（中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北石家莊050000）

橋梁工程在現(xiàn)代網(wǎng)絡交通系統(tǒng)中占據(jù)著極為重要的位置，同時，橋梁工程的質量和人們的交通出行、社會結構的完整及國家經濟的發(fā)展息息相關。現(xiàn)階段，國內諸多橋梁工程建造單位仍運用傳統(tǒng)的造橋工藝技術。盡管傳統(tǒng)的造橋工藝技術確有諸多值得參考之處，但是由于當時造橋材料和交通環(huán)境的制約，導致年代久遠的橋梁工程存在一定的安全隱患。為了保障人們的生命財產安全，需注重和提高橋梁的健康監(jiān)測質量。

一、系統(tǒng)應用

（一）傳感子系統(tǒng)

傳感子系統(tǒng)是利用多樣化傳感器全程監(jiān)測橋梁，并如實記錄所產生的數(shù)據(jù)。監(jiān)測重點為結構響應與荷載(10ad)。其中諸如地震、溫度、風、交通荷載等屬于荷載范圍，而位移、加速度、應變等則屬于結構相應的范疇。針對荷載監(jiān)測而言，采取動態(tài)地秤對交通荷載進行準確測定；在測量風荷時，可運用超聲式或螺旋式風速儀；通過光纖光柵溫度傳感器、熱電阻溫度計、熱電偶溫度計等測量溫度；利用地震儀監(jiān)測地震。針對響應監(jiān)測，測量可采取光纖光柵應變傳感器、振弦式應變計或電阻應變計等，借助壓電式加速度傳感器、電容式加速度傳感器或壓阻式加速度傳感器測量加速度；位移可以運用電子測距儀、傾角計、位移計等測量，就懸索橋、斜拉橋，其索力可以借助加速度或測量應變獲得。傳感器的具體選型主要應考慮測量范圍和測量精度。舉例來說，車輛與風載荷產生的微笑震動一般在幾百ug（g指的是重力加速度），對其的測量就可借助SDl221L型加速度傳感器，其具有測量范圍小、精度高的優(yōu)勢；而由于自然災害，如地震等引起的大幅振動一般約為29，在測量上主要選擇ADXL202E型加速度傳感，其優(yōu)勢在于測量范圍大、精度低。

（二）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要選擇信息的信號，根據(jù)信號的傳輸頻率作出決定，這和系統(tǒng)的運行成本有著極為密切的聯(lián)系，所以必須借助實驗和檢測試劑情況，科學考慮相關設計。其次，為了保證采集結果的真實性，相關監(jiān)測人員檢查和清晰化處理工程的硬件設施和所獲取的信號，最大化去除信號中的噪音，并將信息變成數(shù)字信號。在此過程中，需要采集節(jié)點共同開展，其在采集中一般會和其他變量因素有關，導致偶爾會有信號失真等情況出現(xiàn)。所以，在一般實際運行中，若是網(wǎng)絡信號比較穩(wěn)定，展開實時傳輸；若是已經在節(jié)點處完成了存儲，則在完成采樣后一同處理傳輸；還有一種情況是采集信號在節(jié)點便已處理好，將加入算法加入節(jié)點后，可以獲得實時結果。

（三）數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

平面結構中，全部階段的功能特點相同，但等級存在差異及缺少層次，同時可以將平面結構劃分成星型、樹形、線性等多種拓撲形式。以金門大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)為例，由于整個大橋具有很長的主跨，橋上共部署了64個傳感器節(jié)點，以此來組建成46跳的長線性拓撲結構，要想對寬帶予以全面的運用，并降低數(shù)據(jù)傳輸存在的時延，需使用管道傳輸方式，指的是距離K跳的階段對數(shù)據(jù)予以同時發(fā)送，同時K不小于3，從而保證信號被外界因素所影響。國外相關領域研究者研究設計的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)為樹形拓撲結構，根據(jù)基站構建多跳樹，0屬于根節(jié)點深度，其他節(jié)點則對自身節(jié)點與深度信息予以如實記載。數(shù)據(jù)傳遞過程中，節(jié)點要做的就是對自己發(fā)送的父節(jié)點及轉發(fā)目的地有關數(shù)據(jù)。有國外研究人員在高速公路橋健康監(jiān)測系統(tǒng)之中應用了星型結構，且設計了20多個加速傳感器，將數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)之中。

在層次網(wǎng)絡中，節(jié)點主要分為三部分，即匯聚節(jié)點、中繼節(jié)點以及普通傳感器節(jié)點，其中匯聚與中繼節(jié)點涉及到的功能十分強大。有國外研究人員設計了兩層式無線傳感器網(wǎng)絡拓撲結構，其主要由3部分構成，分別是中央主節(jié)點CSM(centralsitemaster)、普通傳感器節(jié)點、外源供電的本地主節(jié)點LSM（localsitemaster）。其次，高層網(wǎng)絡在形成方面，需要將LSM和CSM的通信作為基礎。借助底層網(wǎng)絡，傳感器階段可報所搜集的信息迅速傳遞到LSM，而LSM則可以借助高層網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)迅速傳遞到CSM。相關領域研究人員根據(jù)實際情況編訂了層次不同的橋梁監(jiān)測體系，由傳感器節(jié)點、收集裝置及路由器形成三層拓撲結構，感器階段借助路由器發(fā)送數(shù)據(jù)，再由路由器集合多個傳感器的數(shù)據(jù)，發(fā)送給收集裝置。

二、技術應用

（一）節(jié)點部署

節(jié)點部署應用需要立足于橋梁建設工程的實際情況展開規(guī)劃，同時和施工單位預期的成本效益展開綜合排演。若是節(jié)點部署的設計質量好，則能顯著提高最終檢測的質量，同時可以有效完善整個系統(tǒng)的信息采集能力和信息輸送能力。但在選擇檢測系統(tǒng)的節(jié)點時，工作人員必須立足于監(jiān)測點的實際情況展開操作。

（二）時間同步

在展開后期的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，前期節(jié)點和節(jié)點之間能否時間同步，直接影響了最終評估和分析的結構。同時，在現(xiàn)階段橋梁健康監(jiān)測體系中，信息同步問題仍存在一定的缺陷。節(jié)點網(wǎng)絡的布置直接決定傳送速度，但節(jié)點在傳輸時，其他不穩(wěn)定因素也會影響速度。

（三）能量管理

電力是無線傳感器運行不可或缺的重要支撐，要想整個系統(tǒng)長時間保持良好的運行狀態(tài)，必須獲得電力的支持，若電量耗盡時工作人員沒有第一時間更換，無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)缺漏現(xiàn)象，導致結果丟失或延遲。

三、結語

經濟的迅猛發(fā)展導致交通荷載增速過快，通行流量遠遠超出設計需求，橋梁在運行一段時間后必然會發(fā)生一定程度的損毀。借助構建無線傳感器網(wǎng)絡，運用靜態(tài)測試數(shù)據(jù)的傳感技術及實時動態(tài)監(jiān)測的信號監(jiān)測分析橋梁結構，可以監(jiān)測橋梁結構的健康，有利于降低橋梁使用過程中的安全隱患。