東莞水道特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)研究設(shè)計

/東莞某水道特大橋健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)探討設(shè)計陳爍釗摘要：橋梁是重要的道路交通設(shè)施，也較簡潔產(chǎn)生平安隱患，一旦發(fā)生平安事故必將造成巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失。依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（CJJ99－2003）》要求，為防患于未然，東莞市某水道特大橋支配實施健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)。由于可資參考項目不多，成熟閱歷較少，本文所介紹的系統(tǒng)基本思路和構(gòu)成，對橋梁平安管理具有肯定的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。關(guān)鍵字：城市橋梁健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)探討設(shè)計引言：近年來，國內(nèi)外橋梁頻發(fā)平安事故，特殊是大型橋梁，如美國明尼蘇達州一座跨越密西西比河的大橋坍塌事故、我省九江大橋撞擊事故、重慶綦江彩虹橋垮塌事故、湖南沱江鳳凰城大橋事故等，都給廣袤人民群眾造成巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失。依據(jù)美國橋梁管理和養(yǎng)護協(xié)會供應(yīng)的不完全統(tǒng)計資料，橋梁的破壞呈早期和后期高危急的“盆”式曲線。我國自上世紀八十年頭以來，由于經(jīng)濟的高速發(fā)展，在短短二十年的時間內(nèi)，一大批結(jié)構(gòu)新奇、造型美麗的超大、特大型現(xiàn)代化橋梁以極快的速度出現(xiàn)在各條國、省道干線馬路和城市主干路跨越江、河、湖、海灣的咽喉限制部位。相繼建設(shè)完成世界上最大跨徑的鋼管拱橋（盧浦大橋、主跨550米）、世界上最大跨徑斜拉橋（蘇通大橋，主跨1088米）、世界上其次大跨徑懸索橋（西堠門大橋、主跨1650米）等等世界頂級相對大橋的設(shè)計和建設(shè)水平，國內(nèi)大型橋梁管理方式仍比較落后，諸多橋梁仍處于只建不養(yǎng)或養(yǎng)護管理不到位的現(xiàn)狀，以致不少橋梁長期帶病工作，甚至出現(xiàn)突發(fā)性破壞事故，造成了巨大的損失。依據(jù)近年來我們所完成的橋梁檢測工作，經(jīng)分析探討，危及我市城市橋梁平安的病害及其成因主要有以下8類。1、砌體結(jié)構(gòu)開裂；2、梁板整體性差，單梁板受力現(xiàn)象突出；3、鋼筋混凝土雙曲拱、剛架拱、肋拱剛度偏?。?、大跨度連續(xù)箱梁、T構(gòu)跨中下?lián)?、梁體開裂；5、地基基礎(chǔ)懦弱，樁基下沉；6、道路升級改造加大既有橋梁荷載；7、河道污水腐蝕橋梁下部結(jié)構(gòu)；8、附屬設(shè)施缺失，橋梁伸縮縫狀況較差。因此加強橋梁運營期間管理，對于重要的橋梁實施平安監(jiān)控，剛好駕馭橋梁的平安狀態(tài)，對保障道路通行平安具有特別重要的意義。一、項目概況東莞市大汾北水道特大橋位于市區(qū)環(huán)城路，跨越大汾北水道三叉交匯口，主橋橋型為單孔128m下承式鋼管混凝土系桿拱橋。每幅橋設(shè)2片拱肋，全橋拱肋共46對92根吊桿。橋面系由橫梁、加勁縱梁和π型車行道板及橋面后澆層組成。下部結(jié)構(gòu)主墩墩身及承臺設(shè)為兩個分別式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，主墩基礎(chǔ)每墩8根φ180的鉆孔灌注樁，墩身采納空心閉合箱型截面。橋面按雙向八車道外加人行道設(shè)計。橫橋向分為左右兩幅完全獨立且對稱的橋，每幅橋面寬24m，具體組成為：3.75m（人行道）+0.5m（防撞護欄）+15.5m（車行道）+0.5m（防撞護欄）+3.75m（過橋水管和檢修道）。橋梁整體布置圖見下圖。設(shè)計荷載：汽車—超20，掛車—120。人群荷載3.5KN/m2（按人行道凈寬2.85m布載）。該橋2005年4月28日建成通車，目前車流量約每天約10萬車次。由于車流量密集，重型車輛多，一旦發(fā)生事故，后果將特別嚴峻。為剛好駕馭橋梁運行狀況，防患于未然，依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（CJJ99－2003）》要求支配在該橋?qū)嵤┢桨泊蠓诒彼捞卮髽蛑鳂蚱搅⒚娌贾脠D（單位：cm）二、系統(tǒng)需求及設(shè)計原則影響橋梁平安運行有各種各樣因素，其中危害最大的主要是結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)變更、結(jié)構(gòu)損傷及兩種因素綜合作用。由于橋梁所處環(huán)境各異，在分析產(chǎn)生以上因素時，必需充分考慮四周環(huán)境及交通荷載等動態(tài)狀況的影響。（一）本系統(tǒng)具體包括如下幾個方面內(nèi)容：1、對交通荷載狀況進行監(jiān)測，確定橋梁實際運營荷載水平及其對今后可能增長的交通荷載的承受適應(yīng)實力，限制超限運輸對橋梁結(jié)構(gòu)造成的不利影響；2、對橋梁運營狀態(tài)下應(yīng)力、變形以及變位等響應(yīng)進行監(jiān)測，駕馭橋梁的實際受力狀態(tài)和運用工作狀況，評估不同應(yīng)力和變形變位水準下結(jié)構(gòu)的平安牢靠度，并通過疲憊分析等理論確定構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的運用壽命，預(yù)報可能存在的隱患或質(zhì)量衰退；3、對橋梁的振動響應(yīng)進行監(jiān)測分析，駕馭其動力性能，推斷是否有對大橋有害的振動，并為損傷識別、抗風抗震性能評估供應(yīng)依據(jù)；4、紀錄大橋可能經(jīng)驗的重大荷載及事故歷程，如地震、超重交通荷載以及被車、船等撞擊狀況下的狀況，并推斷大橋是否因此而損傷；5、對大橋所處環(huán)境及關(guān)鍵部位長期變更進行監(jiān)測，通過時間序列分析，剛好查明大橋關(guān)鍵部位的變更趨勢和變更規(guī)律，進而推斷大橋可能存在的質(zhì)量隱患、可能發(fā)展態(tài)勢及其對結(jié)構(gòu)平安運營造成的潛在威逼，為大橋評估、養(yǎng)護以及修理加固供應(yīng)科學依據(jù)；6、設(shè)定大橋平安預(yù)警值，供應(yīng)等級預(yù)警信息。大橋在運營中若某種響應(yīng)超過預(yù)警值，會剛好給出警報，提示出現(xiàn)非正常荷載或大橋某部位性能退化，以便加強大橋檢查或加固修理。（二）依據(jù)以上需求，確定東莞市大汾北水道特大橋平安監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則：1、依據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點，把握影響結(jié)構(gòu)平安的主要因素，建立一套功能齊備、性能完善、經(jīng)濟合理的健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)；2、采納技術(shù)成熟的系統(tǒng)配套產(chǎn)品，保證系統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性；3、采納模塊化設(shè)計，保證系統(tǒng)的可替換性、經(jīng)濟性；4、采納開放式系統(tǒng)設(shè)計，保證系統(tǒng)具有良好的升級、遠程數(shù)據(jù)共享及監(jiān)控功能；5、設(shè)置適度冗余的傳感器及相關(guān)設(shè)備，保證系統(tǒng)的牢靠性，并滿足系統(tǒng)改進、擴展和完善的需求；6、采納日常監(jiān)測和定期監(jiān)測相結(jié)合的方法，削減數(shù)據(jù)采集量和后處理難度；7、設(shè)計強大、合理、易用的前、后處理模塊，以有效處理、分析和管理采集的數(shù)據(jù)。（三）依據(jù)以上原則，監(jiān)控系統(tǒng)要達到如下目標要求：為大橋運營期科學有序的監(jiān)測巡檢養(yǎng)護運營管理供應(yīng)一個平臺；2、盡早發(fā)覺橋梁結(jié)構(gòu)自身及行車所面臨的危急狀況，能夠在橋梁結(jié)構(gòu)危急萌芽階段發(fā)出預(yù)警；3、有效的掌控運營期大橋的結(jié)構(gòu)運用狀態(tài)，在結(jié)構(gòu)平安及行車平安受到威逼的狀況下實行適當?shù)拇胧崿F(xiàn)主動平安限制，切實提高結(jié)構(gòu)的全壽命平安度；4、制定合理的預(yù)防性養(yǎng)護措施，有效降低大橋運營成本，為橋梁結(jié)構(gòu)的科學養(yǎng)護修理供應(yīng)依據(jù)；5、建立損傷及內(nèi)力狀態(tài)管理機制，追蹤其演化過程，推想其預(yù)期的發(fā)展，并為制定相應(yīng)的大橋管養(yǎng)對策供應(yīng)技術(shù)支持；6、為橋梁管理者供應(yīng)橋梁的巡檢養(yǎng)護手冊以指導(dǎo)并規(guī)范其養(yǎng)護行為，有效提高和保障橋梁運營的檢測、養(yǎng)護和管理水平；7、協(xié)助大橋管養(yǎng)者制定高效、經(jīng)濟、合理的運營管養(yǎng)措施，最大限度延長橋梁的平安運用年限。三、系統(tǒng)設(shè)計總體框架橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程，其核心任務(wù)是獲得環(huán)境荷載以及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)、局部損傷等信息，在對監(jiān)測信息進行綜合評估的基礎(chǔ)上獲得行車和結(jié)構(gòu)的雙重平安狀態(tài)信息。為了更好地完成上述目標要求，系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容：1、傳感器監(jiān)測子系統(tǒng)。用于信號監(jiān)測，主要將各類監(jiān)測信號轉(zhuǎn)換為電（光）信號作為監(jiān)測評估的依據(jù)，為結(jié)構(gòu)平安、高效、經(jīng)濟運營供應(yīng)技術(shù)支持。2、電子化人工巡檢養(yǎng)護管理子系統(tǒng)。用于制訂橋梁的巡檢體制以及巡檢養(yǎng)護手冊，并要求運營期依據(jù)手冊設(shè)定的結(jié)構(gòu)巡檢任務(wù)，支配人員設(shè)備進行定時、定量、程序化的系統(tǒng)巡檢，完成巡檢的管理、記錄、歸檔、分析和評估等工作；3、數(shù)據(jù)采集和遠程傳輸子系統(tǒng)。采集精確、牢靠、具有代表性、照實反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種特征信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心干脆關(guān)系到橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)能否對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)作出正確的評估，能否為驗證設(shè)計和橋梁管養(yǎng)供應(yīng)科學的依據(jù)。