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采用 HBM 測量技術進行橋梁監控

發布時間:2023-08-07      點擊次數:851

采用 HBM 測量技術進行橋梁監控

帶有472個傳感器的監控解決方案可以長時間監控橋梁性能

?e?elj 大橋是多瑙河上的拱橋,用于連接塞爾維亞諾維薩德的鐵路和公路交通。建于1961年,由著名的土木工程師 Branko?e?elj 設計,并采用獨特的預應力混凝土施工,許多人對橋梁的耐久性有疑問。所以,為了讓群眾放心,布蘭科在測試過程中在橋下劃船。

不過在1999年北約爆炸事件中,這座橋遭到12次轟炸,最后在多次打擊后,于1999年4月23日被摧毀。這是諾維薩德的最后一座橋梁,即“高貴的鐵砧”。

連接人民,國家和經濟的新橋梁

?e?elj 大橋正在重建,預計到2017年底將完成施工。其設計將與舊橋類似,但材料將由鋼拱結構構成。長達474米,將承載兩條鐵軌,兩條機動車車道,兩條自行車和行人專用道。

歐盟正在參與該項目的資助,因為它是巴爾干各國和歐盟的重要運輸線。


現代設計需要更高效的監控系統

鐵路和交通橋梁的行為需要復雜的監控系統,由于負載的類型和強度不同,橋梁結構安全在日常生活中非常重要。

土木工程與大地測量部(FTN - 諾維薩德技術科學院)與TRC PRO(技術研究中心)長期合作,一直使用HBM 測量技術。

結構健康監測 包括觀測,數據采集,傳輸和分析。目標是形成一個跟蹤橋梁結構狀態的數據庫,以確定橋梁的安全和性能(承載能力,剛度,適用性和耐久性)的任何潛在惡化。


橋梁關鍵區域

該項目采用分布式多通道配置,對關鍵區域進行永久監控:

  • 實驗應力分析(耐久性試驗):4個中跨帶,8個支撐區;
  • 吊架強力測量:12個吊架;
  • 垂直位移:12個中跨帶和8個支撐區;
  • 縱向位移:4個支撐區;
  • 傾角:12個中跨帶和9個支撐區;
  • 加速度,頻率和阻尼參數:12個中跨帶和9個支撐區
  • 橋梁結構中的溫度測量:12個中跨帶和9個支撐區。

安裝了 472 個傳感器

總共安裝了 472 個傳感器:

  • 在橋梁的14個區域安裝了 328個 HBM 應變片 應變片(LY41系列)(實驗應力分析)
  • 80個力傳感器(吊架力監測)
  • 4個可移動支撐部分中安裝了12個位移傳感器(用于水平位移)
  • 在20個結構和一個中心區安裝32個雙軸傾斜儀(用于雙軸傾斜和加速度測量,垂直位移)與嵌入式三軸加速度計和溫度傳感器。
  • 在測量點直接進行調整

可靠的傳感器技術

用于測量的基本設備是應變片,其直接黏貼到橋梁結構上或作為力傳感器中的感測元件。基于應變的傳感器具有長期穩定性高的優點。這在橋梁項目中很重要,因為在橋梁的整個生命周期中不可能停止運行,并重新校準。

除此之外,本應用中使用的 LY41 系列 應變片具有良好的溫度補償性能,這非常必要,因為橋梁結構面臨著多種天氣和溫度條件。

對于數據采集,采用的是 HBM PMX 系統

安裝后,測量點被覆蓋以防止損壞和電磁干擾(EMI)。

調整可在測量點直接調整

測量和數據采集和控制系統必須完成以下幾項任務:快速可靠的測量,易于設置,實時計算,診斷,無需額外的軟件安裝,所有這一切都可以通過PMX測量和控制系統實現。

作為對灰塵和EMI的額外保護,PMX數據采集單元包括電源安裝在機柜中,這是一個經濟高效的解決方案。

在第一步中,所有信號都以19.2 kHz進行采樣,保證了測量信號的高測量帶寬和評估。所有調整均通過通過標準以太網接口和內部PMX網絡服務器進行處理。

該解決方案提供了極大的好處:可以在安裝點或控制室的以太網網絡直接進行調整,甚至可以遠程完成額外的WiFi可用。所以每個工程師都能夠實時了解應用程序和測試狀態。內置操作控制防止不安全的操作。

數據存儲概念

這些要求捕獲了幾個任務。對于長期監測,PMX系統的所有數據都將通過以太網傳輸到數據采集系統,并采用服務器進行評估和控制。作為備份,每個PMX都有一個內部數據記錄器,并在其內部存儲器中存儲帶有時間戳的數據。所以以太網網絡故障時,測量數據不會丟失。重新建立網絡后,可以從每個PMX傳輸數據站傳輸到數據服務器。

建立狀態監測網絡

PMX監控系統運行在長約 500 米的整個橋上。但要獲得有價值的測量結果,每個PMX的采樣率系統和每個測量通道必須同步。因此,每個PMX系統通過以太網和NTP協議進行同步。

另一方面,必須集成NTP服務器,將時間戳發送到網絡中的每個PMX設備。

該項目中使用的是HBM catman 數據采集軟件,它是可視化,存儲和事件監控的強大軟件。這個軟件還包括一個NTP - 同步所有PMX系統的時間服務器。一旦系統設置并運行,同步處于幾毫秒的范圍內。

強大的實時計算與PMX Smart功能

在第二步中,所需和相關的信息必須實時計算。這可以通過PMX的智能功能完成。智能功能包括幾個數學功能,如計算器,邏輯功能,過程評估以及 PID 控制器功能。

實時診斷與PMX監控系統

詳細而深入的診斷存儲在PMX日志文件中。該文件存儲在 PMX 內部存儲器中。其允許100%覆蓋整個測試和測量過程。

數據采集和評估

可以設置不同的圖形用戶面板和數據記錄器,以進行不同的監視任務。 事件監視系統可通過電子郵件發送或推送通知到移動電話。 可即時反饋橋梁狀況,并設置正確的交通標志。

“可以設置不同的圖形用戶面板和數據記錄器,以進行不同的監視任務。 事件監視系統可通過電子郵件發送或推送通知到移動電話。 可即時反饋橋梁狀況,并設置正確的交通標志。”

Hotimir Licen from TRC PRO

優異結果,優異性價比

由于預算有限,PMX平臺由于性價比優異而被選為解決方案。具有以下優勢:

  • 精度高,分辨率高
  • 靜態和動態測量
  • 傳感器通用系統
  • 可進行溫度補償
  • 帶有以太網接口的分布式系統
  • 通過 NTP 進行同步測量
  • 可進行數據存儲的獨立操作,并使用HBM catman軟件進行遠程訪問。