一、方案背景
桥梁作为交通基础设施中不可或缺的重要组成部分，其安全稳定的运行直接关联到广大人民群众的生命财产安全以及整个社会的稳定与和谐。桥梁不仅是连接两地的通道，更是经济发展和社会进步的重要纽带。为了确保桥梁的安全运行，桥梁安全监测显得尤为重要。通过实时监测桥梁的结构状态、周围环境条件以及使用情况等多个关键因素，可以有效地识别和发现桥梁存在的各种病害和潜在的安全隐患。这一过程不仅有助于及时采取必要的维修和加固措施，还能为桥梁的日常养护和科学管理提供坚实的数据支持和决策依据。桥梁安全监测系统可以利用先进的传感器技术、物联网技术和大数据分析技术，实现对桥梁健康状况的全面监控。通过对桥梁的实时数据进行分析，可以预测桥梁可能出现的问题，并制定相应的预防措施。这样不仅可以减少突发性桥梁事故的发生，还能延长桥梁的使用寿命，节约大量的维修和重建成本。此外，桥梁安全监测还能为政府和相关部门提供科学的决策依据，帮助他们更好地规划和管理交通基础设施，确保交通网络的高效运行。
二、系统组成
桥梁安全监测系统是一个综合性的技术体系，它主要由以下几个关键部分组成：传感器、数据采集与传输系统、数据处理与分析系统以及信息管理系统。传感器的作用是实时地对桥梁的结构健康状况进行监测，捕捉各种关键参数的变化，如应力、应变、位移等。这些传感器通常被安装在桥梁的关键部位，以确保能够全面、准确地获取桥梁的健康数据。
数据采集与传输系统则负责将传感器收集到的数据安全、高效地传输到数据处理与分析系统。这一系统通常包括数据采集器、传输设备以及相应的通信网络。数据采集器负责从传感器中读取数据，并进行初步的整理和打包。传输设备则通过有线或无线的方式，将数据发送到数据处理与分析系统所在的服务器或数据中心。
数据处理与分析系统的核心任务是对传输过来的数据进行深入的处理和分析。通过先进的算法和模型，系统能够识别出数据中的异常模式和潜在的安全隐患。例如，通过对历史数据的对比分析，系统可以发现桥梁结构的微小变化，从而提前预警可能发生的结构损伤或功能退化。这一系统的高效运行，对于确保桥梁的安全运营具有至关重要的作用。
信息管理系统则是一个综合性的平台，它不仅负责存储和展示监测数据，还提供了一系列管理功能。通过友好的用户界面，用户可以方便地查看桥梁的实时状态和历史数据，分析桥梁的健康趋势。此外，信息管理系统还具备强大的预警功能，能够在发现潜在的安全隐患时，及时向相关部门和人员发出警报。同时，该系统还能够提供决策支持，帮助工程师和管理人员制定维修、加固或改造的方案，确保桥梁的长期安全和稳定运营。
三、系统功能
█实时监测：现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其桥梁的位移、沉降、倾斜、加速度、振幅、频率等结构参数的实时监测桥梁的环境条件、结构响应等，一旦发现异常，系统立即自动推送预警信息，确保问题得到及时处理。
█及时报警：通过布设在桥梁表面的各种类型的传感器，桥梁的位移、沉降、倾斜、加速度、振幅、频率等结构参数的监测。这些参数可以直接反映桥梁的结构状态，如是否存在变形、受力是否均衡等。传输到相关软件系统，实现对整个坝体的全方位实时监测。等数据超过告警上限时系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。可设置多级报警，支持弹出软件窗口报警、邮件报警、短信报警及声光报警等功能多种方式传达至相关领导和责任人。
█视频远程监控：实时视频监控，用户可以从监控终端中实时的看到现场的视频图像，同时还可以通过软件控制现场摄像机镜头以及云台，根据需要调整光圈大小、焦距远近、变倍高低以及视频角度等，满足用户对现场多方位视频图像的监控需要，确保桥梁运行安全。