4、數(shù)據(jù)處理和限制子系統(tǒng)。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進行篩選和挖掘，將有效數(shù)據(jù)通過遠程傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理和限制服務(wù)器。5、綜合平安評估子系統(tǒng)。依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)狀態(tài)和損傷識別，并綜合識別的結(jié)果以及人工巡檢結(jié)果對橋梁結(jié)構(gòu)的平安運用狀況進行評估。包括結(jié)構(gòu)評估識別子系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)平安限制協(xié)助決策子系統(tǒng)。6、中心數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支撐系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的歸檔、查詢、存儲等工作。7、用戶界面子系統(tǒng)。將各種數(shù)據(jù)向用戶展示，并且接受用戶對系統(tǒng)的限制和輸入。各子系統(tǒng)之間運行時的相互關(guān)系見下圖。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及診斷系統(tǒng)總體框架系統(tǒng)平安的信息來源于兩個主要途徑，一是利用自動傳感測試系統(tǒng)獲得力學指標的監(jiān)測結(jié)果，二是利用人工巡檢獲得損傷的干脆監(jiān)測結(jié)果。對于損傷信息，系統(tǒng)可以干脆進行記錄和簡潔的分析；對于力學監(jiān)測指標則通過狀態(tài)識別、損傷識別及無模型預(yù)警獲得相關(guān)的信息。最終利用綜合評估模塊對以上損傷及狀態(tài)信息進行綜合評估從而獲得直觀、簡潔、易懂、對養(yǎng)護管理具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義的橋梁結(jié)構(gòu)綜合評估報告，具體框圖如下。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及平安監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)四、傳感器監(jiān)測子系統(tǒng)傳感器模塊的核心任務(wù)是獲得環(huán)境荷載以及結(jié)構(gòu)的響應(yīng)、局部損傷等信息，主要將各類監(jiān)測信號轉(zhuǎn)換為電（光）信號作為監(jiān)測評估的依據(jù)，為結(jié)構(gòu)平安、高效、經(jīng)濟運營供應(yīng)技術(shù)支持。（一）監(jiān)測內(nèi)容及測點布置橋梁的工作環(huán)境包括風力風向、環(huán)境溫度濕度、車輛荷載等多方面的因素，這些因素對結(jié)構(gòu)的影響都是干脆且重要的。依據(jù)東莞大汾北水道特大橋的具體狀況，主要監(jiān)測內(nèi)容包括：環(huán)境風、溫度、濕度監(jiān)測；結(jié)構(gòu)幾何狀態(tài)，包括主拱肋線形監(jiān)測、主梁線形監(jiān)測及基礎(chǔ)沉降監(jiān)測；結(jié)構(gòu)響應(yīng)和損傷，包括應(yīng)力監(jiān)測及吊桿索力監(jiān)測；動態(tài)特性和振動響應(yīng)，包括結(jié)構(gòu)的頻率、振型和阻尼特性，振動響應(yīng)監(jiān)測；交通荷載源，包括超重、超限、超速車輛特征、運營車輛荷載的統(tǒng)計特性等。具體測點及監(jiān)測項目詳見下表。大汾北水道特大橋監(jiān)測項目及測點布置（單幅）序號監(jiān)測項目測點數(shù)測試方法測點位置1風力風向2通過風速儀進行自動監(jiān)控主梁跨中、拱頂2結(jié)構(gòu)溫度8數(shù)字溫度傳感器拱腳，拱肋1/4、拱頂斷面位置的鋼管及管內(nèi)混凝土各1個，主梁底跨中及1/4處各1個。3環(huán)境溫濕度3通過溫濕度儀進行自動監(jiān)控主梁跨中和1/4處4拱肋變形6全站儀主跨拱頂、1/4、3/4處5主梁橋面線型10精密水準儀主跨1/4、跨中、3/4處6吊桿、系桿索力14磁通量傳感器長、短吊索和系桿7動力特性16加速度傳感器拱肋4分點、拱頂主梁4分點、跨中8應(yīng)變測試40光纖光柵應(yīng)變傳感器監(jiān)測拱腳，拱肋1/4、拱頂斷面，主跨主梁1/4、跨中、3/4處9車輛監(jiān)測3車流量監(jiān)測儀(3車道)橋面（二）設(shè)備選型設(shè)備選型干脆影響到系統(tǒng)運行的牢靠度、維護及工程造價。無疑設(shè)備選型是系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)設(shè)備選型遵循如下原則。1、傳感器測試元件以及監(jiān)測儀表的好壞從根本上確定了整個系統(tǒng)中自動化測試數(shù)據(jù)采集傳輸是否有效。由于國內(nèi)外生產(chǎn)、銷售可用于土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測、監(jiān)測設(shè)備許多，各廠家生產(chǎn)的傳感器性能及價格千差萬別，即便是同一類型的傳感器，不同型號技術(shù)性能和價格亦不盡相同，因此在進行系統(tǒng)監(jiān)測儀器的選擇上宜以牢靠、精確、耐久、簡便、經(jīng)濟好用、自動化程度及可更換性等為原則。具體如下：（1）選擇合適的傳感器精度，依據(jù)橋型及環(huán)境狀況選擇合適的傳感器布設(shè)位置；（2）傳感器應(yīng)能保證長期穩(wěn)定工作，須選用國內(nèi)外知名品牌以滿足長期健康監(jiān)測服務(wù)的須要，壽命要至少在10年以上；（3）傳感器應(yīng)具有較適合的頻響范圍以滿足指定時間的實時監(jiān)測的須要，應(yīng)能夠較簡潔滿足組網(wǎng)運用的要求，主要傳感器盡量選用相同類型；采納高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸線，以保障運用壽命及數(shù)據(jù)牢靠性。2、索力測試設(shè)備對于橋梁索結(jié)構(gòu)的索力監(jiān)測，目前國內(nèi)外尚無經(jīng)過長期工程實踐傳感器，業(yè)界基本采納干脆測力法、振動頻率法和磁通量法。（1）干脆測力法，主要是指通過監(jiān)測應(yīng)變方式或采納油壓方式干脆獲得索力，如干脆安裝在拉索錨頭端的壓力環(huán)式整體索力計、干脆在拉索中布設(shè)光纖光柵傳感器等，采納此方法測試精度高，但其仍處于研發(fā)階段，其運用性能、耐久性和牢靠性均沒有得到工程的長期考驗，而且其安裝困難，不行更換，因干脆參和受力，對結(jié)構(gòu)的平安性影響有待于長時間考證，盡管在大橋結(jié)構(gòu)的監(jiān)測系統(tǒng)中部分已運用，但是仍需慎重考慮。（2）振動頻率法，振動測試法是通過安裝在斜拉索、吊索、主纜纜索上的速度傳感器獲得索自振頻率，再利用索頻率和索力的對應(yīng)關(guān)系來計算索力。該設(shè)備簡潔受風及主梁自身振動的影響，分析算法和軟件也不是很成熟，難以實現(xiàn)索力自動轉(zhuǎn)換，無法編程做到頻率法測試索力的實時性，仍須要人工找尋測試峰值，再利用結(jié)構(gòu)計算頻率和索力的對應(yīng)關(guān)系。（3）磁通量法，磁通量傳感器的基本原理是：索結(jié)構(gòu)是一種鐵磁性材料，當它受外荷載其內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變更時，引起其磁導(dǎo)率發(fā)生變更，通過測定磁導(dǎo)率變更來反映應(yīng)力變更，進而測出索力，主要由磁通量傳感器和磁彈儀兩部分組成，磁彈儀可干脆顯示索力。該傳感器具有精度高，辨別率高，溫度補償精確，長期穩(wěn)定性好，堅實耐用，壽命長，可更換等優(yōu)點，但造價較高。傳感器的實物見下圖。圖6.3磁通量傳感器實物圖（4）索力測試設(shè)備對比，應(yīng)當說各種監(jiān)測方法均在橋梁的監(jiān)測中能夠具有一席之地，但考慮到本項目是長期實時監(jiān)測，應(yīng)著重于采集設(shè)備的耐久性，所以對于索結(jié)構(gòu)的測試設(shè)備宜采納磁通量傳感器進行監(jiān)測。五、電子化人工巡檢養(yǎng)護管理子系統(tǒng)為彌補傳感器監(jiān)測子系統(tǒng)的不足，確保大橋平安、健康運營，同季節(jié)約工程造價，系統(tǒng)協(xié)助定期電子化人工測量、檢查。內(nèi)容包括：橋面系、吊桿的防護、錨頭、伸縮縫等局部構(gòu)件，也包括主拱及橋面線型等。人工檢測數(shù)據(jù)輸入“數(shù)據(jù)分析和處理系統(tǒng)”，通過自動監(jiān)測和人工巡檢數(shù)據(jù)對比，對橋梁結(jié)構(gòu)狀況進行綜合評估。（一）橋面系構(gòu)造的檢查。1．橋面鋪裝層縱、橫坡是否順適，有無嚴峻的裂縫（龜裂、縱橫裂縫）、坑槽、波浪、橋頭跳車、防水層漏水。2．伸縮縫是否有異樣、破損、脫落、漏水，是否造成明顯的跳車。3．人行道構(gòu)件、欄桿、護欄有無撞壞、斷裂、錯位、缺件、剝落、銹蝕等。4．橋面排水是否順暢，泄水管是否完好、暢通，橋頭排水溝功能是否完好，錐坡有無沖蝕、塌陷。（二）鋼管混凝土拱肋的檢查。1．構(gòu)件（特殊是受壓構(gòu)件）是否扭曲變形、局部損傷。2．焊縫邊緣（熱影響區(qū)）有無裂紋或脫開。3．油漆層有無裂紋、起皮、脫落，構(gòu)件有無銹蝕。4．鋼管和混凝土是否脫空，脫空的范圍、長度如何，能否滿足鋼管和混凝土協(xié)同工作的要求等。（三）系桿吊桿系統(tǒng)的檢查。1．檢查系桿吊桿的空間位置，留意是否有異樣變位。2．檢測吊桿振動頻率、索力有無異樣變更，索體振動頻率觀測應(yīng)在多種典型氣候下進行。3．系桿吊桿索體的表面封閉、防護是否完好，有無破損老化，墊圈是否破損老化，減振裝置是否損壞失效。4．逐個檢查系桿吊桿的錨具，錨具是否滲水、銹蝕或損壞，是否有銹水流出的痕跡，四周混凝土是否開裂。必要時可打開錨具后蓋抽查錨杯內(nèi)是否積水、潮濕、防銹油是否結(jié)塊、乳化失效，錨杯是否銹蝕。（四）支座的檢查。1．支座組件是否完好、清潔，有無斷裂、錯位、脫空。2．活動支座是否敏捷，實際位移量是否正常，固定支座的錨銷是否完好。3．支承墊石是否有裂縫。（五）墩臺和基礎(chǔ)的檢查。1．墩臺及基礎(chǔ)有無滑動、傾斜、下沉或凍拔。2．臺背填土有無沉降或擠壓隆起。3．混凝土墩臺及帽梁有無凍脹、風化、開裂、剝落、露筋等。4．墩臺頂面是否清潔，伸縮縫處是否漏水。5．基礎(chǔ)下是否發(fā)生不許可的沖刷或淘空現(xiàn)象，擴大基礎(chǔ)的地基有無侵蝕。樁基頂段在水位漲落、干濕交替變更處有無沖刷磨損、頸縮，有無環(huán)狀凍裂，是否受到污水、咸水或生物的腐蝕。（六）拱肋、橋墩三維坐標定期監(jiān)測1．設(shè)立永久性觀測點，定期進行限制檢測。永久性觀測點的編號、位置均應(yīng)在竣工圖上標明，橋梁主體結(jié)構(gòu)修理、加固或改建前后，必需進行限制測量，以保持觀測資料的連續(xù)性，若限制點有變動，應(yīng)剛好檢測，建立基準數(shù)據(jù)。2．橋梁永久性觀測點的設(shè)置要堅固牢靠，當永久限制測點和國家大地測量網(wǎng)聯(lián)絡(luò)有困難時，可建立相對獨立的基準測量系統(tǒng)。