铁路桥梁与隧道检测课件：远程监测

铁路桥梁与隧道检测远程监测12典型桥梁健康监测系统结构及应用远程监测系统及架构34典型边坡监测系统及其应用隧道监测系统及其应用目录Contents学习指南【学习指南】本章主要介绍了铁路梁和边坡远程监测系统及架构的相关组成。在学习过程中，需要了解远程监测系统主要构架，了解铁路桥梁健康监测系统以及隧道远程监测系统的设计方法。伴随我国基础设施建设的飞速发展，桥梁结构在各大公路、铁路中的应用相当广泛。从使用年限来看，我国有60%～70%的桥梁是在近20年间修建的，也有30%～40%的桥梁使用年限在20年以上。传统的人工为主的桥梁检测是较为经济可行的方法，但对于大跨度桥梁而言，人工检测主要存在以下不足：首先，人工检测主观性强，往往需要凭借检测人员的经验判断；其次，整体性差，一般只做局部检查；再次，实时性差，仅能代表检测当时桥梁情况；最后，人工检测时对桥梁正常交通有较大影响。因此，进一步发展桥梁结构整体健康监测及状态评估的技术，对重要的大跨桥梁结构建立长期自动监测系统等都具有极其重要的意义。背景铁路桥梁1远程监测系统及架构远程监测系统及架构远程监测系统有三个重要组成部分：①采集系统，主要是指信号的后期处理部分；②传输系统，主要为终端信号传输；③采集系统，主要是前段数据采集。远程监测系统示意图远程监测系统及架构一般来说，传感器总是位于监测系统的最前端，主要用于获取监测信号，其性能将直接影响整个监测系统，对测量精准度起着决定性作用。传感器是指能感受规定的被测物理量，并按照相应规律转换成可输出信号的器件或装置，主要是实现检测信号和信号转换。传感器与监测参数监测类别监测项目所需传感器类型主要监测参数荷载风荷载超声波式风速计螺旋桨式风速计气压表雨量计静风、阵风风力玫瑰图渐变风、阵风速度轮廓图风力影响范围风紊流强度等温度荷载铂电阻温度计热点耦合温度计结构有效温度场温度差大气温度铁路荷载应变片摄像机各线路列车转向架荷载列车荷载谱桁架应力应变分布位移静力水准隧道变形远程监测系统及架构为了实现数据共享，整个监测系统必须要能够支持网络访问和存取数据。当前具有网络通信支持的应用程序架构主要为：C/S架构和B/S架构。

B/S架构也称瘦客户端程序，即浏览器（Browse/）服务器（Server）架构（见图18-4），是一种对C/S架构的一种变化或者改进的架构。在这种架构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现的，Web服务器接收客户端发来的HTTP请求。对请求进行分析，然后将执行结果发送给客户端。

C/S架构也称胖客户端程序，即客户端（Client/）服务器（Server）架构，分为客户端和服务器。C/S架构是一种典型的两层架构，第一层是在客户端系统上结合了表示与业务逻辑，第二层是通过网络结合了数据库服务器。简单来说就是第一层是用户表示层，第二层是数据库层。远程监测系统及架构C/S与B/S的区别角度C/S架构B/S架构硬件环境专用网络广域网安全要求面向相对固定的用户群信息安全的控制能力强面向不可知的用户群对安全的控制能力相对要弱程序架构更加注重流程系统运行速度较少考虑对安全以及访问速度需要多重考虑，建立在需要更加优化的基础上软件重用差好系统维护升级难开销小、方便升级处理问题集中分散用户接口与操作系统关系密切跨平台，与浏览器相关信息流交互性低交互密集2典型桥梁健康监测系统结构及应用典型桥梁健康监测系统结构桥梁健康监测的应用桥梁健康监测系统是集结构监测、系统辨识和结构评估于一体的综合监测系统。为实现桥梁结构的健康监测和状态诊断，并进行损伤预测和评估，桥梁健康监测系统是通过采集桥梁在运营状态下的实时信号，进行数据处理分析，对桥梁的安全性可靠性进行评估。

