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基于物联网的桥梁监控系统设计

一、选题简介、意义

“要发展，先修路”，桥梁是公路的重要组成部分，然而桥梁的安全问题已经成为热门话题，桥梁事故越来越多，接踵而来的桥梁事故也频频敲响了安全的警钟。

随着我国桥梁事业的发展，桥梁越来越多，同时有许多的桥梁已经进入养护维修阶段，就目前而言，我国桥梁已经有一部分进入了“老龄化”。随着时间的推移，其数量还在不断地增多，桥梁管理者对桥梁的养护已日益重视。根据交通部颁布的《公路养护技术规范》要求，必须对桥梁进行鉴定。 此系统可以保障桥梁的结构安全与运营安全、全面提升桥梁的养护水平；降低在寿命周期的养护成本。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

1、课题主要研究内容

桥梁监控系统将基于桥梁结构安全、交通事故监测技术，采用网络化计算机管理系统所提供的数据处理功能，对桥梁的结构、使用环境、交通状况的基础信息进行存储、评价分析，对桥梁的养护决策和安全状态预警。

2、要解决的问题

（1）怎样确定测量点的位置？

（2）有线设备和无线设备的如何合理的使用？

3、预期目标

（1）自己浏览相关桥梁结构的知识；

（2）了解桥梁结构安全；

4、研究步骤

（1）分析结构

（2）定期检测

（3）发现问题

（4）采取措施

（5）维修管理

5、研究方法措施

（1）从桥梁健康监测系统实践应用效果来看，建立健康监测系统的大桥，基本上能够实时获得桥梁结构应力、变形以及变位等参数，用以实时评估桥梁实际工作状态和预测桥梁功能变化。

（2）采用健康监测系统与传统检查方法相结合进行大桥管理维护的新策略。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

一、系统概述

（一）桥梁监控的必要性

（二）桥梁监控的目的与意义

二、需求分析

（一）基本信息管理

（二）结构安全监测和预报

三、系统方案比较选型

四、系统详细设计

（一）总体目标

（二）建设内容与规模

五、系统实施

六、系统测试及其创新点

七、小结并致谢

八、参考文献

系统功能模块结构图

桥梁监控系统示意图

关键技术

光纤传感技术、ZigBee无线传输技术

目  录

一、系统概述 1

（一）桥梁监控的必要性 1

（二）桥梁监测的目的与意义 2

（三）桥梁监控的组成及工作原理 3

（四）桥梁监控的发展 5

二、需求分析 6

（一）基本信息管理 6

（二）结构安全监测和预报 6

（三）桥梁突发事件的监测和处理 6

（四）桥梁的维护 6

三、系统方案比较选型 7

（一）系统方案比较选型 7

1.江阴大桥 7

2.润扬大桥 8

3.苏通大桥 10

（二）比较选型 11

四、系统详细设计 12

（一）总体目标 12

（二）总体建设内容与规模 12

1.建设内容和规模 12

2．信息管理子系统 13

3．结构安全监测预报子系统 14

4．维护管理决策子系统 15

5．远程监管网络信息处理平台 15

6．数据传输 16

7．应用系统设计 17

五、桥梁监控实施 18

（一）基准网的布置 18

（二）观测点的设置与监测 18

1.混凝土斜拉桥 18

2.传感器级其性能与测点 18

六、系统测试及其创新点 21

（一）系统运行结果分析 21

1.光纤光栅传感器 21

2.加速度响应 23

（二）系统创新点 24

1.集成化的监控与管理信息处理 24

2.相对独立的功能子系统 25

3.子系统信息共享 25

（三）遇到的问题和解决方法 25

七、小结并致谢 26

八、参考文献28

参考文献

1. 范立础，桥梁抗震，同济大学出版社，1997 

2. 陈政清，桥梁风工程，北京：人民交通出版社，2005 

3. 周远棣，钢桥，北京：人民交通出版社，2001 

4. 李富文，钢桥，北京：中国铁道出版社，1993 

5. 邵容光，混凝土弯梁桥，北京：人民交通出版社，2001 

6. 华孝良，徐光辉主编，桥梁结构非线性分析，北京：人民交通出版社，1997 

7. 叶见曙，结构设计原理，北京：人民交通出版社，2005 

8. 叶镇国，水力学及桥涵水文，北京：人民交通出版社，1995 

9. 李国平，预应力混凝土结构设计原理，北京：人民交通出版社，2004 

10. 卢树圣，现代预应力混凝土理论与应用，北京：中国铁道出版社，2000 

11. 项海帆，高等桥梁结构理论，北京：人民交通出版社，2001 

12. 李传习，大跨度桥梁结构计算理论，北京：人民交通出版社2002