永久性觀測點和檢測項目如下表：檢測項目觀測點1墩頂及橋面高程沿行車道兩邊，按邊跨支點、跨中，主跨跨中、L/4、3L/4等，共16個點高程監(jiān)測點2拱肋空間位置每根拱肋設(shè)3個觀測點，跨中、L/4、3L/4，共12個點三維拱肋坐標監(jiān)測點3伸縮縫相對變位沿行車道兩邊布置觀測點六、數(shù)據(jù)采集及遠程傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及遠程傳輸是整個監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)完整地傳送到數(shù)據(jù)中心處理。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)能否對橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)作出正確的評估，能否為驗證設(shè)計和橋梁管養(yǎng)供應(yīng)科學的依據(jù)，取決于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能否采集到精確、牢靠、有代表性、照實反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種特征信息。基本原理如下：1．布置在橋梁各測點的傳感器采集橋梁結(jié)構(gòu)的整體位移(運用GPS系統(tǒng))、應(yīng)力(動態(tài)采集運用電阻應(yīng)變片及光纖應(yīng)變傳感器。靜態(tài)采集運用振弦式應(yīng)變計)、振動(運用加速度傳感器)和環(huán)境參數(shù)(運用風速風向儀和溫度計)等信號，并產(chǎn)生相應(yīng)的電信號或光信號，通過導(dǎo)線傳輸至就近的外站。2．各種信號調(diào)理器或讀數(shù)儀將相應(yīng)的傳感器信號進行濾波、放大，調(diào)制成規(guī)范的信號(模擬或數(shù)字)送入外站工控機，即數(shù)據(jù)采集服務(wù)器(如是模擬信號須要進行A／D轉(zhuǎn)換)。外站工控機數(shù)據(jù)采集軟件實時采集這些傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并保存在本地工作站。3．通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將各外站的監(jiān)測數(shù)據(jù)送人數(shù)據(jù)中心的計算機服務(wù)器。在中心監(jiān)測系統(tǒng)計算機中進行分類預(yù)處理，并存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。如有報警信息，將剛好進行報警。4．橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測和評估軟件將存儲在計算機服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進行綜合處理，運用直觀的圖形和動畫顯示，統(tǒng)計、分析和評估橋梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)，保證大橋的平安營運。（一）數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集和傳感器的輸出信號和監(jiān)測變量的特征有關(guān)，須要考慮的內(nèi)容涉及：傳感器輸出信號特征、傳感器輸出信息量和傳感器的空間分布。該子系統(tǒng)實現(xiàn)對多種信息源、不同物理信號的采集和預(yù)處理，并進行必要的分解、變換，然后傳輸?shù)竭h程分析中心子系統(tǒng)。采納一個高性能32位嵌入式處理器PhilipsLPC2200來驅(qū)動A／D完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、限制采樣頻率、配置采集通道、接收采集到的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。采納集成了8019以太網(wǎng)限制器和TCP／IP協(xié)議棧的RCM3000來接收用戶采集吩咐，通過以太網(wǎng)發(fā)送采集數(shù)據(jù)。1．信號調(diào)理器本系統(tǒng)采納了多種類型的傳感器，這些傳感器輸出信號的種類也多種多樣，從而大大增加了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)的難度和困難性。本系統(tǒng)利用針對橋梁結(jié)構(gòu)特點所研發(fā)的信號調(diào)理器能夠很好地解決這個問題，采納輸出一樣的以太網(wǎng)信號調(diào)理器將各種不同的模擬或數(shù)字I/O信號調(diào)理成為統(tǒng)一的標準以太網(wǎng)信號。所研發(fā)的信號調(diào)理器共四類：應(yīng)變信號調(diào)理器、加速度信號調(diào)理器、通用信號調(diào)理器、溫度信號調(diào)理器。該四類信號調(diào)理器具有以下主要特點：（1）調(diào)理器統(tǒng)一輸出以太網(wǎng)信號，支持標準MODBUSTCP協(xié)議，UDP，TCP/IP，內(nèi)置WEBServer，便于調(diào)試、管理、維護和升級；信號調(diào)理器采納16位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，對橋路和單端輸入接入不同的電壓基準，使調(diào)理器誤差限制在0.1%以內(nèi)；（2）調(diào)理器內(nèi)置高速緩存，可以存儲多次采集的數(shù)據(jù)一次發(fā)送，從而解決網(wǎng)絡(luò)延時狀況下的采集同步性的問題。調(diào)理器中存儲傳感器標簽數(shù)據(jù)，保存各個傳感器的全部采樣參數(shù)、標定參數(shù)及固定編號等信息；（3）調(diào)理器接受POE網(wǎng)絡(luò)供電，作為PD端的同時還可向傳感器供電，符合IEEE802.3af；MCU內(nèi)置硬件看門狗，外接有效復(fù)位芯片，保證系統(tǒng)牢靠運行；（4）調(diào)理器內(nèi)置光電隔離芯片，確保良好的抗強電沖擊性能；可以通過在線編程接口對調(diào)理器進行軟件升級、維護；（5）信號調(diào)理器可在接受傳感器模擬信號的同時接入數(shù)字溫度傳感器；可在橋梁惡劣環(huán)境下（工作溫度范圍：-20~75℃；工作濕度：5~95%無凝聚；海洋鹽霧環(huán)境等）高效、高牢靠性地工作，內(nèi)含防雷模塊，能夠有效抵擋（6）內(nèi)嵌實時時鐘，測量數(shù)據(jù)帶時間標簽，具備強大的模塊間時鐘同步功能，同步精度為微妙級，甚至亞微妙級，處于國際領(lǐng)先水平。主要性能指標詳見下表。加速度信號調(diào)理器的性能指標類型性能指標加速度信號調(diào)理器有效辨別率16位通道數(shù)1路單端輸入輸入類型單端電壓輸入范圍±5V采樣速率100采樣點/秒零漂移±10uV/℃滿量程漂移±20ppm/℃精度誤差≤±0.1%動態(tài)信號處理動態(tài)范圍為96dB以上，帶通濾波等功能（截止頻率范圍為0.01Hz～50Hz）CMR@50/60Hz100dBNMR@50/60Hz100dB輸出激勵±12V～±14V通用信號調(diào)理器的性能指標類型性能指標通用信號調(diào)理器有效辨別率16位通道數(shù)8路單端電壓或者電流信號（每個通道可單獨進行設(shè)置輸入類型），1路單總線輸入（DS18B20數(shù)字溫度傳感器）輸入類型電流、電壓輸入范圍±5V，±10V，4-20mA采樣速率每路25采樣點/秒零漂移±5uV/℃滿量程漂移±10ppm/℃精度誤差≤±0.04%CMR@50/60Hz100dBNMR@50/60Hz100dB輸出激勵+12V+24V±12V～±14V應(yīng)變信號調(diào)理器的性能指標類型性能指標應(yīng)變信號調(diào)理器有效辨別率16位采樣速率25采樣點/秒精度誤差≤±0.05%CMR@50/60Hz100dBNMR@50/60Hz100dB輸出激勵+5V，精度：0.05%FS；漂移：+10ppm/℃；驅(qū)動電流：≥30mA；隔離電壓：3000V溫度信號調(diào)理器的性能指標類型性能指標溫度信號調(diào)理器有效辨別率16位通道數(shù)4路RTD溫度傳感器；1路單總線輸入，DS18B20數(shù)字溫度傳感器輸入類型RTD；單總線數(shù)字信號測量范圍-20-85采樣速率每路10采樣點/秒精度≤±0.5CMR@50/60Hz100dBNMR@50/60Hz100dB2．數(shù)據(jù)采集的同步方案對于結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)信號或須要做嚴格相關(guān)性分析的信號，各個測點之間數(shù)據(jù)采集的同步性是極其重要的。假如不能保證較高精度的時間同步性，那么后期的數(shù)據(jù)處理和結(jié)構(gòu)分析必定不會得到滿足的結(jié)果，甚至使我們陷入誤區(qū)得出錯誤的推斷和分析。本系統(tǒng)采納基于LXI總線的數(shù)據(jù)同步采集技術(shù)。LXI是以LAN為基礎(chǔ)，建立在IEEE802．3(以太網(wǎng))和IEEE1588(TriggerBus)之上，為高效能的儀器供應(yīng)一個自動測試系統(tǒng)的LAN模塊化平臺。它是成熟的以太網(wǎng)技術(shù)在測試自動化領(lǐng)域應(yīng)用的擴展，其具體思想是將成熟的以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到自動測試系統(tǒng)中，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測試總線技術(shù)，如VXI、PXI、GPIB等。LXI總線時鐘同步的原理如下所述。主時鐘向全部從時鐘發(fā)出一個同步信息包（簡稱SyncMessage信息），而且這個信息包中包含有信息發(fā)出的精確時間，假設(shè)主時鐘發(fā)出信息包的精確時間為T1。從時鐘接收同步信息包，假設(shè)從時鐘接收到信息包的時間為T2。T2=T1-offset＋delay1，delay1為網(wǎng)絡(luò)延時。然后，從時鐘在T3時刻發(fā)出延時懇求信息包（簡稱DelayMessage），主時鐘在T4時刻收到這個信息包。T3=T4-offset－delay2。delay2為網(wǎng)絡(luò)延時。主時鐘最終給從時鐘發(fā)送一個延時響應(yīng)信息包（簡稱DelayResp）這個信息包中含有T4這個時間。這樣，從時鐘就已知了T1、T2、T3和T4這四個變量，假設(shè)主、從時鐘之間的網(wǎng)絡(luò)延時是對等的，可以用下面的公式計算出從時鐘和主時鐘之間的偏差，從而每個從時鐘校準自己的時間。LXI總線時鐘同步精度可輕松實現(xiàn)微秒級，甚至亞微秒級。基于LXI總線的時鐘同步原理圖基于LXI總線的時鐘同步系統(tǒng)架構(gòu)（二）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、系統(tǒng)平臺拓撲圖及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺設(shè)計。1．傳輸網(wǎng)絡(luò)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和牢靠性，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議運用最廣泛的以太網(wǎng)協(xié)議和TCP／IP協(xié)議。