智能桥梁健康监测系统监测应满足以下要求：

精确性

完整性

适用性典型桥梁健康监测系统结构及应用典型桥梁健康监测系统结构典型桥梁健康监测系统结构及应用BQIM系统模块及功能实体检测模块：对路桥结构实体进行无损检测；结构远程监测模块：针对桥梁、路基、边坡、基坑等，采用IoT和B/S构架的远程监测体系；数据库模块：CI-DBS可以记录不同时期、不同地点的检测信息，而且储存、检索方便；BIM模块（内含GIS机能）：可查阅、提取、添加检测监测数据、报告，亦可提取和添加非结构性文档信息。;辅助决策模块：利用数值仿真以及专业评估，对质量判断、加固决策等进行辅助。BQIM系统的构成典型桥梁健康监测系统结构典型桥梁健康监测系统结构及应用桥梁健康监测的应用

北京某桥梁群搭建的实时监测系统，其主要监测参数为应力应变、变形挠度、震动频率以及环境温、湿度监测，该系统具有以下几个功能：（1）实时监测（2）报表推送（3）监测预警（4）历史资料存储（5）新技术应用。该系统应变传感器在有列车经过及无列车经过时具有较为明显的变化，另外在车速不同的情况下也有明显的区分。通过该监测系统的使用情况分析，可以准确通过监测数据判断上桥车辆的大致吨位、上桥时间、行驶状况。该监测系统发挥出良好的安全监测作用，能够有效保障桥梁安全。3典型边坡监测系统及其应用典型边坡监测系统边坡监测系统的应用典型边坡监测系统及其应用典型的滑坡监测系统构成从监测对象来看，大致可分为两类：（1）以边坡表面位移为主（2）以深部倾斜为主典型边坡监测系统及其应用典型边坡监测系统就目前大部分边坡类型来说，其主要的监测内容主要有以下几项：（1）降雨量：降雨是诱导滑坡发生的主要因素，因此对降雨量的监测是十分必要的；（2）地下水位：地下水水位对于滑坡滑体影响极大，因此，在边坡监测中，地下水基本上是最重要的一环。（3）孔隙水压力：滑体中孔隙水对滑坡产生较重要的影响，因此孔隙水压力也是日常监测的一项内容。（4）深部位移：滑坡的滑体一般位于土体深部，需要施工相应钻孔进行深部位移监测。（5）土压力：在深部发生位移后，滑坡土体产生变形，对未产生位移部分形成作用力，监测土压力可提前判断滑坡。（6）地表位移：在深部位移达到一定程度后，滑坡表面会发生位移，可使用。（7）视频监测：视频监测可直观反映地表情况。典型边坡监测系统及其应用典型边坡监测系统四川某边坡搭建的实时监测系统主要监测参数为降雨量、地下水、深部位移以及地表位移，该系统具有以下几个功能：（1）实时监测：通过对边坡自动化在线监测，实时掌握系统运行的安全状态。（2）报表推送：监测结果实时显示发布，定期将监测报表推送给用户。（3）监测预警：当监测数据异常时，系统核实后触发相应报警机制，第一时间通过短信、邮件等方式告知用户，实现综合预警功能。（4）历史资料存储：监测数据的存储及调阅功能。典型边坡监测系统及其应用边坡监测系统的应用4隧道监测系统及其应用隧道主要监测内容及系统架构隧道变形自动化监测系统的应用

运营期隧道主要监测内容为变形自动监测，分为拱部下沉测量、边墙水平位移测量和仰拱变形测量。隧道变形自动监测系统一般采用三级架构模式，包括现场监测设备、采集单元、中心系统和监控终端。隧道监测系统及其应用隧道主要监测内容及系统架构

隧道变形自动监测系统架构图隧道监测系统及其应用隧道主要监测内容及系统架构

整个系统是无人值守的自动化变形监测系统，项目主要由四部分组成：（1）观测传感器—TM50监测机器人自动全站仪。

（2）变形点—监测点棱镜。（3）通信及供电—现场供电及数据传输系统。（4）监测机房—配置全自动监测系统。

贵州某隧道横断面测点，其中左边墙脚设测点1，右边墙脚设测点6，左线轨道板设测点2和测点3，右线轨道板设测点4和测点5。测点1和测点6安装在侧沟盖板顶面以上0.5m处（可根据测量视觉调整安装高度）。原设计图将测点3和测点4设置在中心水沟两侧充填层顶面，但由于该位置位于整治施工作业区，故将测点位置移到轨道板上。隧道监测系统及其应用隧道变形自动化监测系统的应用某隧道横断面测点布置图全站