1、 XXXX 桥梁在线安全监测系统 初 步 设 计 北京华测智创科技有限公司 二 O 一零 年 四 月 审核：叶绍勋 主设：薛甲山 设计：葛金秋 毛会勇 郝朝军 姚如镇 目 录 1、 概述 .1 1.1 项目背景 .1 1.2 项目概况 .1 2、 监测内容 2 2.1 监测项目 .2 2.2 监测项目设计 .2 3、系统构成 3 3.1 系统功能 .4 3.2 系统特点 .4 3.2 系统特点 .5 4、设备选型 6 4.1 变形监测设备选型 .6 4.2 环境监测设备选型 .11 4.3 应力应变监测设备选型 .12 4.4 荷载试验设备选型 .14 4.5 采集设备及采集软件 .16 5、
2、设备安装 19 5.1 表面位移监测设备安装 .19 5.2 应力应变监测设备安装 .22 5.3 动静态荷载试验设备安装 .26 6、通讯及供电系统设计 27 6.1 通讯系统设计 .27 6.2 供电系统设计思路 .27 6.3 市电供电 .27 6.4 太阳能供电 .29 7、防雷系统设计 30 7.1 直击防雷 .30 7.2 感应防雷 .32 8、监控中心设计 33 8.1 设计原则 .33 8.2 总体布局 .33 8.3 环境基本要求 34 9、售后服务及培训计划 35 9.1 售后服务 .35 9.2 培训方案 .36 10、项目概算 38 10.1 项目效益分析 .38 10
3、.2 项目主要产品预算清单 .38 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 1 1、概述 1.1 项目背景 随着我国公路、铁路桥梁事业的发展，桥梁越来越多，同时既有的许多桥梁亦逐渐进入了养护维修阶段，有关专家认为桥梁使用超过 25 年以上则进入老化期，据统计，我国桥梁总数的 40%已经属于此范畴，均属“老龄”桥梁。而且随着时间的推移，其数量还在不断增长，桥梁管理者对桥梁的养护已日益重视。为了适应公路运输载重量不断发展的要求，充分利用现有的公路桥梁，使之能继续安全地为公路运输服务，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。 随着各地如火如荼地发展桥梁，接踵而来的桥梁施工事
4、故也频频敲响了安全生产的警钟。 屡屡发生的桥梁施工事故让人触目惊心，原因可能不尽相同，地质、勘察、设计、施工、监理等过程，每个方面的疏忽都可能酿成安全事故，但有一点是可以肯定的，事故折射出的是安全施工监测技术和手段的不足，以及施工安全管理和监管力度的欠缺。 桥梁施工中的高技术含量和高风险性无不需要强烈的安全意识、周密的安全管理和严格的安全监管来实现，桥梁工程很大程度上就是一项考验安全管理的工程。而坍塌等事故频发，不仅仅是技术上的失误，也是安全意识的坍塌。 为了随时了解桥梁施工状态，对突发事故进行提前预警，维护桥梁施工的安全和社会稳定，让类似于杭州桥梁塌方这样的悲剧不会再次上演，对桥梁施工安全监
5、测已经刻不容缓！HC 桥梁监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，可实现对桥梁监测指标的实时采集、实时传输、实时预警。亦可用于非长期或人工形式的监测检测中。 1.2 项目概况 略 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 2 2、监测内容 2.1 监测项目 桥梁在线监测可分为施工期监测和运营期监测两部分，监测项目基本相同，主要有以下几部分 1）环境监测 环境监测主要为温度、湿度、风速（大跨径桥梁）等，主要采用温度计、湿度计、风速传感器等 2）变形监测 变形监测主要针对沉降、水平位移、倾斜、挠度等进行监测，主要采用 GPS、位移计、固定式测斜计、分层沉降计、多点位移计、静力水准仪、
6、裂缝计等； 3）应力应变监测 主要针对混凝土结构表面、内部应变、钢筋受力、钢索受力等。主要采用表面应变计、埋入式应变计、钢筋计、锚索计、轴力计等； 4)动静态荷载试验 监测桥梁在动态或静态荷载时桥梁的变化情况， 结合分析软件可掌握桥梁的自振频率、冲击系数、疲劳分析等，对桥梁的稳定性进行评估，主要采用加速度传感器、拾振器、应变片等 综合以上内容，桥梁在线监测项目及采用设备汇总如下表： 监测项目及指标 监测设备 温湿度 温度传感器 环境监测 风速 风速传感器 沉降 GPS、静力水准仪、分层沉降计、多点位移计 倾斜 固定式测斜计、测斜尺 挠度 挠度仪、位移传感器 变形监测 裂缝 裂缝计 应力应变监测