各傳感器按不同的頻率要求采集數(shù)據(jù)送往設(shè)置在橋梁上就近地點的數(shù)據(jù)采集點，各數(shù)據(jù)采集點內(nèi)的計算機和數(shù)據(jù)中心計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的計算機軟件將這些采集值進行處理，依據(jù)結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測系統(tǒng)的不同要求進行顯示和存儲。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)主要有兩種：TCP／IP技術(shù)和LONWORKS技術(shù)。TCP／IP技術(shù)是受用戶認可的、完全公開的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。經(jīng)過不斷改進、提升，應(yīng)用越來越廣、市場占有率越來越大、成本也越來越低，速度也越來快。目前已從辦公自動化漸漸向現(xiàn)場監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)展。東莞市大汾北水道特大橋梁結(jié)構(gòu)健康狀況監(jiān)控及診斷系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)有如下特點：(1)傳感器數(shù)量多，采集頻率高，信息量特別大。傳感器信號須要濾波、調(diào)制、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列調(diào)理過程，過程困難且精度要求高。(2)經(jīng)各種信號調(diào)理器或讀數(shù)儀調(diào)制后的輸出信號的通信協(xié)議不同：有的輸出是電壓信號或電流信號干脆進入計算機進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換；有的輸出是RS232通信協(xié)議和計算機相連；有的輸出則干脆是TCP／IP通信協(xié)議和計算機網(wǎng)口相連。(3)計算機網(wǎng)絡(luò)浩大、距離遠，對傳輸距離、運行速度及運行的牢靠性有嚴格的要求。依據(jù)系統(tǒng)的要求及特點，本系統(tǒng)運用了TCP／IP協(xié)議，采納了先進的星型網(wǎng)作為系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)，以提高系統(tǒng)的傳輸距離、運行速度及運行的牢靠性。2．數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器的選型是本項目設(shè)計的關(guān)鍵，從橋梁健康狀況監(jiān)控及診斷系統(tǒng)本身需求并結(jié)合曙光服務(wù)器的性能，我們認為核心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器首選曙光中高端服務(wù)器。從三層架構(gòu)的應(yīng)用體系來看，應(yīng)用服務(wù)器消耗的資源不亞于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器消耗的資源，有的甚至更高。同時從應(yīng)用服務(wù)器的高牢靠性動身，建議應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器配置一樣。本系統(tǒng)采納典型雙機設(shè)備架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器均采納曙光A650(R)-F中高端服務(wù)器各1臺。另外，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器通過中間心跳線形成高牢靠性HA系統(tǒng)，互為備份。2臺服務(wù)器無論那一臺因故障而癱瘓，另一臺服務(wù)器都會接替癱瘓服務(wù)器的功能，不會造成整個監(jiān)控平臺的癱瘓，增加了整個系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定性。磁盤陣列選擇1臺曙光DS6310FE，分別接入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。本系統(tǒng)中所采納存儲架構(gòu)將在服務(wù)器和存儲系統(tǒng)之間形成多條冗余的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。存儲資源的擴充和主機、服務(wù)器資源無關(guān)，不影響已有系統(tǒng)的運行，具備動態(tài)擴充實力。主機和存儲設(shè)備之間通過光纖設(shè)備連接，不僅使應(yīng)用可獲得更多的帶寬資源，同時也使得存儲資源在不同主機之間的切換。3．系統(tǒng)平臺拓撲圖針對東莞市大汾北水道特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)要求，我們提出以下兩種網(wǎng)絡(luò)搭建方案：方式1：視頻攝像頭和各類傳感器的數(shù)據(jù)通過VPN來傳送到監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中心方式2：視頻攝像頭和各類傳感器的數(shù)據(jù)通過電信公網(wǎng)鏈接來傳送到監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中心4．網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺設(shè)計依據(jù)應(yīng)用分析，特定的應(yīng)用必須要有特定的技術(shù)來實現(xiàn)，才能得到預(yù)期的應(yīng)用效果。分析網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，屬于集中式應(yīng)用（客戶機/數(shù)據(jù)中心）。網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量有大約80%集中于網(wǎng)絡(luò)的主干，所以網(wǎng)絡(luò)的主干應(yīng)當是高性能的交換式結(jié)構(gòu)，而且具有較高的系統(tǒng)擴展實力（如端口數(shù)量）和新技術(shù)應(yīng)用實力（如千兆以太網(wǎng)）?？紤]到運用單位在今后的業(yè)務(wù)增長量，網(wǎng)絡(luò)的主干設(shè)備必需在拓展性上作足夠的考慮。另外，系統(tǒng)的平安高效運行須要系統(tǒng)內(nèi)的各個設(shè)備具有獨立的高性能和協(xié)同的高性能，為使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)盡量簡潔，應(yīng)采納星型拓撲結(jié)構(gòu)，建議中心節(jié)點和二級節(jié)點間為1000M以太網(wǎng)，二級節(jié)點和邊緣節(jié)點間為100M以太網(wǎng)，服務(wù)器以1000M接入中心交換機。作為一個先進的實時監(jiān)控平臺網(wǎng)絡(luò)，須要完成包括將各類傳感器的信號、模擬視頻圖像以特定的編碼格式進行數(shù)字化壓縮處理，生成IP數(shù)據(jù)包，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)媒介傳輸。網(wǎng)絡(luò)所延長到的任何地方的終端用戶通過一般電腦就可以對傳感信號進行處理，對遠程圖像進行實時的監(jiān)控、錄像、管理。監(jiān)控平臺網(wǎng)絡(luò)在性能上應(yīng)當考慮以下幾個要求：數(shù)據(jù)處理；網(wǎng)絡(luò)運行平安性；系統(tǒng)擴充；主干網(wǎng)對數(shù)據(jù)庫軟件持續(xù)；系統(tǒng)開放性；局域網(wǎng)遠程用戶的撥號接入；具有很強的分布式數(shù)據(jù)處理實力等。實時監(jiān)控平臺網(wǎng)絡(luò)的核心層，主干交換機必需有足夠的交換實力、背板帶寬和吞吐量，以確保網(wǎng)內(nèi)的全部終端都能無堵塞交換，并確定監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建成后，能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部供應(yīng)各種的應(yīng)用，包括運行的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、多個應(yīng)用系統(tǒng)和其他應(yīng)用的功能服務(wù)器等等；同時在將來能完成數(shù)據(jù)/語音/圖像的有效傳輸，如傳感信號無阻礙傳輸、數(shù)據(jù)的平安共享，遠程實時監(jiān)控等。千兆網(wǎng)能供應(yīng)更大的網(wǎng)絡(luò)帶寬和更快的交換速度，可以滿足網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)量和信息量的爆炸性增長。千兆交換機比百兆交換機具有更高的背板帶寬、更強的處理實力和更快的交換速度，可以加快網(wǎng)絡(luò)主干的交換速度，從而提高整個網(wǎng)絡(luò)的速度，為網(wǎng)絡(luò)的擴展實力供應(yīng)牢靠的保證。（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型，設(shè)備的選型是網(wǎng)絡(luò)當中特別關(guān)鍵的部分，以達到最佳的效果，即系統(tǒng)相對獨立，升級簡便，組網(wǎng)方式敏捷，以愛護現(xiàn)有投資和將來的發(fā)展。依據(jù)以上的特性，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選用銀河風云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它是國內(nèi)領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)廠商，其產(chǎn)品通過智能、平安及牢靠的網(wǎng)絡(luò)將信息設(shè)備連為一體，具有很好的牢靠性和穩(wěn)定性。銀河風云系統(tǒng)的高性能、功能全面的千兆網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品解決方案，利用千兆以太網(wǎng)技術(shù)建網(wǎng)。首先作為技術(shù)定位，千兆以太網(wǎng)的優(yōu)勢表現(xiàn)在：低價位的高帶寬，可和Ethernet、FastEthernet平滑相連；利用Ethernet學問即可管理、監(jiān)視和維護GigabitEthernet；GigabitEthernet是組建核心骨干網(wǎng)的技術(shù)；基于IEEE802.1Q/p標準實現(xiàn)CoS，從而供應(yīng)不同的服務(wù)等級；依據(jù)以上的銀可風云產(chǎn)品性能，結(jié)合實際狀況，網(wǎng)絡(luò)方案中的交換機設(shè)備選用以下系列產(chǎn)品，接入路由器：選用銀河風云多業(yè)務(wù)路由器Galaxywind?TritiumC1705；核心交換機：選用銀河風云全模塊化交換機Galaxywind?TritiumS5324TS；接入層交換機：選用銀河風云高級網(wǎng)管千兆交換機Galaxywind?TritiumS3026A。