【正文】 提供數(shù)據(jù)：斜拉索索力；與設(shè)計索力、竣工最后一次調(diào)索索力、歷年測試索力的比較；索力變化的評估。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案29 斜拉索錨頭檢查檢測要求如下：檢測方法：無損檢測；檢測周期：每1年進行一次；檢測范圍：全部拉索；檢測內(nèi)容：斜拉索錨頭銹蝕程度；提供數(shù)據(jù)：提供斜拉索錨頭銹蝕評估數(shù)據(jù)； 全橋傳感器測點布設(shè)情況匯總?cè)珮騻鞲衅鞑荚O(shè)情況匯總?cè)缦卤硭荆罕? 全橋傳感器布設(shè)情況表序號 類型 型號 數(shù)量 布設(shè)情況1 應(yīng)變傳感器 SENS1 67 4 個塔柱各 6 套、主梁 7 個截面各 5 套、橫隔板 8 套2 溫度傳感器 SENT1 67 4 個塔柱各 6 套、主梁 7 個截面各 5 套、橫隔板 8 套3 加速度計 SENAL 26 4 個塔柱頂各 2 套，主梁 7 個截面共 18套4 索力計 JMM268C 16 2 個索面 8 幅每幅各 2 套5 傾斜計 SENTILT 8 4 個塔柱頂各 2 套6 拉線式位移傳感器 SEND2 4 2 個梁端各 2 套7 靜力水準儀 SENHOR 11 點 主梁 5 個截面各 2 套，不動點 1 套9 風(fēng)速風(fēng)向儀 HFY1A 1 塔頂 1 套全橋傳感器布置圖如下圖所示 ：圖 21 李家沱長江大橋健康監(jiān)測項目全橋總體布置圖索力監(jiān)測變形、加速度、風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測變形、加速度監(jiān)測索力監(jiān)測 索力監(jiān)測索力監(jiān)測 索力監(jiān)測索力監(jiān)測索力監(jiān)測應(yīng)力溫度加加速度監(jiān)測加速度、應(yīng)力、變形溫度監(jiān)測伸縮縫監(jiān)測伸縮縫監(jiān)測應(yīng)力、溫度、撓度、加速度監(jiān)測應(yīng)力、溫度、撓度、加速度監(jiān)測 應(yīng)力溫度加加速度監(jiān)測應(yīng)力、溫度撓度加速度監(jiān)測重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案31五、數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和控制子系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng) 總體設(shè)計李家沱長江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀、拉索索力自動化測試系統(tǒng)和綜合信息網(wǎng)絡(luò)組成，其總體技術(shù)要求如下：(1) 系統(tǒng)應(yīng)具有與其安裝位置、功能和預(yù)期壽命相適應(yīng)的質(zhì)量和標準。(2) 系統(tǒng)應(yīng)能在無人職守條件下連續(xù)運行，采集得到的數(shù)據(jù)可供遠程傳輸和共享，采樣參數(shù)可遠程在線設(shè)置。能連續(xù)采樣，在報警狀態(tài)下(臺風(fēng)、地震、船撞等) 能夠進行特殊采樣和人工干預(yù)采樣。(3) 數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集和緩存管理功能，并能對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行基本的統(tǒng)計運算，以便顯示相應(yīng)信息。(4) 對每個傳感器信號提供在線預(yù)覽、濾波、變換和同步統(tǒng)計處理功能，以便根據(jù)實際傳感器信號的時域、頻域性質(zhì)合理設(shè)置采樣參數(shù)。(5) 系統(tǒng)軟件操作權(quán)限分為多級。只有系統(tǒng)管理員具有運行配置數(shù)據(jù)庫、編輯配置文件、修改傳感器的校準數(shù)據(jù)等在內(nèi)的操作權(quán)限，而一般的普通管理員不應(yīng)被賦予上述操作權(quán)限，以保證系統(tǒng)安全。(6) 當(dāng)系統(tǒng)的一個或多個部分暫時斷電時，系統(tǒng)的各個部分應(yīng)無需人為干涉即可自動重新啟動、同步校準和繼續(xù)正確運行，并保留斷點信息。數(shù)據(jù)采集采用實時監(jiān)測與定期監(jiān)測、檢測相結(jié)合的方法進行全面的系統(tǒng)監(jiān)測。實時監(jiān)測以傳感器自動采集數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)，定期監(jiān)測以人工輸入數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)。實時監(jiān)測的采集模式如下圖所示：圖 傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳感器 外場工作站機柜 調(diào)理/采集模塊 采集計算機綜合監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)控中心數(shù)據(jù)接收處理服務(wù)器重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案32 光纖光柵采集子系統(tǒng)光纖光柵傳感器采用的采集計算機為 PI03 型光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀，如圖 所示：圖 PI03 型光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀表 光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)參數(shù)表類型 PI03XX通道數(shù) 1～24最大測點數(shù) /通道 溫度：18；應(yīng)變：16；位移：5；壓力：8主要指標采樣頻率 單通道 50Hz溫度 分辨率：℃；測量精度：177?！