7、 表面应变计、埋入式应变计、钢筋计、锚索计、轴力计荷载试验 应变片、拾振器、加速度传感器、动/静态应变仪 2.2 监测项目设计 根据项目实际情况，本项目选择 XX/XX 进行监测 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 3 3、系统构成 桥梁在线监测系统主要有以下几部分组成： 1) 数据感知部分（各监测指标各类型传感器） ； 2) 数据采集部分（采集单元） ； 3) 数据传输部分（有线、无线） ； 感知系统采集系统传输系统控制分析系统环境监测 变形监测 应力应变监测 荷载监测 GPS 静力水准仪 挠度仪 位移计 固定式测斜仪 裂缝计 表面应变计 埋入式应变计 钢筋计 锚索计 轴力计 应
8、变片 拾振器 加速度传感器 动态应变仪 静态应变仪 HC 监测及采集单元 振弦采集仪 数字采集仪 动 /静态应变仪 WIFI/3G/GPRS/Zgibee 无线传输温度计 风速计 有线传输打 印 机 管理服务器 数 据 库 HC 监测系统软件 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 4 4）控制分析部分（软件） 。 3.1 系统功能 1）可实现 24 小时连续观测，满足高精度桥梁隧道、基坑监测的需要。 2）能够进行长期、稳定、不间断运行，数据传输和发布具有保密性和可靠性，真正做到无人值守，放心又省心。 3）具有远程数据传输、远程状态浏览、远程系统设置以及数据管理、用户管理、安全管理等功
9、能；能进行超短基线解算、已知点符合归算、坐标计算、精度估算。 4）通过计算实现数据处理分析为工程施工提供及时的反馈信息；能够掌握桥梁结构和相邻环境的变形和受力情况，对可能出现的险情和事故提出警报，确保整个桥梁施工进程的安全。 5）当施工或运营过程中发生潜在危险的时候，可以实现提前预报警，提前采取预防措施，减少事故的发生概率。 3.2 系统特点 1）数据采集快 可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式； 2）监测精度高 HC 桥梁监测系统都采用长期应用证明稳 定的国内、国外传感器、保证了监测精度； 3）硬件层次少 系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便； 4）分析手段多
10、能生成各种报表、曲线、图片； 5）信息发布快 能对监测数据进行初步的分析和简单的评价， 并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 5 3.2 系统特点 1）数据采集快 可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式； 2）监测精度高 HC 桥梁监测系统都采用长期进事件证明 稳定的国内、国外传感器、保证了监测精度； 3）硬件层次少 系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便； 4）分析手段多 GPS 可解算出监测点的三维坐标，能生成各种报表、曲线、图片； 5）信息发布快 能对监测数据进行初步的分析
11、和简单的评价， 并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 6 4、设备选型 4.1 变形监测设备选型 1、 GPS GPS 监测选择 N200 型 GPS 接收机 1）N200型GPS主要技术参数如下： 功能 指标 位置精度 垂直： 5mm 1ppm；水平： 3mm 1ppm （基线 5km 之内） 通讯接口 2 个 RS-232 通信口 首次定位时间 热启动： 35s ；冷启动： 65s 重捕获时间 L1： 1.0s （典型值） 输入电压 9 32 VDC 输入 时间精度 20ns 灵敏度 -80 -105