（2）網(wǎng)絡(luò)解決方案，銀河風云公司的千兆網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品功能特別全面，其主要運用的3個以下技術(shù)包括：帶寬聚合技術(shù)：在兩臺交換機間供應(yīng)鏈路的聚合，供應(yīng)并行帶寬，將多條GigabitEthernetInterface組成一條邏輯通路（Channel）。主要功能包括成倍增加帶寬和為線路冗余供應(yīng)牢靠性，實現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)連接的線路冗余和平衡負載；在spanningtree標準中用到tritium的802.1D、802.1W等技術(shù)：實現(xiàn)在環(huán)型線路連接中，當一條發(fā)生故障，快速復(fù)原網(wǎng)絡(luò)的連通性，復(fù)原過程只有2-3秒鐘的延時。，假如沒有802.1w技術(shù)那么spanningtree的復(fù)原過程須要45秒鐘的延時。支持VLAN的劃分，基于端口VLAN和支持跨交換機802.1Q的VLAN，增加網(wǎng)絡(luò)的敏捷性，提高網(wǎng)絡(luò)平安，限制廣播風暴。建設(shè)完成后的橋梁監(jiān)控和健康監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有以下特點：a.高牢靠性設(shè)計，TritiumS5324TS支持成樹協(xié)議802.1d、802.1w、802.1s，在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變更時，讓您的用戶完全感覺不到網(wǎng)絡(luò)的重組時延，完全保證快速收斂的同時也提高了網(wǎng)絡(luò)的容錯實力，加上路由的負載均衡技術(shù)，使您的網(wǎng)絡(luò)堅如磐石,TritiumS5324TS交換機支持冗余備份，支持STP/RSTP/MSTP、VRRP等二、三層冗余協(xié)議；支持VRRP虛擬路由冗余協(xié)議，能和其他三層交換機構(gòu)建VRRP備份組；支持擴展的ECMP,在滿足路由備份的前提，下可實現(xiàn)按需帶寬規(guī)劃。b.高性能，全線速交換，TritiumS5324TS具有192Gbps背板帶寬，為全部的端口供應(yīng)非堵塞性能。強大的處理實力是構(gòu)建牢靠、穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)交換處理平臺的重要保障。千兆以太網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)的骨干，以100M快速以太網(wǎng)到桌面的方式,也是目前最先進的局域網(wǎng)建設(shè)模式，這一點也滿足了網(wǎng)絡(luò)高帶寬、高性能的建設(shè)需求，因此我們在方案設(shè)計中采納了骨干千兆以太網(wǎng)交換，信息點和接入交換機之間采納百兆以太網(wǎng)交換的方式，針對不同數(shù)據(jù)行為對端口依靠性的不同而采納各自不同的處理方式來最大限度地提升整機處理實力。接入層交換機S3026A具有高達13.6Gbps的背板帶寬、6.6Mpps的全線速二層包轉(zhuǎn)發(fā)率，S3026A還支持先進的端口帶寬聚合技術(shù)，在業(yè)內(nèi)領(lǐng)先實現(xiàn)堆疊體各成員交換機上聯(lián)端口的聯(lián)合捆綁，聚合帶寬，有效避開了傳統(tǒng)堆疊技術(shù)形成的較低上聯(lián)帶寬和堆疊體高背板容量之間的瓶頸問題，真正實現(xiàn)了堆疊體的高速入網(wǎng)，集成完整的平安策略的銀河風云S3026A，協(xié)作整網(wǎng)平安策略平臺，在凈化您網(wǎng)絡(luò)的同時也將您的網(wǎng)絡(luò)進化。c.豐富的QoS策略，整個網(wǎng)絡(luò)從核心到接入交換都對QOS做了很的設(shè)計，保證了視頻數(shù)據(jù)流的流暢性、可控性，因為設(shè)備支持802.1p、WRR、RED、DiffServ、等優(yōu)先級處理和調(diào)度算法可以對不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)進行調(diào)度及良好的網(wǎng)絡(luò)擁塞限制策略，支持基于源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、端口、協(xié)議的L2~L7困難流分類，豐富的Qos策略是構(gòu)建高質(zhì)量NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))的基礎(chǔ)。支持CAR功能，可以實現(xiàn)基于端口和基于流的速率限制，限制的粒度可以精確至64Kbps，為網(wǎng)絡(luò)帶寬的精細化管理供應(yīng)了手段?；诮粨Q機時間、物理端口、MAC地址、IP地址、TCP/UDP端口號的應(yīng)用流分類識別和帶寬限速機制，完成了全網(wǎng)端到端的QOS保證，能確保重要業(yè)務(wù)量不受延遲或丟棄。同時，充分利用現(xiàn)有的帶寬以保證網(wǎng)絡(luò)的高效運行。核心交換機具有超背板帶寬和高速路由轉(zhuǎn)發(fā)實力，能夠滿足了全部插槽滿配置狀況下，全部線卡仍能保持線速傳輸和高速無堵塞的二/三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，為保證全網(wǎng)的QOS，銀河風云的全線設(shè)備均支持基于第三層的QOS標注DSCP（區(qū)分化服務(wù)編碼點）。尤其是其先進的RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）允許通信雙方在建立傳輸信息之前可按不同應(yīng)用預(yù)留足夠的帶寬，從而有效地削減傳輸遲滯和時延抖動，這對于用有限的帶寬傳送視頻和音頻以及其它實時多媒體信息特別重要。d.系統(tǒng)平安，保密性高，TritiumS5324基于最長匹配的路由策略。系統(tǒng)采納逐包轉(zhuǎn)發(fā)方式，保證了全部報文均獲得相同的轉(zhuǎn)發(fā)性能，對“紅碼病毒”和“沖擊波病毒”的攻擊具有天生的防衛(wèi)實力，有效保證了設(shè)備平安。支持802.1x，并且基于數(shù)據(jù)流的接入限制，使802.1x在三層上能夠進行很好好用化應(yīng)用。支持WebPortal認證，滿足多種應(yīng)用需求。支持多種ACL訪問限制策略。供應(yīng)SSH的加密登陸和管理功能，避開管理信息明文傳輸引發(fā)的潛在威逼，elnet/Web登錄的源IP限制功能，避開非法人員對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理，SNMPV3供應(yīng)加密和鑒別功能：確保數(shù)據(jù)從合法的數(shù)據(jù)源發(fā)出（引擎ID）；確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改（采納MD5和SHA認證協(xié)議）；加密報文，確保數(shù)據(jù)的機密性（采納DES56加密協(xié)議）。接入層S3026A交換機支持硬件識別高層數(shù)據(jù)信息的實力，在交換機上可以干脆配置交換機端口和MAC地址的綁定。這樣做，可以簡化管理，提高網(wǎng)絡(luò)平安限制實力。限制端口最大連接主機數(shù)量，支持MAC+IP綁定、MAC地址自動學習，支持豐富的ACL限制訪問策略，支持IEEE802.1X，供應(yīng)基于端口的用戶認證；支持IGMP源端口檢查，可有效限制非法組播源，提高網(wǎng)絡(luò)平安；IGMPV3支持通告主機希望接收的多播源的地址，避開非法的組播數(shù)據(jù)流占用網(wǎng)絡(luò)帶寬；通過PVLAN（愛護端口）隔離用戶之間信息互通，不必占用VLAN資源；端口MAC地址鎖和端口MAC地址接入數(shù)量功能可以屏蔽非法主機的接入,因為酒店上網(wǎng)用戶流淌性比較大，沒有方法對客戶的全部終端進行具體監(jiān)測系統(tǒng)，假如有一臺PC有問題，有可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，特殊是當然流行的一些DOS攻擊、DDOS攻擊和arp欺瞞，假如通過在接入層交機換機進行相關(guān)的IP+MAC地址綁定，再限制端口的MAC地址數(shù)，可以很好的防范一些內(nèi)網(wǎng)攻擊。七、數(shù)據(jù)處理及限制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和限制子系統(tǒng)通過對系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進行篩選和挖掘，將有效數(shù)據(jù)通過遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，提交給后續(xù)子系統(tǒng)運用。限制系統(tǒng)軟件運行于遠程監(jiān)控中心服務(wù)器，能對數(shù)據(jù)采集和傳輸子系統(tǒng)的工作進行設(shè)置和限制操作。其總體構(gòu)成見下圖。數(shù)據(jù)處理和限制系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)處理和限制子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集和限制、數(shù)據(jù)分類抽取、數(shù)據(jù)處理和存儲、用戶界面、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫等組成。數(shù)據(jù)采集限制部分可以依據(jù)給定的采集方案來驅(qū)動數(shù)據(jù)采集和傳輸子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，采集方案包括時間條件及連續(xù)觀測參數(shù)觸發(fā)條件，比如可以指定在溫度達到某個數(shù)值時觸發(fā)采集等。另外采集限制模塊還能夠接受用戶指令來進行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)分類和抽取部分主要完成將光纖傳輸過來的監(jiān)測數(shù)據(jù)包進行分解、解析和分類，并且通過簡潔的數(shù)值分析和比較初步推斷數(shù)據(jù)的優(yōu)劣，并將良好的監(jiān)測數(shù)據(jù)抽取出來存入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)處理和存儲部分主要完成數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊傳送過來的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)的初步轉(zhuǎn)換、處理、分析，并將分析完的中間數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫進行保存。監(jiān)測數(shù)據(jù)庫屬于總體系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫的一部分，包括數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)的管理系統(tǒng)。主要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲，SQL查詢等工作。