程,承载和包含着几乎所有的物联网、云计算等相关技术,是感知中国的构成要素与基础单元。

智慧城市可以根据城市大小和不同的需求,进行横向与纵向组合,形成系统大小、功能侧重、重点突出的智慧城市系统。

智慧城市不可一蹴而就,任何一种都是开放系统,可以不断增加功能,逐步提高完善和不断升级的过程。

“智慧城市”需要具备四大特征:全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用以及以人为本的可持续创新。

其首先是要全面透彻的感知:通过传感技术,实现对城市管理各方面监测和全面感知。实时智能识别、立体感知城市环境、状态、位置等信息的全方位变化。

当然也是传感器应用发展的必然结果!

智慧城市的基本要求是城市当中物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。因此,传感器的升级换代成为智慧城市能否快速发展的关键。

1.智能停车提升交通效率

交通拥堵是现代各大城市都面临的头号难题,并且,随着汽车在城市街道上不断寻找停车位,会加大二氧化碳和其他尾气的排放,进而影响城市空气质量。

智能停车技术有望改变这一状况。该技术通过智能手机的GPS数据和嵌入在停车位地面的传感器,可向附近的车主提供实时的停车地图和车位信息,从而让停车过程更加高效、环保。

美国洛杉矶已经推出了智能停车技术,并在全市6300多个停车场安装无线传感器。司机通过移动APP、网站、拨打511,可以获得附近可用停车位的实时信息和根据需求实时变动的收费标准。该市还安装了十多个电子信息标志,帮助司机更好地找到停车位。

2.智能路灯使城市更安全

路灯是一个城市重要的基础设施。通过物联网技术,则可以让路灯成为智慧城市的重要组成部分。通过路灯传感器,可以收集、分析城市街道的实时信息,为管理人员提供城市运作的实时数据,使城市管理更加安全高效。

智能路灯可以提高城市街道的安全性,并为政府节省大量的电费。使用节能的LED灯泡替换旧路灯,并通过无线连接,当路人靠近时,会激活灯泡的运动传感器为路人提供照明,当路人离开时,自动熄灭。并在需要更换灯泡时,通过传感器向管理人员发送提醒。

例如,美国洛杉矶80%以上的街道都配备了LED灯泡和4G LTE无线连接灯泡。这些智能路灯每年可以节省63%的能源费用,并通过联网的电线杆来改善居民区服务。

美国芝加哥在容易发生暴力事件的南部和西部城区安装了多个智能LED路灯,一年内将路灯费用减少了一半。据管理部门预计,10年内,智能路灯的使用将节省约1亿美元资金。

3.智能交通提升交通安全

智能交通系统包括自动驾驶汽车和智能交通信号在内的所有设施。通过传感器分析和系统间的通信,智能交通系统的目标是“缓解拥堵,改善交通管理,最大限度地减少对环境的影响,并有利于商业用户和公众运输。”

美国俄亥俄州的哥伦布市是智慧城市和智能交通建设的典范。两年前,在美国智慧城市挑战赛中,哥伦布市获得了4000万美元的奖金。该城市不仅专注于自动驾驶汽车,还支持多模式出行计划APP,以帮助居民在城市内及其周边地区使用不同的出行方案。

此外,全球很多城市正在使用传感器连接交通信号灯和监控摄像头,以提高行人安全。例如,美国波士顿与Verizon公司合作推出了Smart Streets项目,在马萨诸塞大道和Beacon街交叉路口测试数据采集技术,通过摄像头、LED路灯、传感器收集并分析各种交通数据,从而调整道路设计和信号灯时间,以提升行人的安全性。

4.智能能源改变城市环境

据非营利组织Smart Energy Consumer Collaborative分析,通过智能电网增强现代化电网“是实现智慧城市不可或缺的第一步。”使用屋顶太阳能等可再生能源有助于实现“可持续发展的改变”,有助于改善环境,保障公众健康。

智能电网还“允许更好地整合电动汽车等新技术,这反过来又为城市地区创造了一系列可能性。”未来,城市将实现零排放运输,并在紧急情况下,充当电力储能设备的电动汽车可以为城市提供应急用电。

智能电网还允许居民访问他们的能源数据,并使公共事业部门能够提供新的定价计划,从而提高能源效率。

5.居民医疗的智能化管理

通过物联网,智慧城市可以实现连接一切的可能性,人、建筑、交通、环境都将纳入整个数据网络中,从而改善城市服务。同时,这种连接性反过来也可以帮助改善居民的健康。

6.智能建筑推动环境保护

据Navigant Research称,全球约30%的温室气体排放和主要城市70%的能源消耗归因于建筑物。

7.智慧城市需要智能环境

随着城市中智能“绿色”建筑的增加,城市需要考虑如何使用新技术更广泛地改善环境。

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