JJF 2272-2025 桥隧结构监测系统在线校准方法

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2272—2025桥隧结构监测系统在线校准方法MethodforOnlineCalibrationofStructuralMonitoringSystemsforBridgesandTunnels2025-06-11发布2025-12-11实施桥隧结构监测系统在线校准方法MethodforOnlineCalibrationofStructuralMonitoringSystemsforBridgesandTunnels主要起草单位:交通运输部公路科学研究所中国计量科学研究院参加起草单位:广东交科检测有限公司本规范主要起草人:荆根强(交通运输部公路科学研究所)李建双(中国计量科学研究院)彭璐(交通运输部公路科学研究所)参加起草人:罗翥(交通运输部公路科学研究所)崔建军(中国计量科学研究院)许肇峰(广东交科检测有限公司) 6校准过程及分析方法 附录A监测系统配置要求 (9) ⅡJJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制订工作的基础性系列规范,编写格式参照了JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》。本规范为首次发布。1桥隧结构监测系统在线校准方法本规范规定的校准方法适用于传感器不宜拆卸的桥隧结构监测系统的在线校准,其他类型的监测系统可参照使用。本规范不适用于埋入式传感器所构成的监测系统的在线校准。本规范引用了下列文件:JJF1059.1测量不确定度评定与表示JJF1305线位移传感器校准规范GB/T18459传感器主要静态性能指标计算方法GB50982建筑与桥梁结构监测技术规范JT/T1037公路桥梁结构监测技术规范件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。下列术语适用于本规范。求,依托该结构体搭建的具有结构状态传感测量、数据分析等功能的软硬件系统。由传感器、采集模块、数据线或通信模块等共同组成的,具有特定参量感知和测量能力的系统,是构成监测系统的重要组成部分。注:本规范中被校传感系统用符号SUC表示,参考传感系统用符号在被校传感系统现场工作条件下,同步获取被校传感系统测量结果和参考传感系统示值,并进行在线比较分析的软硬件系统。其主要由参考传感系统、数据服务器、在线校准控制器、校准工作站、辅助夹具等构成。监测系统主要由传感系统、数据中心、分析模块、显示模块、供电系统等构成。实际工程中,监测系统通常包含多种类型的传感系统。JJF2272—20252传感系统的传感器布置安装于桥隧结构的关键监测部位,在桥隧运行过程中感知测结果汇聚于数据中心。显示模块和分析模块提取监测数据,并进行显示输出或分析处理。GB50982和JT/T1037规范了监测参量和所用传感器等要求。某些参量(如应变、位移、倾角等)的监测与所用传感器的安装状态关联度较强、数据延续性要求较高,某些参量(如振动、车辆荷载等)传感器不易拆卸,因此需采用在线校准方式对所用传感系统进行溯源。在线校准的环境条件应符合以下要求:在线校准的实施应满足以下基本要求:a)监测系统应符合附录A的配置要求;b)RS应在SUC的工作条件下实现溯源,确保计量性能符合要求;c)在线校准控制器、数据服务器、校准工作站、辅助夹具等具备在监测系统工作现场应用的支撑条件。RS传感器与SUC传感器的类型和结构应具有相似性,数据接口可兼容,技术要求监测参量测量范围最大允差2在线校准控制器用于在线校准过程的流程控制,以及RS与SUC数据的实时比较分析,应具有以下基本功能和技术性能:JJF2272—20253a)发送控制指令以获取RS的实时测量数据;b)发送控制指令以获取SUC的实时测量数据;c)对SUC数据进行必要的格式转化;e)在线校准过程的状态跟踪和故障排除。校准工作站安装配置校准专用软件,用于实现在线校准数据的查询、核验、可视化数据分析和比对、计量特性分析计算、报告编制、打印等功能。在线校准辅助夹具应具备精准限位、姿态微调等功能,且便于布设、更换。在线校准采用共同激励源条件下SUC与RS测量比对的方法,校准过程不应改变监测系统的正常工作状态。其原理如图1所示。