鎽?yīng)變 分辨率：1με；測量精度：177。3με可測參量及精度位移 分辨率：；測量精度：%FS～1%FS工作電壓 220V177。10%，50Hz電子參數(shù)數(shù)據(jù)接口 10M 以太網(wǎng)口、RS232 串口、USB 口工作環(huán)境 0～40℃環(huán)境參數(shù)工作濕度 0～80% 無結(jié)露 索力采集子系統(tǒng)索力采集子系統(tǒng)主要由 JMM268C 數(shù)字化加速度傳感器、總線型多點采集控制器、監(jiān)測工作站和監(jiān)測軟件組成。傳感器由 RS485 總線串接起來，測量數(shù)據(jù)通過總線型多點采集控制模塊傳輸至監(jiān)測工作站，并保存到數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示。 重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案33 以以以以以以以以以以TCP/I以以以以以以以以圖 索力采集子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖表 索力采集控制器技術(shù)參數(shù)表類型 索力采集控制器頻率測量范圍 ~65Hz頻率測量精度 %177。溫度測量范圍 20℃~120℃溫度測量精度 1℃接口 RS485主要指標串接傳感器數(shù)量 2～64數(shù)據(jù)傳輸距離 1200 米（不接中續(xù)器）電源 36V 交流電防雷標準 符合 IEEE 標準 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)本系統(tǒng)同時對主塔、主梁進行在線監(jiān)測，由于多個光纖應(yīng)變傳感器具有不同的反射光中心波長，所以可以通過一根光纖串接成為光纖傳感鏈，每個監(jiān)測截面的應(yīng)力、溫度、加速度、撓度、位移傳感器用一根光纖連成一串，占用光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個或多個通道，通過光纖傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀自動采集各斷面的位移、應(yīng)力、溫度、加速度等信息；同時靠索力自動化采集系統(tǒng)獲取斜拉索索力信息。兩種信息依靠光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，以供數(shù)據(jù)的分析和處理。其傳輸網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)果圖如下所示：重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案34監(jiān)測工作站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器W E B 服務(wù)器監(jiān)測工作站大橋管理處光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)分析儀溫 度傳 感 器加 速 度傳 感 器溫 度傳 感 器溫 度傳 感 器溫 度傳 感 器加 速 度傳 感 器加 速 度傳 感 器加 速 度傳 感 器光交換機局域網(wǎng)索力傳感器采集工作站U P S 電源應(yīng) 變傳 感 器位 移傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器應(yīng) 變傳 感 器位 移傳 感 器位 移傳 感 器位 移傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器撓 度傳 感 器通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5I n t e r n e t 遠程監(jiān)控光交換機U P S 電源索力傳感器索力傳感器索力傳感器圖 李家沱長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖李家沱長江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中，光纖光柵傳感采集系統(tǒng)與拉索索力自動化測試系統(tǒng)的采集方式和所使用的設(shè)備不同，但其基本采集和數(shù)據(jù)通訊方式必須統(tǒng)一，以利于系統(tǒng)的動態(tài)擴展，使數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的通訊接口協(xié)議傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)的總體技術(shù)要求如下：(1) 光纖信號傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和構(gòu)造要考慮將來的擴展，且擴展無需中斷系統(tǒng)操作和影響現(xiàn)有的用戶。(2) 為了與其它基于 TCP／IP 的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)相協(xié)調(diào)，光纖信號傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)基于 TCP／IP 標準。(3)光纖局部損傷或個別節(jié)點失效的情況下，系統(tǒng)具有單點故障不影響控制網(wǎng)絡(luò)其他部分的功能。(4) 通訊故障和自動重構(gòu)都能在數(shù)據(jù)處理與控制服務(wù)器上顯示并發(fā)出警報。 數(shù)據(jù)處理和控制子系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理包括下述三個過程：數(shù)據(jù)的預(yù)處理。