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桥梁健康监测系统解决方案
上海华测自主研发了一整套以HCMonitor为核心的变形监测系统,曾获得科技进步二等奖,并先后成功应用于润扬大桥、东海大桥、阳逻江大桥、上海长江大桥、闵浦大桥等国家重点项目,实践证明,以HCMonitor为核心的实时形变监测系统是一个非常有效的桥梁监测技术,GNSS能够与其它传感器完美结合用于桥梁健康监测。
图为东海大桥(2006年开始运行华测桥梁健康监测系统)
背景
GNSS自八十年代中期投入民用后,已广泛地在导航、定位等各领域应用,尤其在测量界的控制测量中起了划时代的作用。正因为是它在静态相对定位中的高精度、高效益、全天候、不需通视等优点,使人们普遍采用其来代替(逐渐地)常规的三角、三边、边角等方法,并在理论、实践中取得了可喜的成果。在精密工程形变监测中也逐步得到广泛的应用。
随着社会经济和科学技术的快速发展,造桥技术不断进步,桥梁结构逐步向轻巧、纤细方面发展。与此同时桥梁的载重、跨径和桥面宽度不断增长,结构型式不断变化。传统的形变监测手段越来越不能满足形变监测要求,这就迫切需要性能更可靠的桥梁健康监测系统。目前,随着GNSS
技术的不断成熟,GNSS自动化监测系统已经在桥梁、建筑、地震、大坝等行业中应用并取得很好的效益。GNSS自动化监测系统仪器以其卓越的性能受到专家的好评。
目前,采用GNSS技术用于桥梁等工程形变监测的手段已经被广泛的应用于世界各地。例如:英国Humber桥的GNSS监测系统、日本明石海峡大桥的GNSS监测系统、虎门大桥GNSS监测系统、青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥的GNSS监测系统。
HCMonitor的系统结构
软件结构
HCMonitor软件通过网络或串口(RS232,或者CAN总线)获得GNSS的原始数据(载波相位和伪距),对其进行差分处理和滤波,并根据系统设置,实现图形显示、记录、报警、输出、分析。输出的各监测点三维坐标的格式我们会依据客户的要求做相应修改,保证客户端软件正常读取数据。
另外软件还提供了一个远程组件,方便用户的二次开发。
软硬件平台
硬件平台:至强服务器 2CPU,4G内存(GNSS专用)
软件平台:Windows2008
数据库平台:SQL
网络平台:十兆或百兆以太网;
GNSS所有的应用软件均部署在上述的硬件平台上。必须保证软件在正常工作时CPU的平均使用率不超过60%。
基本功能和指标
1) 可对GNSS原始数据进行实时差分处理,数据更新率可达1Hz、5Hz、10Hz、20Hz;
2) 可根据系统参数设置,对不同的监测站的实时差分结果进行Kalman滤波,达到不同的动态要求和精度要求;
3) 最多可同时处理多个基站和32个监测站的数据;
4) 输入接口协议:RS232、CAN、TCP/IP;
5) 输出接口协议:TCP/IP;
6) 实时显示基线的变化情况,点位的移动情况等,软件包括如下视图:实时数据视图、实时网图、趋势图、卫星视图、三维视图、数据管理。
7) 原始数据、解算结果的自动保存功能,可根据用户需求进行设置;
8) 对监测站、基站接收机的远程设置功能,软件上有各个GNSS接收机的独立监控模块,可以向GNSS接收机发送用户更改参数的命令(如采样间隔、高度截止角等);
9) 系统完备性监测功能,可对整个系统