監(jiān)測數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)將供應(yīng)應(yīng)平安運用、平安評估子系統(tǒng)運用。用戶界面模塊屬于總體系統(tǒng)界面下的一部分，為用戶供應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、限制采樣等操作，同時通過總體系統(tǒng)界面供應(yīng)和互聯(lián)網(wǎng)的連接服務(wù)。（一）數(shù)據(jù)篩選和挖掘橋梁健康監(jiān)測是為了獲得結(jié)構(gòu)狀態(tài)特征參數(shù)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)特征參數(shù)是指能夠反映結(jié)構(gòu)特征的物理量，比如：撓度，應(yīng)力，索力等；而傳感器檢測子系統(tǒng)所獲得的讀數(shù)是一般的是電信號。將傳感器獲得的電信號通過篩選和挖掘，向結(jié)構(gòu)特征參數(shù)轉(zhuǎn)換是極其重要的過程。在這個過程中涉及到：傳感器電信號向測試物理量的轉(zhuǎn)換、測試物理量向結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)篩選、各種參數(shù)有效數(shù)據(jù)的挖掘等。反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的特征參數(shù)確定及篩選挖掘方案流程如下圖所示：我們把傳感器讀數(shù)向物理量的轉(zhuǎn)換過程稱為數(shù)據(jù)預(yù)處理過程，后續(xù)的處理過程我們稱為數(shù)據(jù)二次處理。結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的提取過程1、傳感器電信號向測試物理量的轉(zhuǎn)換。傳感器電信號向測試物理量的轉(zhuǎn)換通常依靠傳感器出廠的標定證書，利用標定證書供應(yīng)的曲線或參數(shù)可以完成傳感器讀數(shù)向物理量的轉(zhuǎn)換。但通常任何一種傳感器都會發(fā)生漂移，漂移分為溫度漂移和時間漂移，因此，在系統(tǒng)建立前應(yīng)對傳感器采集系統(tǒng)進行具體的溫度漂移分析，對某些產(chǎn)生顯著溫度漂移的傳感器，針對電信號向測試物理量轉(zhuǎn)換的預(yù)處理過程中應(yīng)進行溫度補償。溫度補償通?？梢圆杉{電路補償或進行數(shù)字補償。例如對于電阻應(yīng)變片的應(yīng)變測試橋路采納補償電路的技術(shù)，因此這部分溫度漂移可以忽視。由于除電阻應(yīng)變片外其他的傳感器罕有供應(yīng)溫度補償參數(shù)，在系統(tǒng)建立前應(yīng)建立良好的測試機制，對可能產(chǎn)生較大溫度漂移的傳感器進行溫度參數(shù)的測定。另外，考慮到傳感器安裝好以后可能由于安裝支架等緣由導(dǎo)入新的溫度漂移，因此，應(yīng)在系統(tǒng)建立以后需進行一段時間溫度漂移的監(jiān)測，并對一些產(chǎn)生明顯溫度漂移的傳感器進行數(shù)字溫度補償，在這個補償過程中應(yīng)留意不要誤將結(jié)構(gòu)本身在溫度影響下的響應(yīng)當作溫度漂移。另外，在這個過程中還應(yīng)當留意傳感器的時間漂移量，考慮到時間漂移量補償難度大，應(yīng)在傳感器選型階段選擇時間漂移小的傳感器。2、測試物理量向結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換。測試物理量向結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的轉(zhuǎn)換過程有可能須要其它傳感器的協(xié)作，也可能須要進行數(shù)據(jù)的分析處理。這個處理過程不同的傳感器將采納不同的策略方式：包括索力、支反力特征參數(shù)的獲得：這類傳感器具有較強的獨立性，物理量就是結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。應(yīng)變傳感器應(yīng)力特征參數(shù)的獲得：鋼結(jié)構(gòu)上的應(yīng)變傳感器可以干脆利用鋼結(jié)構(gòu)彈性模量進行應(yīng)力參數(shù)的獲得，混凝土結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力參數(shù)則須要考慮混凝土的收縮和徐變應(yīng)變的剔除工作。連通管高程特征參數(shù)的獲得：連通管通過壓力變送器可以獲得測點的壓力物理量，這個物理量向高程參數(shù)轉(zhuǎn)換還須要參照基準點（不動點）的壓力參數(shù)，并且還須要考慮連通管管路液體的溫度對液體密度的影響等因素。振動參數(shù)的提?。赫駝觽鞲衅鳙@得的參數(shù)一般是加速度或者速度的時程值，為了獲得結(jié)構(gòu)特征參數(shù)如頻率、阻尼比等必需對這類傳感器進行FFT、HHT變換等數(shù)值處理。3、有效數(shù)據(jù)的挖掘。考慮到傳感器采集子系統(tǒng)自身的采集及傳輸誤碼率在整個數(shù)據(jù)的處理過程中將不行避開面臨無效數(shù)據(jù)。那么如何將無效數(shù)據(jù)過濾掉就成為數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)一個重要的任務(wù)。通常有效數(shù)據(jù)的抽取可以對各種傳感器參數(shù)及獲得的物理量以及最終獲得的特征參數(shù)設(shè)定肯定的限值，對于超過這些限值的參數(shù)均進行剔除，其數(shù)值用前一個讀數(shù)來代替。另外的方法是利用傳感器參數(shù)變更的斜率限值來進行有效數(shù)據(jù)的抽取。4、數(shù)據(jù)篩選。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的參數(shù)通常包括靜態(tài)數(shù)據(jù)及動態(tài)數(shù)據(jù)，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要用于恒載狀態(tài)的識別及損傷識別，動態(tài)數(shù)據(jù)主要包括振動數(shù)據(jù)，用于結(jié)構(gòu)振動特性的分析。對于靜態(tài)數(shù)據(jù)須要進行活載及風振的過濾，經(jīng)過過濾后的靜態(tài)參數(shù)將僅包含溫度對結(jié)構(gòu)的影響，這種過濾一般可以采納低通濾波的方式，實現(xiàn)的時候也可以采納幅值域分析的方式。對于動態(tài)參數(shù)則應(yīng)考慮對所須要測試信號的頻率范圍進行帶通濾波。（二）、數(shù)據(jù)顯示、管理和限制。本系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實行分類管理的方式，采集系統(tǒng)按肯定的頻率進行實時采集，并在采集中心經(jīng)過篩選和挖掘后，實時發(fā)送數(shù)據(jù)到顯示模塊，同時在現(xiàn)場采集計算機上存儲實時數(shù)據(jù)。采集計算機通過網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)采集站監(jiān)測數(shù)據(jù)實時發(fā)送到監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理和限制服務(wù)器，進行分析計算，分析計算結(jié)果進行界面顯示并存儲入庫，總體數(shù)據(jù)依據(jù)實時數(shù)據(jù)顯示子集、實時數(shù)據(jù)、分析計算結(jié)果制定不同的管理、顯示和備份方案，并通過系統(tǒng)用戶界面對各種采集、傳輸和存儲方式進行限制。1．實時數(shù)據(jù)顯示。通過基于以太網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行采集并篩選出實時數(shù)據(jù)顯示子集實時傳輸?shù)焦芾碇行膶崟r處理計算機上，實時處理系統(tǒng)依據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)進行分析計算、提取特征參數(shù)、聯(lián)合分析并通過顯示界面顯示各種特征參數(shù)的實時曲線，對網(wǎng)絡(luò)通訊中各個節(jié)點出現(xiàn)的通訊異樣和數(shù)據(jù)異樣顯示報警信息。實時數(shù)據(jù)顯示子集的管理方案見下圖。數(shù)據(jù)處理和限制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)顯示子集管理方案2．數(shù)據(jù)管理。對于實時數(shù)據(jù)，初步存儲在采集站計算機中，定時進行數(shù)據(jù)處理和分析，抽取有效數(shù)據(jù)并依據(jù)不同的計算參數(shù)和數(shù)據(jù)特性進行數(shù)字濾波處理，將最終計算結(jié)果存儲入庫，處理結(jié)果數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)庫備份和歸檔方案定期備份和刻錄光盤歸檔，重要數(shù)據(jù)打印輸出進行紙張化管理。實時數(shù)據(jù)管理方案如下。數(shù)據(jù)處理和限制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)管理方案結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)調(diào)用實時數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行結(jié)構(gòu)分析，分析結(jié)果入庫并通過用戶界面顯示，分析結(jié)果通過數(shù)據(jù)庫備份和歸檔方案定期備份和刻錄光盤歸檔，重要數(shù)據(jù)打印輸出進行紙張化管理，分析結(jié)果的數(shù)據(jù)管理見下圖。數(shù)據(jù)處理和限制系統(tǒng)分析結(jié)果數(shù)據(jù)管理方案最終依據(jù)各種階段的數(shù)據(jù)進行綜合整理，運用報表管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)，并結(jié)合人工巡檢資料綜合處理出綜合報告，報告結(jié)果存儲入庫并打印輸出，結(jié)合結(jié)構(gòu)特性進行分析，對橋梁結(jié)構(gòu)物進行分析評價，資料和結(jié)果進行歸檔。3、數(shù)據(jù)限制。包括對數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)的參數(shù)限制、數(shù)據(jù)分析處理限制、顯示分析結(jié)果限制和數(shù)據(jù)庫備份和歸檔的限制。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)南拗仆ㄟ^網(wǎng)絡(luò)發(fā)送定制的通訊協(xié)議進行限制；數(shù)據(jù)分析和處理限制通過定制定時的處理方案和手動處理方案進行限制；數(shù)據(jù)庫備份和歸檔通過界面定制各種備份參數(shù)，對各種數(shù)據(jù)的特性和量進行存儲，備份和壓縮；歸檔整理將數(shù)據(jù)存儲在硬盤并用刻錄機刻錄成光盤文件保存。八、綜合平安評估子系統(tǒng)本系統(tǒng)包括分析、診斷、評估和預(yù)警功能，是對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理評估，對橋梁運用過程的異樣狀況供應(yīng)預(yù)警。