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1、铁路结构健康监测系统上海波汇通信科技有限公司1应用背景2产品介绍3行业应用内容4历史业绩突发事件：强震、飓风、撞船、爆炸、特大冰雪灾害等难以预测。监管部门一般可以即时发现事件的发生。通过事件后的特殊检查较容易查明事件的外部原因造成的损伤和破坏，可以检查状态量的变化，但无法获得事件前后状态量的突变过程。连续自动的在线监测系统则可以自动记录突发事故发生过程中结构健康状态参数的变化信息，相当于为桥梁结构配备了神经系统。累积损伤：长期使用或过度使用（超载超流量）下以及长期暴露日晒雨淋使得材料老化、混凝土收缩、徐变、金属材料锈蚀、连接件松动、易位、沉降不均匀等使得结构承载能力降低；长期振动和冲击载荷使得
2、材料疲劳等累积性损失，人工检测难以发现。结构损伤/失效的因素桥梁事故日前，据一家媒体不完全统计，自2007年算起，5年来，全国共有37座桥梁垮塌，其中13座在建桥梁发生事故，共致使182人丧生，177人受伤。平均每年有7.4座“夺命桥”，即平均不到两个月就会有一起事故发生。结构健康监测的意义l实时监测各种结构的健康及运营状况；l提高结构整体性、耐久性和可靠性的分析评估方法；l校验在设计及施工时所取用的假设和参数；l发展先进的结构监测、控制和评估技术和方法；l辅助和改进检测方法，为后期维护决策提供依据。超过设计界限值？荷载、环境检测 静动态响应检测 自动化监测 给出警报 结构安全信息 的识别 外
3、观、屈曲、开裂、锈蚀、退化等 是 风荷载 温度、温差 交通荷载 其它荷载 整体位移 局部变位 截面内力 节点应力 桥梁特性 模态特性 疲劳特性 结构损伤 人工检测 定期测量 常规检查 特殊检查 线型、沉降、索力 趋势变化 局部损伤 整体损伤 局部损伤 评估与主动控制决策 结构健康评估过程-桥梁健康监测系统架构图 结构健康监测在铁路中的应用:各种铁路桥梁的健康状态铁轨自身的健康状态铁路隧道的结构健康状态铁路车站/特殊结构的健康状态1应用背景2产品介绍3行业应用内容4历史业绩光纤光栅传感系统（FBG）光纤光栅的结构在1550nm窗口，中心波长的温度系数约为10.3pm/oC，应变系数为1.209p
4、m/。光纤光栅传感系统FBG宽带宽带光源光源S1S1S2S2S3S3SnSn波长测量系统波长测量系统用户接口用户接口波分复用：波分复用：不受光功率的影响，测量精度高 低速测量 每个传感器的波长不能重合，测量点数少 成本高光纤光栅传感系统FBG抗电磁干扰、电绝缘、本质安全；级联、光纤传感网、准分布式；高的灵敏度；体积小，重量轻；结构简单灵活，安装方便；远距离检测光纤光栅传感器的特点：光纤光栅传感系统FBG-光纤光栅传感技术已经成为结构健康监测主要技术之一光纤光栅传感技术已经成为结构健康监测主要技术之一光纤光栅传感系统光纤光栅传感系统通过敷设在现场的传感器测量温度、应力、位移等物理量，实时监测桥梁
5、的结构健康状况FONA系列系列主要技术指标主要技术指标通道数通道数2、4、6、10 16、32、64波长范围波长范围80 nmC-Band分辨率分辨率1pm重复性重复性3pm3pm（典型）（典型）扫描频率扫描频率1 1、100100、200200、300300、1K1K光纤光栅解调仪 i i Smart1115主要技术指标主要技术指标通道数通道数16、32、64波长范围波长范围80 nmC-Band分辨率分辨率1pm重复性重复性3pm3pm（典型）（典型）扫描频率扫描频率1Hz1Hz光纤光栅解调仪 光纤光栅传感器 温度传感器TMS-03量程-30120分辨率0.1精度0.5规格880mm加速度
