【儀表網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】2019年10月10日18時10分許，江蘇無錫312國道K135處、錫港路上跨橋發(fā)生橋面?zhèn)确鹿剩斐?人死亡、2人受傷。經(jīng)初步分析，事故發(fā)生原因可能是上跨橋側(cè)翻運(yùn)輸車輛超載。事故造成的結(jié)果是誰都不愿看到的。與此同時，大家也在積極討論事故發(fā)生的原因和有效的解決方案，因?yàn)槌鞘薪煌P(guān)系到我們每一個人的日常通勤，而城市管理更是大家熱衷和關(guān)注的。隨著近幾年云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)能否在這方面發(fā)揮其獨(dú)特的作用呢？
其實(shí)，大橋坍塌的事故已不是次發(fā)生。就在10天前的10月1日，中國臺灣省宜蘭縣有著21年橋齡的南方澳跨港大橋突然坍塌，造成6人死亡、多人受傷。那么，針對大橋倒塌事故頻發(fā)，我們能做些什么呢？
隨著橋梁建設(shè)和交通系統(tǒng)的日趨完善，橋梁也從大規(guī)模建設(shè)向橋梁監(jiān)測評估管理過度。另外，隨著時間的推移，越來越多的橋梁將達(dá)到或接近使用壽命，加之常年累月接受車輛重壓，導(dǎo)致橋梁發(fā)生結(jié)構(gòu)性的損傷，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，尤其是大型橋梁，一旦發(fā)生坍塌事故將造成難以挽回的損失。因此，對橋梁進(jìn)行健康安全監(jiān)測至關(guān)重要。那么，我們能否通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)減少甚至杜絕此類事故的發(fā)生呢？
目前，物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測方面的應(yīng)用有兩個方面，一是預(yù)防及應(yīng)對貨車超載，二是實(shí)時監(jiān)測橋梁整體環(huán)境。
上海南浦大橋安裝的GPS測量站及拉索索力計(jì)設(shè)備。資料圖
應(yīng)對貨車超載
利用GIS與BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘等多項(xiàng)功能，能為交通基礎(chǔ)設(shè)施提供全壽命周期管理與決策支持，其中包括對違規(guī)駛上橋梁的超載車輛進(jìn)行報(bào)警。
例如，通過在橋梁上加裝傳感器設(shè)備，對橋梁的震動、位移等方面數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，來確定重車駛上橋時橋梁結(jié)構(gòu)的變化。不同類型的橋梁設(shè)置相應(yīng)的警戒值，超過警戒值就會自動進(jìn)行報(bào)警。比如，通過設(shè)置在橋梁塔頂?shù)腉PS測量站，可監(jiān)測并預(yù)警橋梁的結(jié)構(gòu)變形程度。相關(guān)的實(shí)時數(shù)據(jù)會發(fā)送到技術(shù)人員的終端，并匯總到智能化運(yùn)行維護(hù)平臺，以判斷是否有超載車輛。
實(shí)時監(jiān)測橋梁整體環(huán)境
隨著物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市的不斷深入發(fā)展，對橋梁的健康安全監(jiān)測、重要結(jié)構(gòu)部位的養(yǎng)護(hù)，都已離不開對傳感器的應(yīng)用。一些可靠、和便宜的新型傳感器的開發(fā)和應(yīng)用，有力推動了橋梁健康安全監(jiān)測的發(fā)展。例如，在上海、武漢等多處的橋梁結(jié)構(gòu)件中屢見不鮮。比如壓力傳感器、位移測量傳感器、應(yīng)變測量傳感器、振動測量傳感器等，被越來越多的應(yīng)用到橋梁健康安全監(jiān)測中。
例如，目前，在南京長江二橋上安裝著200多個傳感器，它們24小時捕捉著橋梁的所有信息，并發(fā)送到數(shù)據(jù)檢測中心進(jìn)行分析，一旦有異常，便可以提前預(yù)警，分析問題原因，再由管養(yǎng)人員進(jìn)行修理。
其中，傳感器會實(shí)時傳送大橋的環(huán)境信息，比如當(dāng)時橋上的風(fēng)速、溫度、車輛負(fù)載等結(jié)構(gòu)信息，比如橋面變形情況、斜拉橋的索力等。一旦捕捉到的數(shù)據(jù)超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，系統(tǒng)就會自動報(bào)警，然后工作人員根據(jù)信息判斷，給負(fù)責(zé)橋梁的管養(yǎng)人員下達(dá)指令。
再比如，10月8日上午，武漢楊泗港長江大橋正式通車。這座由中鐵大橋局承建的大橋，是世界上跨度大的雙層公路懸索橋。為確保該橋運(yùn)營安全，提高大橋未來的管養(yǎng)水平和效率，橋科院為該橋量身定制了一套長期健康監(jiān)測系統(tǒng)。
該健康監(jiān)測系統(tǒng)由自動化監(jiān)測、人工巡檢養(yǎng)護(hù)、交通監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲與管理、安全預(yù)警與狀態(tài)評估、用戶界面等六個子系統(tǒng)組成。在設(shè)計(jì)時充分考慮了楊泗港長江大橋的特點(diǎn)，設(shè)置了環(huán)境荷載監(jiān)測、結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測、交通監(jiān)測三種監(jiān)測類型，包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、車速車軸儀、振動傳感器等在內(nèi)的17個監(jiān)測項(xiàng)目，共計(jì)505個測點(diǎn)，均分布于大橋塔頂、錨碇、橋面等關(guān)鍵位置。
健康監(jiān)測系統(tǒng)可對一些人工無法到達(dá)的隱蔽部位進(jìn)行監(jiān)測，同時可實(shí)現(xiàn)實(shí)時的損傷檢測，及時發(fā)現(xiàn)橋梁的損傷與性能退化，對大橋使用過程中出現(xiàn)的損傷進(jìn)行定性、定位和定量分析，實(shí)現(xiàn)防患于未然。在突發(fā)性事件，例如強(qiáng)烈地震、大風(fēng)或其它嚴(yán)重事故發(fā)生之后，可對橋梁進(jìn)行安全性能和工作狀態(tài)評估，還可以利用收集到的特定信息對大橋狀態(tài)和安全進(jìn)行評估，給養(yǎng)護(hù)管理人員提供輔助決策依據(jù)，實(shí)施有效的養(yǎng)護(hù)、維修與加固工作，進(jìn)一步節(jié)約了維護(hù)經(jīng)費(fèi)。
經(jīng)過這次事件，希望有關(guān)部門能在查清事故原因的同時，吸取教訓(xùn)，加強(qiáng)對橋梁和過往車輛的監(jiān)管；同時，我們也應(yīng)該充分意識到，橋梁運(yùn)維管理信息化的必要性，也希望在未來的橋梁監(jiān)測工作中，讓現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮出更大的作用。
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