（一）、結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別橋梁結(jié)構(gòu)的平安狀態(tài)干脆由其內(nèi)力狀態(tài)和損傷狀態(tài)確定，因此，結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別體系是進行結(jié)構(gòu)平安狀態(tài)評估的基礎(chǔ)，是橋梁結(jié)構(gòu)平安綜合管理系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別體系的中心任務(wù)是將自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息轉(zhuǎn)化為反映結(jié)構(gòu)平安狀態(tài)的信息，在此基礎(chǔ)上對平安狀態(tài)信息進行綜合評價即可獲得結(jié)構(gòu)在特定時刻的平安程度及其健康狀況，為橋梁結(jié)構(gòu)的運營及維護決策提高科學依據(jù)。通俗地講，結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別體系起到了“解碼器”的作用，即對結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息進行“解碼”，將其轉(zhuǎn)化為明確的結(jié)構(gòu)平安狀態(tài)信息。在缺乏結(jié)構(gòu)狀態(tài)和損傷識別子系統(tǒng)的狀況下，無論結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測信息多么全面和精確，都無法依據(jù)這些信息把握結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，因而無法進行科學的運營和養(yǎng)護決策。因此，對于橋梁結(jié)構(gòu)運營期結(jié)構(gòu)監(jiān)測巡檢養(yǎng)護管理系統(tǒng)而言，狀態(tài)識別體系是評價健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計是否勝利、對結(jié)構(gòu)運營維護能否供應(yīng)依據(jù)的重要指標之一。由于結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別和損傷識別是放映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的問題，屬于系統(tǒng)辨識問題。該類問題理論上特別困難，對于大型困難結(jié)構(gòu)更是如此。因此，應(yīng)在深化系統(tǒng)地探討其相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)的力學特性及損傷特性確定適當?shù)淖R別解決方案，即確定科學的結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測信息“解碼”機制?；诮Y(jié)構(gòu)響應(yīng)信息實現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的精確識別，首先依據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別的功能要求將結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別子系統(tǒng)分為內(nèi)力狀態(tài)識別模塊和損傷識別模塊兩個模塊。其中，內(nèi)力狀態(tài)識別模塊側(cè)重于放映結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)；而損傷識別模塊則側(cè)重于依據(jù)結(jié)構(gòu)動靜力響應(yīng)獲得結(jié)構(gòu)的整體損傷信息。兩個模塊相輔相成，聯(lián)合應(yīng)用兩個模塊的信息即可把握結(jié)構(gòu)的整體平安狀況。結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)識別和損傷狀態(tài)識別均基于結(jié)構(gòu)的基準有限元模型進行，基準有限元模型的建立首先依據(jù)結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)控等信息建立結(jié)構(gòu)的初始有限元模型，隨著結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的運營，不斷引入結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信息及結(jié)構(gòu)的損傷信息修正有限元模型，獲得能夠充分反映結(jié)構(gòu)自身特性的有限元基準模型。由于結(jié)構(gòu)的功能退化、結(jié)構(gòu)損傷、結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布等因素，結(jié)構(gòu)有限元基準模型是時變模型。當前時刻的有限元基準模型是基于前一時刻的結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)識別結(jié)果及結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測信息得到，基于當前時刻的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信息和前一時刻有限元基準模型進行當前時刻的內(nèi)力狀態(tài)損傷狀態(tài)識別，依據(jù)兩種信息建立新的有限元基準模型。上述流程如圖所示。結(jié)構(gòu)損傷識別和內(nèi)力狀態(tài)識別流程示意圖由于結(jié)構(gòu)的動靜力測試數(shù)據(jù)不行避開地含有觀測噪聲，因此不確定性是結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)識別和損傷狀態(tài)識別的本質(zhì)屬性。為避開結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)識別和損傷識別的誤判問題，引入概率參數(shù)結(jié)構(gòu)理論和蒙特卡羅隨機有限元理論，抑制其不適定性，采納蒙特卡羅法獲得待識別參數(shù)的統(tǒng)計特征。首先采納概率參數(shù)結(jié)構(gòu)的思想建立有限元基準模型，在此基礎(chǔ)上基于概率牢靠度理論實現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)即損傷狀態(tài)的自動識別。概率參數(shù)基準有限元模型建立的流程圖如下圖所示。在概率參數(shù)結(jié)構(gòu)的建立過程中，利用了蒙特卡羅法的基本思想，即依據(jù)結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差水平對當前結(jié)構(gòu)的實測響應(yīng)進行多次攝動，基于每次攝動結(jié)果對結(jié)構(gòu)的各關(guān)鍵參數(shù)進行識別，對于結(jié)構(gòu)的每個關(guān)鍵參數(shù)均能夠獲得多個識別結(jié)果。對全部的參數(shù)識別結(jié)果進行統(tǒng)計分析，即可獲得其主要的統(tǒng)計特征。這一統(tǒng)計特征不僅充分反映的結(jié)構(gòu)的力學特性，而且充分體現(xiàn)了觀測誤差的影響。以此流程為藍本，可以建立隨意時刻的概率參數(shù)結(jié)構(gòu)模型。基于該模型，可以有效避開由觀測噪聲、模型不確定性引起的誤判問題。概率參數(shù)基準有限元模型建立的流程圖東莞大汾北水道特大橋狀態(tài)識別將拱肋的空間位置狀態(tài)、水平系桿的索力和部分吊索索力、活載參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等監(jiān)測數(shù)據(jù)作為已知數(shù)據(jù)。拱橋內(nèi)力狀態(tài)識別的基本方法以主橋通車前時的恒載狀態(tài)作為識別的初始狀態(tài)“零”狀態(tài)，將水平系桿索力作為求解參數(shù)（將實測索力＋誤差作為搜尋空間），將拱肋空間位置作為輸入數(shù)據(jù)，活載通過大橋車軸車速儀監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合本橋應(yīng)力測試來獲知，對輸入?yún)?shù)進行活載、環(huán)境參數(shù)的濾波及預(yù)處理；利用預(yù)處理后的輸入?yún)?shù)在求解空間內(nèi)進行結(jié)構(gòu)逆分析，求解的結(jié)果是“零”狀態(tài)后的索力變更及內(nèi)力狀態(tài)變更。（二）、結(jié)構(gòu)損傷識別結(jié)構(gòu)損傷識別同樣屬于由結(jié)構(gòu)響應(yīng)獲得結(jié)構(gòu)損傷狀況問題，并且相對于結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)識別而言，其理論和方法更為困難，求解更為困難。牢靠的理論基礎(chǔ)和合理的方案設(shè)計是確保損傷識別子系統(tǒng)得以實施的基本前提。為有效地解決橋梁損傷識別問題，在進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上開發(fā)其自動損傷識別子系統(tǒng)。技術(shù)路途如下：正演和反演相結(jié)合；局部細觀尺度模擬和結(jié)構(gòu)全尺度模擬相結(jié)合；損傷過程仿真模擬和現(xiàn)場無損檢測信息的利用相結(jié)合。具體分析步驟如下：（1）利用結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實測的振動信息對橋梁有限元模型進行參數(shù)修正，通過迭代過程，采納基于特征靈敏度的優(yōu)化設(shè)計方法，使得分析模態(tài)和試驗?zāi)B(tài)之間的誤差在給定的收斂邊界內(nèi)達到最小，對大橋進行模型修正，為大橋的結(jié)構(gòu)損傷識別工作供應(yīng)牢靠的依據(jù)；（2）進行不同動力指紋的計算分析，通過分析結(jié)果的比較，得出對各不同大橋剛度變更敏感的的動力指紋（如基于柔度矩陣的損傷指標、曲率模態(tài)損傷指標、基于模態(tài)應(yīng)變能的損傷指標、斜拉索指標等）；（3）不完備模態(tài)指標的分析，由于大橋上動力測點數(shù)量有限，因此，依據(jù)測點的分布，進行不完備模態(tài)指標的分析，進一步對動力指紋進行選取，得出兩種適用的動力指紋，相互補充，對結(jié)構(gòu)進行損傷識別；（4）利用動力指紋，并通過模態(tài)擴展Guyan法等實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的損傷識別。大橋損傷識別子系統(tǒng)解決方案（三）、結(jié)構(gòu)平安綜合評估體系結(jié)構(gòu)運營監(jiān)測和綜合管理系統(tǒng)中的綜合評估系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)、識別數(shù)據(jù)及損傷干脆檢測的數(shù)據(jù)進行綜合的評估。評估結(jié)果應(yīng)明確、直觀，面對多級橋梁管理人員，并明確給出橋梁的運營狀況及修理建議。