在线校准数据获取过程如下:两传感器的间隔位置宜通过辅助夹具进行限位,其中,应变、位移和倾角测量传感器宜采用如图2所示的空间布局,振动传感器宜采用如图3所示的空间布局;JJF2272—20254b)以通行车辆等作为激励源,SUC和RS同步连续采集桥隧结构在激励源作用下的响应参量,存入各自系统的数据中心或数据服务器;c)监测系统响应在线校准控制器的请求,通过数据接口模块传送SUC测量数据序列至在线校准控制器,并转存至在线校准系统的数据服务器;d)在线校准系统同步传送RS所采集的测量数据序列至在线校准控制器;6.3数据序列匹配方法从数据服务器提取在线校准过程中所采集的SUC和RS数据序列,分别记为P和之间的对应关系。具体流程如下:JJF2272—20255b)在处理后的P和Q序列中查找测量数据序列的峰值点和谷值点作为特征点,并Q两序列划分为若干个特征区间;6.4计量特性计算方法在线校准的动态过程中,每个瞬时状态的测量误差按以下步骤分析:JJF2272—20256在线校准现场条件下‘宜根据长周期试验的数据序列统计特征进行基本误差分析‘方法如下:图5参比直线拟合数据序列构建方法yi十‘yi-—分别为SΩO第i个边缘区块的最大值和最小值!YFS—拟合直线上最大输入值和最小输入值所对应的输出值之差!JJF2272—20256.4.3测量重复性在线校准条件下,监测系统的测量重复性参照GB/T18459用样本标准偏差表示,通过贝塞尔公式法计算,步骤如下:a)取RS和SUC数据序列中相c)在校准点Li处yu,i—yik中正行程测量值的算术平均值;yd,i—yik中反行程测量值的算术平均值;JJF2272—20258最终选取正反行程标准差较大者计算重复性,公式见式(7):c—包含因子,本方法中根据正反行程样本数n选取t分布的置信度为95%的表2t分布置信度为95%的包含因子n23456789c4.3039监测系统配置要求对于新装监测系统,应满足适用于后期在线校准的以下设计:a)在传感器安装位置布置用于比较测量的辅助夹具;b)监测数据包含准确的测量时间信息;c)监测系统软件应配备在线校准指令接收和响应功能;d)当监测系统收到在线校准控制器指令后,应能在不影响结构正常监测的条件A.2在用监测系统改进后的系统至少满足以下配置要求:a)在传感器安装位置可布置用于比较测量的传感器辅助夹具;b)监测数据应包含准确的测量时间信息;c)监测系统软件可准确提取特定时间段内SUC的连续监测数据。JJF2272—2025校准结果不确定度评定示例在日常通行车辆激励条件下,连续采集某大桥数日的在线校准有效数据。采用可视化数据分析工具从原始数据中筛选激励较为明显的典型数据段进行分析,示例如图B.1所示。图B.1应变传感系统在线校准典型数据段在线校准数据序列匹配B.2单次测量的不确定度评定影响因素的组合效应引入的不确定度可通过A类评定方法得到。为避免将环境变化的影响引入此不确定度分量,在评定u1时,应在一个温度平稳可通过B类评定,从参考传感器的校准证书中获得,校准结果需覆盖在线校准的环境条件(如温度)变化区间。查阅参量值梯度分布情况与具体的桥梁结构形式有关。根据对被监测桥梁现场实验截面上应变分布理论分析和仿真情况,在传感器现场布设的截面上,SUC和RS安装点的间距JJF2272—2025由被监测桥梁的历史动载试验结果,可推断在通行车辆荷载作用下的应变量的变化所示。(a)切比雪夫带通滤波器图B.3通行车辆激励下的应变频带信号提取A4)0.25060.24780.25480.25900.06500.05400.24780.05400.04550.25480.25900.0164表B.2峰值测量偏差绝对值的限值(包含概率99%)A4)0.26430.26340.26340.06840.06720.06800.06820.06720.04880.06800.03060.03040.06820.03040.0173JJF2272—2025B.2.3不确定度的合成和表示:误差S60为客观存在的实际值6可认为不确定度为06故SΩO单次测量结果的不确定度6i)6可以用以上示值误差的不确定度代替。B.3基本误差的不确定度评定最大值6此数据组中任一值的测量模型为:yi—所选样本中SΩO的第i个测量值!YFS—拟合直线上的满量程输出值6对于所选样本6可视为常数!文所提出的基本误差计算方法的可靠性!数据序列L和Y之间的线性关系可以表示为:JJF2272—2025n—用于线性回归分析的数据序列的大小。