12、dBm（天线输入电平） 工作温度 -40 +75 湿度 95% 无冷凝 2）系统工作原理 各 GPS 监测点与参考点接收机通过 GPS 天线实时接收 GPS 信号， 并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器 GPS 数据处理软件 GPSensor 实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量， 同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。 2、静力水准仪 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 7 静力水准仪选择 HC-4100 型，边坡地滑仪选择 9460 1)技术指标 HC-4100 系列静力水准仪主要技
13、术参数 测 量 范 围(mm)： 50-400 分 辨 力(mm/F)： 0.25 温度测量范围（）： -2080 温度测量精度（）： 0.1 2）系统工作原理 静力水准仪是由一系列智能液位传感器及储液罐组成， 储液罐之间由连通管连通。基准罐置于一个稳定的水平基点，其他储液罐置于标高大致相同的不同位置，当其他储液罐相对于基准罐发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降。通过测量液位的变化，了解被测点相对水平基点的升降变形；边坡地滑仪通过测量两个长距离点之间的位移变化情况，来反映边坡整个断面上的位移变化情况。 3、固定式测斜仪 HC-5100 型固定式测斜仪 1）主要技术参数如下： 桥梁在线监测系
14、统方案 北京华测智创科技有限公司 8 功能 详细指标 标准量程 15 测量精度 0.1%F.S 灵敏度 10 弧秒（ 0.005mm/m） 温度范围 -20+80 C 供电电压 12V 输出电压 3V 10 直径长度 32 187mm 耐冲击 2000g 2）工作原理 多支测斜仪串联后， 将这些仪器产生的位移变化量进行累加即可获取整个剖面的垂直位移变形曲线,固定式测斜仪用于内部位移监测的工作原理如下图所示。 4、挠度仪 BJQN-4A 型桥梁挠度检测仪 用于检测各类桥梁的振动幅度，动、静态挠曲位移数值，桥梁基座位移，墩台位移，大型建筑物形变位移等。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公
15、司 9 主要技术参数： 检测测量范围：0-50mm ； 检测精度：0.05mm ； 分辨率：0.01mm ； 接口形式：RS485 接口（可配备无线传输接口） ； 传输距离：200m ； 可扩展测量点：8 个点； 软件可显示最大挠度、最小挠度、振动幅度、时程曲线、静态位仪表等 5、位移计 位移计选择 9425 振弦式伸缩仪 1）技术参数 量测范围：50, 100mm 操作温度：-20 至 +80 仪器长度：280mm 感应线长度：2m 感应频率范围：1200 3500Hz 非线性： 0.5% F.S. 灵敏度： 0.025% F.S. 2）工作原理 9425 振弦式伸缩仪的内部包括一 根振动钢
16、弦组件固定于一组经过高温热处理之伸缩弹簧组件，当仪器前端之伸缩杆件受外力影响而伸缩时，内部钢弦的张力将因此递增或衰减，其共振频率随之改变。使用振弦式读数仪或自动化集录器可以测得该共振频率进而精确推算出其变位量。 安装本仪器时请远离讯号干扰源如：高压电塔、变电所、发电机、天线、马桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 10 达、电焊机等并且确实接地(包括仪器端及自动化主机端)。勿将仪器电缆线与电源管线埋设在一起，此举将造成仪器讯号频率被电流干扰，难以稳定测读。 6、裂缝计 裂缝监测选择 HC-2400 型裂缝计 1）主要技术参数 规 格 代 号 HC-2400 最大外径外形尺寸（mm）
17、20184 2021 8 20280 26580 测量范围（mm） 20 50 100 200 综合误差（%FS） 1 最小读数 K（mmF） 0.006 0.015 0.03 0.06 温度测量范围（） -2560 温度测量精度（） 0.5 温度修正系数 b（% FS） 0.05 绝缘电阻（M） 50 纵向刚度 G（N/mm） 0.251.25 2）工作原理 裂缝计内部包含一组振动钢弦敏感组件， 钢弦一端被固定，另一端则连接到弹簧拉力棒，现场裂缝变形时带动了拉力棒的移动， 使弹簧改变了钢弦的振动频率， 这个振动频率的大小与裂缝开合大小成比例关系。 读数仪或自动化集录系统可以测读裂缝计振动频率