綜合評估采納自動評估及專家評估相結(jié)合的方式，自動評估由計算機自動完成，專家評估由專家定期以現(xiàn)場專家會或遠程的方式進行。本項目運營監(jiān)測綜合評估子系統(tǒng)設(shè)計總體方案見下圖。該子系統(tǒng)除了涉及對結(jié)構(gòu)進行平安性、適用性以及耐久性三個方面的評估和利用外，增加了對人工巡檢結(jié)果的評估過程，以實現(xiàn)對自動監(jiān)測信息和人工巡檢信息的綜合利用。綜合評估子系統(tǒng)總體方案圖（四）、預(yù)警和實時顯示方案預(yù)警模塊的信息來源包括基于在線自動評估得到的初步評估結(jié)論（評估分級指標）和基于運營自動參數(shù)監(jiān)測得到的限制性結(jié)構(gòu)狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)信息。包括無模型預(yù)警、預(yù)警指標及實時顯示和預(yù)警方案等。1．無模型預(yù)警體系的建立這是以往監(jiān)測系統(tǒng)主要進行監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的方法，建立在監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計及簡潔數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對橋梁在恒載＋其它荷載狀況下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)干脆進行處理，通過規(guī)范、歷史記錄、交通流量、環(huán)境參數(shù)等建立預(yù)警界限，依據(jù)狀況設(shè)定不同的預(yù)警標準，對不同的預(yù)警標準實行不同的處理并在綜合評估時考慮預(yù)警的狀況。2．預(yù)警指標的建立以規(guī)范規(guī)定限值確定紅色預(yù)警界限，以前一年的監(jiān)測數(shù)據(jù)建立預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括365×n組樣本，每組樣本主要包括風況、溫度場、結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)等。結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)樣本包括趨勢值和帶寬（主要由活載及風荷載引起），依據(jù)交通流量狀況建立活載系數(shù)，活載系數(shù)考慮目前交通流量和設(shè)計流量的對比，考慮日不勻稱系數(shù)等，依據(jù)實時風況、溫度的狀況在樣本數(shù)據(jù)庫中搜尋最接近的樣本趨勢值及帶寬。橙色預(yù)警界限＝樣本趨勢值＋帶寬×活載系數(shù)。對紅色預(yù)警界限及橙色預(yù)警界限采納不同的處理。3．實時顯示和預(yù)警方案本子系統(tǒng)中各種平安信息存在綜合利用的關(guān)系，從信息采集到信息處理到信息分類再到信息利用的過程中，各類平安信息間的相互關(guān)系參見下圖。平安信息關(guān)系圖九、中心數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)（一）數(shù)據(jù)中心設(shè)計思路監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中心主要任務(wù)是處理各個橋梁監(jiān)控點的攝像頭或各類傳感器傳送回來的各類視頻影像或其他監(jiān)控數(shù)據(jù)，處理完相關(guān)的數(shù)據(jù)后，把數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)陣列里面，以便數(shù)據(jù)作其他用途。監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中心拓撲圖如下：、數(shù)據(jù)中心硬件1、創(chuàng)新的X86-64架構(gòu)過去二十年里，X86-32位平臺廣泛應(yīng)用在各種計算環(huán)境，但隨著各行業(yè)信息化的逐步深化，我們已經(jīng)在逐步進入了海量信息時代，越來越多的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?qū)μ幚砥鞯倪\算實力以及內(nèi)存的容量都提出了更高的要求，這使得以往的32位計算平臺在越來越多的高端應(yīng)用中顯得力不從心。32位計算的局限性不僅體現(xiàn)在處理器的計算實力上，還體現(xiàn)在系統(tǒng)對內(nèi)存的限制上。傳統(tǒng)的32位計算系統(tǒng)被限制在4GB的內(nèi)存尋址實力上，這使得許多須要大容量內(nèi)存的大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理程序在這時都會顯得捉襟見肘，形成了運行效率的瓶頸。而64位計算則可以突破這兩大限制，不僅使得處理器的計算實力有了更加廣袤的發(fā)展空間，其所能支持的內(nèi)存尋址實力更是達到了180億GB，將能夠徹底解決32位計算系統(tǒng)所遇到的瓶頸現(xiàn)象。已有的64位計算平臺主要是基于RISC架構(gòu)的高端應(yīng)用，其昂揚的價格、對應(yīng)用環(huán)境的苛刻要求以及極少的軟件支持，使得64位計算長期被局限在電信、金融等少數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，不能形成大規(guī)模的應(yīng)用環(huán)境。而信息技術(shù)的發(fā)展使得越來越多的行業(yè)迫切須要能超越32位計算的64位計算平臺。AMDOpteron處理器的出現(xiàn)解決了上述的沖突。AMDOpteron處理器是基于x86-64結(jié)構(gòu)的全新一代64位處理器，而且除了完全支持64位應(yīng)用以外，還采納了許多新的技術(shù)。在處理器中集成了內(nèi)存限制器，取消了傳統(tǒng)的北橋，這使得系統(tǒng)的內(nèi)存能夠運行在和處理器相同的頻率之下，避開了由于主板芯片組中的內(nèi)存限制器性能低下所引起的系統(tǒng)整體性能下降的現(xiàn)象；采納了HyperTransport技術(shù)來進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)帶寬達到了3.2GBps；運用SOI技術(shù)工藝制造，使得處理器的運行功耗更低。同時，AMDOpteron能完全兼容現(xiàn)有的32位計算平臺的硬件、操作系統(tǒng)及軟件，這使得用戶不用為了運用64位處理器而一次性完全更新自己的軟硬件系統(tǒng)，極好的愛護了用戶的既有投資，運用戶能依據(jù)自己的實際狀況來搭建適合自己的64位計算平臺。2、優(yōu)秀的64位處理器Opteron在本項目中，我們建議全部的服務(wù)器均采納AMD公司的64位處理器——Opteron。作為一款倍受矚目的64位處理器，Opteron具有不少的應(yīng)用優(yōu)勢：AMD64是一個里程碑式的架構(gòu)。因為Opteron可以說是一個具有投資的一樣性、連續(xù)性、兼容性及成本合理的64位的近乎完備的計算平臺，該處理器的設(shè)計目的就是降低企業(yè)的開發(fā)和運營成本。AMD64標記著業(yè)界第一個利用了業(yè)界標準的x86平臺的、統(tǒng)一的64位架構(gòu)，可以支持臺式機、筆記本電腦、工作站和企業(yè)服務(wù)器。而且和現(xiàn)有的64位處理器的產(chǎn)品相比，Opteron最重要的也是競爭對手始終未能攻克的特性就是兼容性。和其他的64位運算方法不同，AMD64平臺所處的位置特別獨特，對于用戶來說，AMD64可以供應(yīng)一條無縫的、簡化的、兼容現(xiàn)有的x86系統(tǒng)的64位運算移植路徑，從而讓用戶進行并行的、透亮的32位和64位運算。設(shè)于美國加州Saratoga的市場調(diào)查及顧問公司Insight64的首席分析師NathanBrookwood表示：以桌上型計算機系統(tǒng)及入門級服務(wù)器來說，采納的記憶體越來越大，而這個容量日增的趨勢將會加快64位運算的普及。但這個轉(zhuǎn)變過程是特別緩慢的，可能須要幾年時間才能完成。而在過渡期中，全部的用戶都希望其系統(tǒng)可以執(zhí)行現(xiàn)有的32位軟件以及最新的64位應(yīng)用程序。而AMD最新的Opteron處理器可以支持32位及64位的應(yīng)用程序，因此可以削減過渡期間出現(xiàn)的問題，也使架構(gòu)的支持問題簡潔獲得解決。Opteron具有三大技術(shù)優(yōu)勢，一是它可同時執(zhí)行32位和64位的軟件，二是它降低了記憶體延遲(latency)，就初期來看，降低延遲時間應(yīng)當是最迷人之處，無論32位還是64位的應(yīng)用程序均能從中得到好處。第三個特色是加入Hypertransport，這跟服務(wù)器的性能親密相關(guān)。Hypertransport可讓你建立擴充性極佳的系統(tǒng)，即使將來你增加了處理器數(shù)目，你也可以同時提升內(nèi)存容量跟內(nèi)存頻寬。（三）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器平安性監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)中心擔當?shù)氖钦麄€項目最關(guān)鍵的應(yīng)用，須要供應(yīng)7*24小時的無故障服務(wù)實力，假如采納單臺服務(wù)器來擔當，雖然服務(wù)器本身許多關(guān)鍵部位采納了冗余設(shè)計，但還是存在單一故障點，為此我們須要構(gòu)建雙機解決方案，解決服務(wù)器單一故障點的隱患，提高系統(tǒng)的牢靠性，使其具備不間斷的供應(yīng)服務(wù)的實力。雙機軟件對于軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響也比較大，實現(xiàn)雙機系統(tǒng)有企業(yè)版的操作系統(tǒng)自帶雙機功能和采納第三方的專業(yè)的雙機軟件兩種方式。依據(jù)我們以往閱歷，就系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可維護方面，我們建議采納第三方專業(yè)的雙機軟件，比如Rose、PlusWell等軟件，本次系統(tǒng)建議Rose雙機軟件，以獲得更好的穩(wěn)定性，滿足實際應(yīng)用連綿不斷的服務(wù)實力。ROSEHA是一套供應(yīng)防止業(yè)務(wù)主機因不行避開的意外性或支配性宕機問題的高可用性軟件。ROSEHA軟件同時安裝在兩臺主機上，用于監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)，協(xié)調(diào)兩臺主機的工作，維護系統(tǒng)的可用性。它能偵測應(yīng)用級系統(tǒng)軟件、硬件發(fā)生的故障，剛好地進行錯誤隔絕、復(fù)原，以最低成本供應(yīng)用戶幾乎不停頓的計算機作業(yè)環(huán)境。ROSEHA以其穩(wěn)定、牢靠，在windowsNT、windows2000服務(wù)器的容錯軟件中占有肯定的優(yōu)勢，同時也成為國內(nèi)絕大多數(shù)的磁盤陣列柜廠家的OEM容錯軟件。其特點如下：1、當一臺活動服務(wù)器宕機時，其IP地址、服務(wù)器名稱及運行的作業(yè)會自動轉(zhuǎn)移至另一臺服務(wù)器，客戶端軟件不須要重新設(shè)定，只要重新連結(jié)至原來的IP地址及服務(wù)器名