中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術集團企業(yè)。
摘要：隨著城市化加快發(fā)展，區(qū)域之間聯(lián)系也愈加緊密，橋梁的建設對這一發(fā)展起到了絕對的推動作用。然而，隨著橋梁的長期以來收到各種因素影響或自身結(jié)構(gòu)影響，橋梁安全性受到了威脅，為了消除安全隱患，避免橋梁在使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，橋梁檢測技術由此得到了發(fā)展，并且，隨著無線技術的興起，智能檢測系統(tǒng)也得到了充分的發(fā)展。
關鍵詞：橋梁；智能檢測技術；原理及應用
引言
據(jù)不完全統(tǒng)計：美國現(xiàn)有公路橋梁接近62萬座，平均橋齡43.2年；日本現(xiàn)有道路橋梁跨徑大于15m的總數(shù)為16.1萬座，平均橋齡40.8年；我國公路橋梁總數(shù)達85萬座，平均橋齡22.7年?？傮w而言，各國平均橋齡均超過20年，且隨著時間的推移，橋梁服役時間將逐年增加。通常橋梁在投入運營20～30年，將面臨嚴重的耐久性和安全性及正常使用功能下降的問題，需采用精準、高效、智能化的檢測技術對運營期橋梁的工作狀態(tài)進行檢測及評估，確保橋梁使用過程中的健康與安全。另外，我國高速鐵路已超過3萬公里，橋梁里程占50%以上，橋梁數(shù)量眾多、橋型多樣、結(jié)構(gòu)復雜，由于高速鐵路采取封閉式運營方式，且運營期檢測及維護僅在天窗點時間進行，檢測過程中對安全性及時效性要求較高，因此迫切需要采用智能化的檢測技術及裝備開展相關檢測工作，確保高速鐵路的安全運營。
1智能檢測技術原理
智能檢測系統(tǒng)主要基于無線傳感器，數(shù)據(jù)收集和處理器，管理程序加上檢測程序軟件所構(gòu)成橋梁檢測的核心內(nèi)容。最開始智能傳感器網(wǎng)絡發(fā)源于美國，當時僅僅只是用于國防研究，隨著無線技術的發(fā)展和成熟，從此在檢測技術上得到了充分的利用和發(fā)展。無線傳感技術在橋梁檢測上加以發(fā)展，給橋梁檢測技術帶來了便利，在智能檢測技術中，無線通信方法大致上分為基于無線局域網(wǎng)和公共無線網(wǎng)絡的兩種。
2橋梁檢測技術影響因素
2.1檢測儀器和設備影響
在橋梁檢測中，最基本的檢測工作都要通過一些想過儀器和設備進行檢測，檢測儀器和設備常常會受到各種原因的影響導致數(shù)據(jù)不正常和不準確，這樣就不能保證檢測結(jié)果的正確性。目前，由于一些檢測相關部門由于對設備和儀器的經(jīng)費不足以及對檢測的重視度不高，造成檢測儀器設備遲遲未曾更新和保養(yǎng)維修，再加上傳統(tǒng)的檢測方法和技術，使得一些橋梁檢測的正確性難以得到保證。因此，設備和儀器需要定期保養(yǎng)維修，必要時進行更新更換，保證檢測儀器設備具有精確性和準確性。
2.2檢測管理流程影響
目前，在橋梁工程建設期以及運營階段，有些相關規(guī)范條例對檢測技術進行了約制，但這并不完善，需要建立專門的監(jiān)管部門對檢測單位以及檢測人員進行監(jiān)管，保證檢測單位和人員的操作規(guī)范。同時，檢測單位也應建立科學的檢測操作流程，這樣有助于檢測結(jié)果的準確性，加強對檢測工作的監(jiān)管和把控，保證檢測工作的整體檢測質(zhì)量。
3橋梁智能檢測技術的應用
3.1橋梁/路基豎向位移高精度自動監(jiān)測技術
路基、橋梁、隧道等在運營過程中的豎向位移值可直觀反映出結(jié)構(gòu)物當前的工作狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)狀態(tài)評價的重點關注內(nèi)容。基于液—氣耦合壓差傳遞機理，研發(fā)了一種微壓差半封閉連通管式高精度結(jié)構(gòu)豎向位移/沉降監(jiān)測傳感器，該傳感器在測點端部密閉微小段氣體，將液—氣耦合壓差值轉(zhuǎn)換為豎向位移值。在該傳感器的整個測試過程中，管內(nèi)傳壓介質(zhì)（液體）處于準靜止狀態(tài)，有效克服了粘滯阻尼效應，傳感器精度可達±0.1mm，可實現(xiàn)大跨度橋梁撓度及豎向位移的集中同步測試。
綜合考慮重力加速度、液體密度、溫度等參數(shù)對傳感器測試精度的影響，長期監(jiān)測系統(tǒng)實際現(xiàn)場精度可控制在±1mm以內(nèi)，可在環(huán)境溫度-20～70℃條件下正常運行。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術，利用該傳感器可以建立高速鐵路基礎沉降的實時監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)不受高速鐵路強、弱電系統(tǒng)的干擾，可實現(xiàn)封閉式運營中的高速鐵路路基和橋梁自動監(jiān)測及預警。