18、数据。然后通过计算公式可得出裂缝的大小、及裂缝的变化趋势等情况。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 11 4.2 环境监测设备选型 1、9980 标准温度计（原装进口） 9980 标准型温度计是由不锈钢外壳、内部热敏电阻、电磁线圈和电缆线组成。当温度变化，感应器内部热敏电阻阻值改变，透过电阻-温度转换公式将电阻读数转化为温度。 9980 温度计主要用于混凝土及大地工程中测量温度，包括： 监测混凝土固化过程的温度上升情况。 监测液化天然气储液槽附近地区土壤温度。 监测大地工程仪器安装后的温度影响。 水库和地下井水温度测量。 详细规格 操作温度：-40 至 +120 灵敏度： 0.0
19、25% F.S. 精度：0.5% F.S. 长度：160mm 外径：11.5mm 材质：300 系列不锈钢 2、HC-FS100 风速触感器 FS100 风速传感器是具有高灵敏度、高可靠性的风速观测仪器。采用三风杯式传统风速传感器结构，风杯的旋转带动内部锯齿状红外栅栏转动，再经过红外效应变成脉冲信号进行采集，经过精密微芯计算得到风速值。该方式测风速动态特性好，测量平滑。本仪器有多样化输出，多种输入可选，方便客户搭配各种嵌入式系统或工业集成系统。 技术参数 测量范围：045m/s 分 辨 率：0.1m/s 精 确 度：0.3m/s 启动风速：0.3m/s 供电方式： DC5V / DC12V /
20、 DC24V 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 12 输出形式：脉冲信号 / 电压 0-2.5V / 电流 4-20mA / TTL 电平 / RS232 / RS485 线缆长度：标配 2.5M 工作环境：温度-40+50 / 湿度100%RH 防护等级：IP45 4.3 应力应变监测设备选型 1）9000/ 9050振弦式支撑应变计主要技术指标 量测范围：3000（微应变） 灵敏度：1（微应变） 非线性：0.5%F.S. 操作温度：-20至+80 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 13 热敏电阻：3K 应变计长度：170mm（VG-9000） 265mm（VG-
21、9050） 感应线长度：2m（24AWG-4芯-PVC外被） 感应频率范围：4501000Hz 2）9011振弦式钢筋应力计主要技术指标 量测范围：3000kg/cm 非线性：0.5%F.S. 灵敏度：0.025%F.S. 操作温度：-20至+80 产品全长：750mm 钢筋外径：#4（12.7mm），#5（15.9mm），#6（19.1mm），#7（22.2mm） #8（25.4mm），#9（28.7mm），#10（32.2mm），#11（35.8mm） 3）9800 振弦式土压计主要技术指标 量测范围：350Kpa，700Kpa，1Mpa 最大量测范围：1.5X 额定量程 系统精度：0.1
22、% F.S. 操作温度：-20 至 +80 灵敏度：0.025% F.S. 仪器外径：230mm 仪器高度：6mm 感应频率范围：1200 3500Hz 4）9900型振弦式锚索计主要技术参数 量测范围：50T, 100T, 200T, 300T, 400T, 500T 过载荷重：150% F.S. 产品高度：100mm (100T) 产品外径：140mm (100T) 产品内径：90mm (100T) 非线性： 0.5% F.S. 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 14 操作温度：-20 至 +80 灵敏度： 0.025% F.S. 4.4 荷载试验设备选型 1）TST-126
23、 加速度传感器 TST126 磁电式速度传感器是一种用于超低频或低频振动测量的多功能仪器，它主要用于地面和结构物的脉动测量，一般结构物的工业振动测量，高柔结构物的超低频大幅度测量和微弱振动测量。该传感器采用无源闭环伺服技术，以获得良好的超低频特性。设有加速度、小速度、中速度和大速度四档。用户可根据需要， 选取传感器上微型拨动开关选择开关相应的档位， 可提供测点的加速度、速度或位移参量，并可提供不同频带和不同滤波陡度。本传感器具有体积小、重量轻、使用方便、分辨率高、动态范围大及一机多用的特点。本仪器可直接与各种数据采集系统配接。 系统特点 超低频、大位移测量；动态范围大；密封性能好，防护等级高；
