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简介

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    工程安全领域——城市桥梁形变在线监测系统

    一、背景

      由于桥梁在运营期间会受到气候、氧化、腐蚀或老化等因素影响,在长期恒载和活载的作用下还受到超载、事故等的损坏,其强度和刚度会随时间的增加而降低。这不仅会使该桥的使用寿命缩短,甚至导致桥梁垮塌等严重后果,直接威胁到人员车辆的安全。

      为确保桥梁和人民生命财产的安全,对于一些老旧桥梁、位于地质气象灾害频发地区的桥梁,或者超载情况较为频繁的桥梁,有必要进行运行状况的实时检测,以及时发现桥梁结构的异常形变,就能在出现重大事故之前进行预警并采取应急措施,从而避免和减轻重大事故的发生。 对于这项必须长期进行和不断提高的工作,综合运用现代计算机、网络通信技术进行自动、实时、全天候的监测,是极为必要的。

    二、 基于卫星技术的变形监测

      传统的变形监测,往往采用全站仪、位移传感器、加速度传感器等,但存在着实时性较差、受天气条件影响较大或精度不高的问题,特别是对桥梁的扭角(以大桥中心线为基准,左右摆动的角度)测量也力不从心。

      与这些传统方法相比,基于卫星信号的变形监测不受气候的影响,可实现全天候、不间断的三维高精度测量,且具有量程大、延迟短、实时性强的优势。 目前,随着卫星技术的不断成熟,已在精密工程变形监测中逐步得到广泛的应用,包括桥梁、建筑、地震、大坝等行业中,逐步替代了常规的三角、三边、边角等方法进行变形监测,并取得很好的效益。

    三、边界元桥梁变形高精度监测系统

      传统的形变监测,往往采用全站仪、位移传感器、加速度传感器等,但存在着实时性较差、受天气条件影响较大或精度不高的问题,特别是对桥梁的扭角(以大桥中心线为基准,左右摆动的角度)测量也力不从心。与这些传统方法相比,边界元公司基于北斗卫星信号的城市桥梁形变在线监测系统具有显著的优势:
      >不受气候的影响,可实现全天候、不间断的三维高精度测量;
      >量程大;
      >基准站和监测点距离几乎不受限制;
      >延迟短、实时性强,且各测点可实现同步测量。
      目前,随着卫星技术的不断成熟,已在精密工程形变监测中逐步得到广泛的应用,包括桥梁、建筑、地震、大坝等行业中,逐步替代了常规的三角、三边、边角等方法进行形变监测,并取得很好的效益,例如英国Humber桥、日本明石海峡大桥等,以其卓越的性能受到专家的好评。
      北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务,并计划至2020年完成全球系统的构建。与美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯系统和欧盟伽利略定位系统为联合国卫星导航委员会认定的全球卫星导航系统四大核心供应商。下图北斗卫星轨迹和四川上空卫星情况。


     
    北斗卫星轨迹图(其中左上角为四川上空卫星情况)

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