這一過程在數(shù)據(jù)管理和控制系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)完成，主要進行簡單的統(tǒng)計計算，比如設(shè)定時段內(nèi)的最大最小值、均值、方差、標準差等，計算結(jié)果作為初級預(yù)警的輸入，并用以判定信號是否正常。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案35(1) 數(shù)據(jù)的二次處理。這一過程也在數(shù)據(jù)管理和控制系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)完成，主要包括數(shù)據(jù)的時域、頻域、時頻域分析及顯示。(2) 數(shù)據(jù)的后處理。這一過程在終端微機與數(shù)據(jù)管理服務(wù)器完成。主要進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的高級分析。由于這一過程的分析數(shù)據(jù)來自實時現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)和定期人工采集數(shù)據(jù)，因此往往離線進行。數(shù)據(jù)的后處理包括各種報表的自動生成功能。監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理和控制包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）動保存和人為選擇保存兩種操作模式。（2）健康監(jiān)測系統(tǒng)加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)約占整個原始數(shù)據(jù)的90％，考慮到實施實時采集致使數(shù)據(jù)量太多，以至于沒有足夠的人力資源進行處理分析，而且得到的信息中有很多是重復(fù)的冗余信息。因此針對加速度傳感器將定制采集制度，按照一定的條件采集數(shù)據(jù)，大量地降低無用信息的冗余。（3）用戶可在局域網(wǎng)的終端電腦上通過網(wǎng)絡(luò)觀察原始數(shù)據(jù)，發(fā)送采集控制指令，并可設(shè)定各種采集制度，對實時數(shù)據(jù)進行處理，并保存感興趣的處理結(jié)果。大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)管理采用的方法是：構(gòu)造多層次相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，直接以數(shù)據(jù)庫方式存儲原理數(shù)據(jù)，以便根據(jù)各種查詢條件檢索原始數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的存儲資源耗用，提高數(shù)據(jù)存儲與管理效率。 系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定自動進行原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，通過圖形界面，用戶可以觀察到數(shù)據(jù)及其處理結(jié)果的過程，即可對原始數(shù)據(jù)進行動態(tài)分析，同時可將指定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存儲為用戶指定的格式，為數(shù)據(jù)交換、共享提供接口和平臺。為保證基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全性，數(shù)據(jù)管理還應(yīng)具有訪問控制功能。數(shù)據(jù)庫訪問采用客戶端用戶系統(tǒng)與服務(wù)器用戶系統(tǒng)的雙重用戶驗證系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫訪問設(shè)有三個訪問級別：最高權(quán)限用戶、次高權(quán)限用戶、最低權(quán)限用戶。最高權(quán)限用戶的最大特點就是可以設(shè)定和修改系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)庫的各種參數(shù)，包括：傳感器的校準數(shù)據(jù)、傳感器采樣參數(shù)、定期采集制度、實時采集制度、數(shù)據(jù)存儲參重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案36數(shù)、實時報警閥值、系統(tǒng)分析參數(shù)、基本結(jié)果參數(shù)。重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案36六、系統(tǒng)軟件的設(shè)計李家沱長江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)是一個基于傳感器采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)傳感器及其數(shù)據(jù)采集設(shè)備的物理分布、功能要求和系統(tǒng)的總體應(yīng)用方式，整個軟件系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三部分。 數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)該系統(tǒng)主要實現(xiàn)信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)采樣、采樣控制、數(shù)據(jù)本地存儲、工作站系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)通訊等功能。