24、在桥梁安全测试，大地脉动测试上有显著效果；不需调零位,不需要供电，安装方便，可靠性高。 技术指标 1 2 3 4 档 位 加速度 小速度 中速度 大速度 灵敏度 V/（m/s）或 V/（m/s2） 0.3 20 4 0.3 加速度（m/s2p） 20 速度（m/s p） 0.125 0.3 0.6 最大量程 位移（mm p） 20 200 500 加速度（m/s2） 310-6速度（m/s） 110-8410-7310-6分辨率 位移（mm） 110-8410-7310-6频带（Hz）（+1dB-3dB） 0.25100 1100 0.5100 0.1780 输出负荷电阻（M） 10 重 量（
25、kg） 0.8 尺 寸（mm） 636363 使用温度（） -10+50 2）TST5961 动态在线监测系统 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 15 TST5961 在 线监测分析系统能够实现桥梁、建筑及机械状况快速检测与评定。它的主要特点是高度集成化，采用全屏蔽机箱结构设计，抗干扰能力强，能够直接安装于现场各种复杂环境；采用进口航空接插件，方便现场接线。以太网数据传输，高速可靠；系统可测量转速、位移、振动、温度等多种物理量；内置工控机，大容量硬盘存储，最高采样频率可达 10kHz。通过软件系统同步实现信号的采样、传送、处理、存盘和显示。 系统概述 桥梁及大型建筑结构远程在线健
26、康监测系统, 即通过对桥梁或大型建筑结构状态的监测与评估 , 为桥梁或大型建筑在特殊气候 , 特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号 , 分析评估桥梁及大型建筑使用寿命 , 并为建筑的养护、维修与管理决策 , 验证建筑设计理论 , 改进建筑设计方法和相应的规范标准提供科学的依据。随着经济的快速发展，人们对桥梁及大型建筑等公共基础设施安全性越来越重视，这套系统的开发对于保证桥梁及大型建筑的正常运营有着重大意义。 系统特点 1、抗干扰能力强：系统前置调理器；每通道独立放大器；全屏蔽机箱设计；同时隔离电源的使用与合理的接地，使现场任何干扰信号均不能对系统产生影响，大大提高了系统抗干扰能力，最
27、大限度满足野外及恶劣环境的使用，适合户外长期数据采集。 2、可靠性高：采用高可靠性的工控机作为系统的主体，完善的自检功能，断电自动恢复和错误报告功能，意外停机后的自恢复能力强；大规模集成电路，可靠性高。 3、多种信号测量：配接各种类型传感器，可测量应力、索力、挠度、振动、温度、强度、噪声等物理量。 4、基于 Internet 网络或 3G 网络实现远程数据采集，所采数据直接存放于远程监控室计算机内，便于数据的查看和分析。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 16 5、可远程对现场数据采集系统进行采样控制、 通道参数修改以及测试结果查看和分析。 可以实现无人值守的情况下进行长时间的数
28、据采集。 软件特点 1、信号采集软件来自 VC+ 开发平台，核心模块采用标准 C+ 编写，方便移植。界面友好，使用方便 2、基于 B/S 和 C/S 网络构架，通过网络可远程进行数据查看和保存。 3、 软件有连续采样和触发断续采样,满足大型建筑和桥梁结构复杂的外荷载及受力状态监测，保证获得准确、可靠的荷载信息和结构参数信息,捕捉到具有代表性的和突发性的危险工作状态。 4、后期数据处理功能强大，重采样、数字滤波、平滑、修正、统计分析、幅域分析、频域分析、时频域分析等。 5、软件设有报警功能，可设置警戒值，当采集数据超过警戒值时，软件将进行报警。 3）工作原理 由于是列车通过的动态监测，需要有特别
29、高的监测频率，对于普通用于长期监测的传感器或采集设备是无法实现。 动态过程的监测一般是利用加速度传感器和动态应变仪，将整个动态的过程中所引起的被测物体的振动信号进行采集，结合处理软件， 通过滤波、 积分等处理方式得到在整个动态过程中被测物体的振动、位移等数据 4.5 采集设备及采集软件 1、HC-2000A 振弦采集仪 HC-2000A 是结合多年的现场项目经验加上先进的设计与技术，制造的一台方便安装、稳定耐用、成本低廉的振弦采集仪。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 17 HC-2000A 多通道振弦采集模块，专为振弦型传感器的数据采集设计，精确采集传感器的频率和温度数据。可方