6、计ACS-03量程1g2g分辨率0.1FS精度1FS温度范围-3085规格尺寸803016mm光纤光栅应变传感器 表面安装式应变传感器SSS-05埋入式应变传感器ESS-06应变量10001000标距100mm100mm分辨率0.1FS0.1FS精度1FS1FS温度范围-3085-3085规格尺寸28200mm30200mm光纤光栅应变传感器 指标应变测试手段电阻应变计振弦应变计光纤光栅应变计原 理应变引起电阻变化 振弦频率与弦拉力成正比应变引起波长移动线性度较 好好好耐久性差一般好灵敏度低较高高精 度352312绝对测量不 能不 能能分布式测量不能不 能能抗电磁干扰差差好传感头费用低高较高大
7、规模采集设备费用较 高高较高光纤光栅水准仪光纤光栅静力水准仪测量范围0150 mm测量精度-0.1+0.1mm分辨率0.01%FS外封装不锈钢外壳铠装引线1应用背景2产品介绍3行业应用内容4历史业绩斜拉桥健康监测系统主梁挠度监测主梁内力监测主梁温度监测主梁位移监测索塔振动监测索塔塔顶位移监测斜拉索振动监测塔顶风速监测斜拉桥主梁健康监测子系统监测对象安装位置选用设备/技术主梁挠度主梁上安装水准仪（测点布设依具体项目而定。）光纤光栅静力水准仪主梁内力主跨跨中、主跨1/4和3/4跨、边跨跨中、支点等关键点光纤光栅应变计主梁温度主梁1/4、1/2及其他关键点光纤光栅温度传感器主梁位移全站仪基座放置在大
8、桥现场合理的地点，（被测点）棱镜可安装在主梁外侧光束可照射的一侧。（测点布设依具体项目而定。）全站仪斜拉桥索塔健康监测子系统监测对象安装位置选用设备/技术索塔振动经结构力学分析确定合理的监测点光纤光栅加速度传感器索塔塔顶位移全站仪基座放置在桥梁现场的合理布点，（被测点）棱镜安装在塔上或塔柱顶（全站仪光束可照射到的位置）全站仪斜拉索振动根据结构力学分析及成本效益分析，确定被测索光纤光栅加速度传感器塔顶风速塔顶风速仪悬索桥健康监测系统主梁挠度监测主梁内力监测主梁温度监测主梁振动监测主梁位移监测主梁跨中的风速风向监测主塔塔顶位移监测主塔振动监测吊索振动监测吊索索力监测悬索桥主梁健康监测子系统监测对象
9、安装位置选用设备/技术主梁挠度主梁1/2、1/4等关键位置光纤光栅静力水准仪主梁内力主跨跨中、主跨和3/4跨、边跨跨中、边跨支点光纤光栅应变计主梁温度主梁1/4、1/2及其他关键点光纤光栅温度传感器主梁振动经结构力学分析确定各监测点系列光纤光栅加速度传感器主梁位移主梁的关键位置GPS主梁跨中风速风向主梁跨中风速仪悬索桥主塔健康监测子系统监测对象安装位置选用设备/技术主塔振动经结构力学分析确定合理的监测点光纤光栅加速度传感器主塔塔顶位移全站仪基座放置在桥梁现场的合理布点，（被测点）棱镜安装在塔上或塔柱顶（全站仪光束可照射到的位置）全站仪悬索桥吊索健康监测子系统监测对象安装位置选用设备/技术吊索振
10、动经结构力学分析确定合理的监测点光纤光栅加速度传感器吊索索力根据结构力学分析及成本效益分析，确定被测吊索光纤光栅索力计/低频压电式加速度传感器/磁通量测力仪应用案例|某拱桥健康监测系统l环境荷载监测子系统l动力特性及振动水平监测子系统l结构应力监测子系统环境荷载监测监测项目选用设备传感器安装位置功能说明风载荷风速仪主拱顶部测量风速和风方向温度载荷光纤光栅温度传感器拱肋和主梁跨中和四分点等位置测量季节温度以及日照引起的桥梁不同部位的温度差图1 风载荷监测传感器安装示意图图2 温度载荷监测传感器安装示意图动力特性及振动水平监测监测项目选用设备传感器安装位置功能说明桥梁振动光纤光栅加速度传感器拱肋的
11、跨中、四分点，中跨主梁的跨中、边跨主梁的跨中监测关键部位的加速度，可以识别桥梁的振动特性，从而判别桥梁的健康状况关键部位结构应力监测监测项目传感器安装位置选用设备拱肋分设于7个断面，布置拱肋在四角光纤光栅应力传感器钢主梁主梁跨中、四分点、梁拱结合处、边梁跨中,全桥共4个断面.横撑桥面以上第三道横撑的两端中横梁跨中和端部断面布置测点吊杆锚箱梁上吊杆锚箱和拱上吊杆锚箱拉索锚箱水平拉索锚箱拱脚拱脚的关键部位桩与承台 承台角部和中心的桩设置应变传感器，每根桩四周布置4个传感器，纵向选择承台底面及距离承台底面1m、2m、3m、5m等5个截面产品应用案例-合阜高速桥墩测量对象介绍测量对象介绍 产品应用案例