3.2長大橋梁線形快速檢測技術
采用GPS接收機和慣性單元（IMU）組成的雙天線光纖組合導航系統(tǒng)（該系統(tǒng)融合GPS定位的時間不相關性、長期精確性和IMU測量的自主性、連續(xù)性及高數(shù)據(jù)更新率，提供目標點更高精度的三維位置、速度和姿態(tài)解算結(jié)果），利用無線電臺實現(xiàn)基站與流動站的通訊，形成了一整套基于車載的橋梁連續(xù)線形快速檢測裝備。在此基礎上通過研究基于光纖陀螺的IMU與GPS結(jié)合的數(shù)據(jù)緊耦合技術，解決了慣性導航長時間數(shù)據(jù)漂移和橋塔遮擋GPS失鎖兩大問題，采用激光測距儀對車體行進過程中的顛簸進行監(jiān)測并進行誤差修正，最終研制了長大橋梁及城市環(huán)線線形快速檢測車，實現(xiàn)了以厘米級的精度對長大橋梁及城市環(huán)線線形的普通車載式快速檢測。該裝備已在武漢鸚鵡洲長江大橋、武漢市二環(huán)線等實際工程中進行了應用，取得了較好的試驗效果。
3.3智能無線檢測技術
3.3.1以局域網(wǎng)為基礎的無線電通信橋梁檢測技術
采用局域網(wǎng)組網(wǎng)方式為基礎是由橋梁檢測應用的時間周期和待檢橋梁規(guī)模的大小而決定的。局域網(wǎng)組網(wǎng)方式一般主要應用于各種規(guī)模，橋梁檢測周期較短的各種需求。受限于局域網(wǎng)的實現(xiàn)機制和網(wǎng)絡通信形式，這種檢測技術對數(shù)據(jù)采集傳感器之間的同步傳輸要求比較的嚴格。其主要的實現(xiàn)原理是通過設立多個無線傳輸模塊，應用數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶鴤骷夹g，通過與各個無線信號發(fā)射和收集中心與這些模塊之間的協(xié)作運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠距離數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)實際檢測統(tǒng)計，這個傳輸距離一般可以超過10km。以局域網(wǎng)為基礎的的無線電通信技術其主要的組成構(gòu)件主要有三個部分。這三個部分分別是傳感器、無線中繼、無線信號收發(fā)設備。傳感器是數(shù)據(jù)收集的起點和開始，通過傳感器檢測，將橋梁的溫度、硬度等以無線信號的形式傳輸出去。中繼器的主要作用是數(shù)據(jù)的續(xù)航，也成數(shù)據(jù)的重新發(fā)送，這是實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠距離傳送所必不可少的設備。無線信號收發(fā)中心，這個部分是數(shù)據(jù)的收集點和發(fā)送源，因此，接口和一些相配套的軟件設備都是必不可少的。
3.3.2以公用網(wǎng)路為基礎的無線電通信橋梁檢測技術
公用網(wǎng)絡具有穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)含量大、范圍廣、傳送機制完善的特點。因此基于公用網(wǎng)路的無線電通信檢測技術主要被應用與規(guī)模不是很大的各種橋梁的長期檢測。因為網(wǎng)路的架構(gòu)比較固定且覆蓋的范圍也較為廣泛，這就省去了局域網(wǎng)為基礎的無線電通信檢測技術中需要多布無線信號收發(fā)中心的工作，而且能夠檢測地域分布距離較遠的橋梁并不需要嚴格的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)定。無線公用網(wǎng)絡技術在我國已經(jīng)十分的成熟了，中國三大移動通信巨頭，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通都相繼推出了自己比較成熟的無線公用局域網(wǎng)，只需要擁有賬號和密碼，在信號覆蓋地區(qū)都能實現(xiàn)全天候、全區(qū)域?qū)崟r的無線數(shù)據(jù)接收功能，這些功能的實現(xiàn)主要是基于GPRS和GSM網(wǎng)絡技術。
結(jié)語
隨著橋梁檢測技術發(fā)展和人們對橋梁結(jié)構(gòu)安全的重視，橋梁智能檢測技術成為了重要的發(fā)展方向。由無線網(wǎng)絡技術代替有線電纜，節(jié)省了人力物力，安裝方便且靈活性較強，成為了我國近年來檢測技術的發(fā)展趨勢。目前，基于無線網(wǎng)絡技術用于橋梁檢測技術還未大面積普及，其智能檢測技術需加強完善。