30、便的应用于各种土木安全监测项目中。例如：桥梁健康、隧道挖掘、水库大坝安全、滑坡防护、混凝土养护等。 为了适应现场复杂的安装环境，HC-2000A 的外形结构非常的轻便小巧。 底部两端有固定螺丝孔，只需要四个螺丝就可以方便的将仪器固定到配电柜内。全铝制机壳，轻便耐用，可使用在极端的岩土工程环境中去。机壳还提供了全金属屏蔽层，使仪器在电磁环境恶略的条件下得到的数据同样准确。 通信的连接和传感器的连接全部使用接线端子。 减少传感器安装过程中的接线步骤， 减轻现场人员的劳动强度， 节省人力物力。 有两个内部连接的通信端子，有多台仪器时，可直接通过通信端子串联使用。 技术指标： 内嵌高性能 ARM 控制
31、器，反应快速，性能稳定。 频率采集范围 400Hz5000Hz，精度 0.1Hz。 2k、3k 热电偶温度采集，精度 0.5。 通道选择使用松下高端 MOSFET 继电器，具有无火花、寿命长的优点。 标准 RS-485 通信，方便系统集成。 IEEE 标准浮点型技术方式。 内置实时时钟，掉电后仍可正常计时。 内置 16Mbit 存储空间，自动采集时可存储 50000 条数据。 传感器接口和通信接口使用 5.08mm 接线端子，使用方便。 上下两排共 16 个振弦传感器连接通道，每通道都可采集温度信号。 防雷，防静电，防潮，防干扰。 2、HC-200A 数字量采集仪 HC-200A 型多通道数字
32、量采集模块用于配套我公司 HC5100 系列等其他 RS485接口传感器， 它是一款专门为解决复杂电磁环境下 RS485 接口传感器大系统要求而设计的总线分割集线器，RS485 接口端采桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 18 用光电隔离技术，能有效抑制电浪涌窜入，电源供电采用分离两级隔离，DC-DC隔离电压高达 2500V。 性能特点 1、模块化安装，方便集成，卡线端子，线头不用二次处理。 2、RS485 电路高智能切换电路，四路主干线分割。 3、弱电电源输入输出独立，可以随意切换供电电压（930V）。 4、RS485 电路和电源电路都有完善的防护电路，相互独立，互不影响。 3、
33、HC 边坡在线监测系统软件 数据采集：支持所有传感器的单次、定时及按时间表的上位机自动采集 数据分析：支持监测数据、报警数据、操作统计、统计、分析、对比输出； 曲线生成：系统支持生成历史数据曲线； 安全报警：可以发送短信到指定的负责人手机； 权限管理：操作者级别不同，系统授予的权限不同。 协同管理：采集软件 C/S 版，管理软件采用 B/S 结构，支持局域网和 Interne网上浏览、操作 发布公告：用户可以内部发布公告； 系统统日志：系统对于用户的敏感操作做了日志记录； 用户管理：管理员可以可以分配系统的使用者和使用者的权限 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 19 5、设备安装
34、 5.1 表面位移监测设备安装 1、 GPS 安装步骤： 1)固定支架安装 在监测点位用膨胀螺栓安装固定支架，确保稳固。 2）天线罩安装 天线罩安装前，应该将天线电缆 AG-5 先穿进 PVC 管，然后将天线固定在强制对中器后，在将天线电缆接头与天线接头连接，并拧紧，套上天线保护罩；注意将天线保护罩配套螺丝拧上，以防被大风吹走或者非人为破坏。 3）设备安装调试 表面位移设备安装主要是 GPS 主 机安装，主机安装前，应该对每个监测点主机端口号进行规划，并做记录保存。 4）整理线缆，并做好保护。 2、静力水准仪安装步骤： 1）安装储液筒 将所有容器安装在相同的标高，这在监测程序开始前是非常重要的
35、。将各托架用螺栓固定于设计的墙面上或者 测墩上。托架可为一“L”形钢板，一面有三孔，一面有两孔。两孔的一面用于和墙面或测墩相联，三孔的一面用于和储液筒底部相连。托架和墙面或测墩相联可用直径为 10 毫米的膨胀螺栓，每一螺栓应桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 20 拧紧或者在螺纹间用少许环氧胶固定。各托架应处于同一水平位置。托架安装完毕后，再在托架上安装储液筒。托架和储液筒用三螺纹支撑杆相连，在储液筒上面放一水平尺来抄平，调节螺纹支撑杆上的螺帽使储液筒水平。 2）联接通液管 通常在每个储液筒的底部有两通液孔（在出厂时用两螺纹堵头封住，如果此点只和两个测点相连，可只卸一个通液孔） ，