根據(jù)傳感器的工作原理和接入方式不同，數(shù)據(jù)采集方式可以分為:(1) 基于光纖光柵傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：傳感器類型：應(yīng)變、溫度、加速度，傾斜計、水準儀、位移計等。數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)采用與其硬件設(shè)備相配套的LABVIEW軟件定制開發(fā)實現(xiàn)，系統(tǒng)平臺采用工業(yè)實時操作系統(tǒng)，能夠保證整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性、實時性、穩(wěn)定性。主要功能包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、在線數(shù)據(jù)處理、初級采集策略控制及自檢程序等。(2) 基于索力傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：傳感器類型：索力計。對這些獨立的傳感器采集系統(tǒng)，通過COM接口軟件集成的方式，將其納入到本系統(tǒng)中，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的緩存，傳輸，控制等功能。兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均需要自行開發(fā)實現(xiàn)，程序主要運行于數(shù)據(jù)采集設(shè)備中。其主要功能是為數(shù)據(jù)采集和傳輸服務(wù)，一般情況下正常運行時無相應(yīng)的用戶界面，但可以根據(jù)調(diào)試的需要，可以設(shè)計開發(fā)調(diào)試界面。根據(jù)業(yè)務(wù)功能的要求及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的情況，此系統(tǒng)的全部功能使用 LABVIEW 定制開發(fā)，并且運行在實時操作系統(tǒng)平臺之上。其基本要求如下：(1)、對所有傳感器信號按照相應(yīng)的采集制度和采樣頻率進行實時數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理；重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案37(2)、連續(xù)傳輸來自傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和控制系統(tǒng)服務(wù)器和數(shù)據(jù)評估服務(wù)器之間的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)、狀態(tài)和警告信息，以便進行必要的顯示、報警和存儲；(3)、 數(shù)據(jù)傳輸更新、報警和狀態(tài)信息的更新速度滿足實時顯示要求；(4)、 所有連續(xù)記錄的數(shù)據(jù)以小時為單位進行保存，采用二進制壓縮文件格式；(5)、系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)庫環(huán)形緩沖存儲最多可保持 45 天的原始數(shù)據(jù)緩沖時間長度可由系統(tǒng)管理員調(diào)整；(6)、所有系統(tǒng)操作和警告信息記入按時間順序的可追溯事件日記，記錄報警的出現(xiàn)和恢復(fù)；(7)、對于特殊傳感器的獨立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過 COM 接口的方式對其進行軟件集成，COM 接口完成各種數(shù)據(jù)的交換，并盡可能對原采集軟件的正常工作影響最小。(8)、針對傳感器實時采集的原始數(shù)據(jù)，考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，采用TCP/IP 方式進行實時傳輸，并將數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸分為兩個線程單獨進行。(9)、針對傳感器實時采集的歷史數(shù)據(jù)，可以采用 FTP 的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。(10)、支持對加速度進行采樣控制和人工干預(yù)采樣，具備對突發(fā)事件采樣控制的自觸發(fā)功能。 結(jié)構(gòu)監(jiān)測信息管理系統(tǒng)該系統(tǒng)位于數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、處理、在線評估、數(shù)據(jù)發(fā)布及數(shù)據(jù)顯示等功能。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的功能涉及大量數(shù)據(jù)接收與數(shù)據(jù)處理分析，所有用戶主要通過該軟件實現(xiàn)與整個健康監(jiān)測系統(tǒng)的交互操作。系統(tǒng)采用基于Java 的 C/S 或基于 J2EE 的 B/S 方式實現(xiàn)。其中，圖形數(shù)據(jù)顯示采用 ActivX 或Java 等方式定制開發(fā)并嵌入式瀏覽器進行 WEB 發(fā)布，數(shù)據(jù)通訊采用 TCP/IP 和重 慶 李家沱 長 江大 橋長 期健康 監(jiān)測 方案38FTP 實現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理可結(jié)合 Labview 和 Matlab 的提供的專業(yè)庫，在線評估預(yù)警可采用 或 動態(tài)鏈接庫加載方式實現(xiàn)，評估報表可采用 Web 方式發(fā)布。其基本技術(shù)要求如下：(1)、提供友好的交互式圖形界