12、-合阜高速桥墩测量对象介绍测量对象介绍 产品应用案例-合阜高速桥墩施工现场施工现场 产品应用案例-合阜高速桥墩施工现场施工现场 产品应用案例-合阜高速桥墩产品清单产品清单 名称名称数量数量用途用途光纤光栅安全监测系统FONA-2016B1数据采集、分析、保存等光纤光栅钢筋式应变传感器584获取测点应变量光纤光栅温度传感器38温度监测、温度补偿光纤光缆若干信号、数据传输保护盒110传感器/线路保护产品应用案例-合阜高速桥墩施工加压测试数据施工加压测试数据 加压3.9MPa 加压7MPa 加压至7.5MPa温度补偿传感器数据产品应用案例-江阴大桥江阴长江公路大桥结构健康监测系统江阴长江公路大桥结构
13、健康监测系统大桥特点：大桥特点：江阴长江公路大桥主跨江阴长江公路大桥主跨13851385米，米，主塔高主塔高193193米，米，主缆直径主缆直径86.686.6厘米、厘米、长长22002200米，米，居悬索桥世界第四，国内第一居悬索桥世界第四，国内第一 江阴大桥结构健康监测系统拓扑图江阴大桥结构健康监测系统拓扑图产品应用案例-江阴大桥 将将9 9个个截截面面116116个个传传感感器器分分为为1010串串光光栅栅串串，光光纤纤光光栅栅传传感感检检测测系系统统使使用用一一台台FONA-2010BFONA-2010B安安全全监监测测系系统统，该该系系统统拥拥有有1010个个通通道道可可对对1161
14、16个个光光栅栅传传感感器器进进行行实实时时数数据据采采集集分分析，每个通道平均实时测量析，每个通道平均实时测量1212个传感器。个传感器。靖江北塔南塔跨中江阴截面1截面2截面3截面4截面5截面6 截面7截面8截面9产品应用案例-江阴大桥名称名称数量数量用途用途光纤光栅安全监测系统FONA-2010B1数据采集、分析、保存等光纤光栅表面安装式应变传感器80获取大桥测点应变量光纤光栅温度传感器36温度监测、温度补偿光纤光缆若干信号、数据传输光纤收发器若干数据通信以太网交换机若干数据通信产品应用案例-江阴大桥产品应用案例-江阴大桥江阴长江大桥结构健康监测施工现场江阴长江大桥结构健康监测施工现场施工
15、人员在箱梁内施工施工人员在箱梁内施工 及现场传感器及现场传感器产品应用案例-江阴大桥江阴长江大桥结构健康监测系统软件江阴长江大桥结构健康监测系统软件现场软件界面现场软件界面 产品应用案例-江阴大桥江阴长江大桥结构健康监测系统软件江阴长江大桥结构健康监测系统软件监测中心软件界面监测中心软件界面 产品应用案例-江阴大桥江阴长江公路大桥结构健康监测系统江阴长江公路大桥结构健康监测系统结构状态评估系统结构状态评估系统监测数据的可视化结构状态评估系统区域内多座桥梁的信息的统一管理1应用背景2产品介绍3行业应用内容4历史业绩序号应用范围/项目1 天津市南仓桥结构健康监测系统2 南京市建邺路跨河桥结构健康监测3 崇明长江大桥结构健康监测系统4 济南黄河大桥健康监测系统5 江阴长江大桥结构健康监测系统6 淮海大桥结构健康监测系统7 重庆渝澳轻轨桥结构健康监测8 赛虹桥分布式光纤监测系统9 双桥门分布式光纤监测系统10 南京市九华山隧道结构健康监测系统11 南京市鼓楼隧道结构健康监测系统12 云南白泥井隧道健康及温度检测13 南京长江隧道结构健康监测14 云南德钦白马雪山公路隧道结构健康监测15 香德隧道结构健康监测16 上海世博轴阳光谷坡道结构健康监测17 南京奥体中心体育场钢屋盖及大平台结构健康监测业绩清单（部分）