36、卸下螺纹堵头，在原孔上安装三通阀门（此配件已随仪器配置） 。在安装三通阀门时应保证它和储液筒的密封，可在三通阀门螺纹上缠生料带或涂密封硅胶。安装完三通阀门后，根据各测点间的距离，裁取通液管的长度。然后用通液管和三通上的接口相连，把各测点串联在一起。 3）系统充液 在系统内应充入纯净水，通过任意储液筒对系统充液（如果系统所处的环境温度有可能下降到零度以下，应在纯净水中加入一定比例的防冻液） 。操作时，应小心排除管内的空气和气泡。加液时应缓慢不间断加入，可通过水位显示管观察系统内液位的高度。当液位距储液筒口有 10 厘米左右时，停止充液。检查系统的密封性能，观察各接头部位有无液体渗出。如无渗漏可进
37、行下一步操作。 4）安装传感器 这一操作步骤要求相当高，并且应极为小心地操作完成。在安装期间，任何草率或者不当的操作都可能导致传感器损坏。 传感器体与挂钩之间的连接螺母必桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 21 须松开， 直到使其不再与传感器体相连 （这些螺母仅仅是为运输安全而装上的） 。根据传感器保护罩上的编号，找出和其相对应的浮筒（二者编号应一致）。拿着浮筒上的挂钩，把浮筒放入储液筒，当浮筒底部和储液筒内液体接触时，用传感器的挂钩挂住浮筒的挂钩，下降浮筒进入容器内，手握传感器保护罩，安装于储液筒顶部。现在使传感器保护罩上的孔与储液筒上的螺丝孔对正，将传感器保护罩下部的台阶缓慢下
38、降装入储液筒内。当传感器保护罩按上述方式就位后，将三颗螺丝拧紧（不要过紧）。把水位显示管和传感器保护罩上螺帽相连。对所有的储液筒重复该操作步骤。 5）连接通气管 通气的作用是使所有容器内液面以上压力保持恒定， 整个通气系统应相互连通并仅在一点和大气连通。先用配置的通气管把各传感器通气孔串联，再用储液筒通气管把各储液筒通气孔串联。松开干燥管一端的螺帽，使其和大气导通，然后再在干燥管上套一气球，对其进行保护。 3、固定式测斜计的安装 安装步骤： 1）在选定的监测点位通过膨胀螺栓安装测斜设备支架； 2）将固定测斜传感器安装到支架上 3）安装设备采集箱，箱内安装接收机、通讯模块等 4）整理连接线缆，并
39、保护。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 22 4、裂缝计的安装 主要采灌浆锚杆或者膨胀螺栓的方式。 安装步骤： 1)确定合适的设置距离。用电锤或其它合适的工具在确定的位置钻两个深约孔约 50mm。 2) 将膨胀锚拴插进钻孔，并上紧。 3) 将裂缝计两端用螺栓固定到锚头的螺孔中。 4) 用便携式读数仪检测读数测读初始值，并记录。 5.2 应力应变监测设备安装 1、应变计的安装 1）在钢结构上安装 通常采用焊接安装块的方式。传感器体不能通过焊接电流，否则将造成传感器的损坏。因此，传感器的安装应在焊接工作全部完成后进行。可利用一个根据仪器尺寸制作的安装杆定位和焊接安装块（安装杆可使用
40、外径 12mm 的钢筋制作桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 23 或车削，要求长度不低于 165mm，外表通直光滑） 。安装块是成对提供的，其中带有锥尖固定螺钉，焊接表面应清理干净，焊接部位及顺序如图 3-2 所示： 焊接时应避免过热，不能焊接平直端面，否则将影响仪器的拆装。焊接完成后，使用适当方法对安装块降温并去除焊渣，并检查调整两端块是否同心。拆下安装杆，安装仪器。如下列图示： 穿入应变杆，套上线圈并固定卡箍。 将线圈卡在应变计中部，将卡箍套在线圈上拧紧。 先将应变计有 V 型槽的一端用螺钉固定，调节另一端使之达到预期的初始读数，最后用螺丝固定。 2）将应变计安装到混凝土表面