█数据分析与预判：采用B/S架构，用户可随时随地访问系统，查看桥梁的实时数据和历史记录。同时，系统还能自动生成报表，帮助用户轻松管理桥梁数据。通过对监测数据的追溯和分析，系统能够及时发现桥梁潜在的安全问题，并提供准确的诊断报告。这有助于桥梁管理单位更好地了解桥梁的运行状况，制定科学的维护计划。
GIS模拟建模：在适用前提下将桥梁轻量化结构监测管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。
四、主要相关设备
█北斗数传终端是针对船载通信和导航应用推出的一款支持北斗RDSS/RNSS功能的一体机。M20C-V30北斗数传终端内部集成了北斗多频天线、射频、基带以及主控等功能单元，可实现RDSS定位、短报文通信和RNSS导航定位等功能。北斗数传终端体积小、功耗低，连接简单、操作方便，可广泛应用于卫星通信、船载导航监控，以及应急救援等领域。
█遥测终端机集传统水文遥测终端机功能、2G/3G/4G全网通/NB-IoT短报文无线长距离传输功能、LoRa无线短距离传输功能于一体，实现水文/水资源/地灾监测/气象等数据的采集、存储、传输、显示、控制、报警及传输等综合功能，同时支持GNSS定位功能。该产品采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供翻斗式雨量计接口、RS232、RS485、SDI、有线网口、4~20mA及0~5V模拟量输入、开关量输入、继电器输出和开关量输出接口，可满足各种不同应用的需求。该产品可广泛应用于各种水利信息化建设领域，如水文、水资源、水环境、水污染、山洪灾害、水库安全、大坝安全的远程测控领域。
█普适型GNSS接收机集成高精度GNSS芯片，数据采集模块、物联网通信技术的一体化先进监测专用接收机，采用低功耗概率设计，融合MEMS传感器技术实现变频智能监测，可以自动切换工作模式；采用高精度形变监测数据处理算法，可获得毫米级的实时形变监测精度，使用户实时掌握被监测体的瞬时形变情况，可满足用户实时掌握被监测体瞬时形变的需求。产品广泛应用于地灾监测、矿山安全监测、桥梁安全、大坝形变监测等领域。
█无线倾角仪是自主研发超低功耗且高性能的无线倾角传感器，针对户外无供电使用条件或无需时刻测量但必须定期检测物体姿态角度的行业应用，而开发的低功耗三轴倾角传感器。本传感器采用锂电池供电，物联网技术 NB-IOT通信，从而摆脱对使用环境的依赖。传感器长期处于待机状态，待机功耗低至 0.72mA，此外还配置一块高效太阳能板，使之有效续航长达5年。传感器根据用户设置的唤醒可定时上传数据到相关平台上，用户通过网络服务平台无需实地勘测便可知被测物体状态。设定角度阀值，当超过传感器检测到物体突发超出角度阀值时会主动唤醒设备并立刻上传信息。设定加速度阀值，当超过传感器检测到物体突发加速度超出设置的加速度阈值值时会主动唤醒设备并第一时间上传警报信息。该产品主要用于控制各种大型工程设施或设备状态监测，能够”实时”监控物体三轴倾斜状态。产品设计精密，对温度和线性度进行了再次补偿，集成了短路、瞬间高压、极性、涌浪等全面保护功能，适合各种恶劣工业环境作业。在产品的可靠性与稳定性上也采用工业级 MCU、三防 PCB 板、进口电缆、宽温金属外壳等名种措施来提高产品的工业级别。
五、方案价值
桥梁作为重要的交通基础设施，其安全运行监测对于确保桥梁结构的稳固性和安全性、预防潜在的事故风险以及延长桥梁的使用寿命具有至关重要的意义。通过实时监测桥梁的状态，可以及时发现和处理各种安全隐患，从而为桥梁的维护和管理工作提供科学、可靠的数据支持和决策依据。这种监测不仅包括对桥梁结构的物理状况进行定期检查，还包括利用现代传感器技术和数据分析方法，对桥梁的应力、变形、振动等关键参数进行持续的监控。通过这些手段，可以确保桥梁在各种环境和负载条件下的安全性能，为公众提供一个安全、可靠的通行环境。