41、上 安装块上焊好锚头（锚头可使用 810mm 螺纹钢，长度 6080mm），利用安装杆定位， 在合适的位置钻出两个 7090mm 深的孔。 孔的最小直径为 12 mm，将锚头用速凝砂浆或环氧固定在钻孔中。如图3-3所示： 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 24 要保护措施完善，标准的安装块也可用专用粘合剂直接粘合到混凝土表面上。如果采用这种方法，清除安装部位砂粒等杂物，并清洗干净。使用安装杆定位，用环氧直接将安装块粘结到混凝土上。 2、钢筋计的安装 通常的步骤是将与钢筋计直接焊接到现场的待测钢筋上。 钢筋计有足够的长度，可以在不损坏其内部的应变元件而焊接就位。然而，仍应小心以确保
42、钢筋计中心部分不要变得太热，因为线圈骨架和防护环氧树脂可能会融化。为了防止该种情况发生，有必要在焊接部位和仪器中心30cm 段放置湿抹布或焊接时在钢筋桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 25 计中间部位浇水。同时，当焊接时还要当心不要因高温损坏电缆。特别注意的是电缆端部的芯线金属线头不要搭接在钢筋网上， 以防止焊接时形成回路产生电弧打火而损坏！焊接结束后，仪器电缆应沿钢筋用尼龙扎线每隔1 米绑扎好，避免用铁丝绑扎线固定，以避免电缆因此损伤。 当安装钢筋计时，要注意区分并记录所有仪器的安装位置和编号，以便在进行数据处理时，提供正确的率定系数和后期结构应力分析。 3、土压力计的安装 将
43、焊在土压力计边上的吊耳，用水泥钢钉、膨胀螺栓、绑扎丝等将土压力计背板对着结构表面固定在结构上，即使结构表面是光滑的，尤其是当结构表面粗糙或不规则时，都须在土压力计与结构表面之间垫些砂浆。 用土压力计上的挂耳作为模板，以便确定钻孔的位置，这些钻孔用于安装膨胀螺栓，将土压力计直接安装在膨胀螺栓上，也可以将膨胀螺栓安装在土压力计附近并用绑扎丝将土压力计固定就位。换句话说，土压力计可用挂耳作为向导将土压力计固定到位。 首先拌合一些速凝水泥砂浆或环氧砂浆， 将它们抹在表面上，桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 26 然后，将土压力计压进水泥砂浆中，使多余的水泥砂浆从土压力计周边挤出。按住压力
44、计不动直至水泥砂浆凝固， 然后通过加上螺栓并拧紧或用钢钉将土压力计就位，从而完成安装。要注意保护土压力计、传感器本体和电缆，使其不直接接触大块的岩石，应避免用粒径大于 10mm 石块的细颗粒回填材料覆盖。细颗粒材料是作为填充料被放进去的，以保持它们与土压力计和电缆接触，用金属保护管将电缆引到结构表面。 4、锚索计的安装 锚索测力计安装前，除应符合相关规范外，保证锚索计安装基面与钻孔方向的垂直十分必要。应检查锚垫板与锚束张拉孔的中心轴线是否相互垂直，允许的垂直偏差范围是 90 1.5。任何超过该偏差范围的安装将会导致锚索测力计在锚束张拉过程中在垫板上产生滑移、测值偏小或测值失真。 在可能的情况下
45、，锚索测力计应该尽量对中，以避免过大的偏心荷载。锚索测力计承载筒上下面可设置承载垫板以保证平整结合以便荷载均匀传递， 承载垫板应经平整加工，不得有焊疤、焊渣及其他异物。 5.3 动静态荷载试验设备安装 动静态荷载试验设备的安装一般采用胶粘或者传感器磁性吸座的方式， 安装完毕后进行线缆的布设，并加以保护，连接到采集设备进行监测。 桥梁在线监测系统方案 北京华测智创科技有限公司 27 6、通讯及供电系统设计 6.1 通讯系统设计 系统的通讯主要有有线通信、无线通讯、混合通讯等几种形式。通讯方式的选择应优先选用有线通信的方式，有线通信系统比较稳定，故障容易判断，比较好实施。对于有线通信方式条件不具备
46、的情况下，可考虑采用无线传输的方式。 6.2 供电系统设计思路 1）优先考虑采用宽电压工作设备。 2）电源系统采用拓朴形式供电网络，总体宜构建三相火线、一相零线的供电总干线，各横断面上分支接出支干线。其中一条火线和零线作为监测监控系统总电源，另两条火线作为补光照明总电源（如果需要）。 3）电源设置总线路稳压器，根据线路长度设置后端稳压器。 4）根据需要在总电源处设置备用柴油/汽油发电机，发电机功率应有富余。如果监控中心与库区监测网电源是独立的， 还应考虑为监控中心独立配置小型发电机。 5）科学计算各设备功率及线路损耗，根据要求合理配置备用电源，如在各监测点末端配备合理容量的在线式备用电源、 在监控中心配置大容量智能在线式备用电源和电池组等。 6.3 市电供电 根据系统功耗及线路长度，电源线采用26mm2铜芯(铝芯)电缆（接入市电）。电源系统相关示意图如下所示：
