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  諾維薩德新建的Zezelj大橋（正在建設中）

帶有472個傳感器的監控解決方案長時間監控橋梁性能

Žeželj 大橋是多瑙河上的拱橋，用于連接塞爾維亞諾維薩德的鐵路和公路交通。建于1961年，由著名的土木工程師 BrankoŽeželj 設計。

不過在1999年北約爆炸事件中，這座橋遭到12次轟炸，最后在多次打擊后，于1999年4月23日被摧毀。這是諾維薩德的最后一座橋梁，即“高貴的鐵砧”。

Žeželj 大橋正在重建，預計到2017年底將完成施工。其設計將與舊橋類似，但材料將由鋼拱結構構成。長達474米，將承載兩條鐵軌，兩條機動車車道，兩條自行車和行人專用道。

歐盟正在參與該項目的資助，因為它是巴爾干各國和歐盟的重要運輸線。

現代設計需要更高效的監控系統

鐵路和交通橋梁的行為需要復雜的監控系統，由于負載的類型和強度不同，橋梁結構安全在日常生活中非常重要。

土木工程與大地測量部（FTN - 諾維薩德技術科學院）與TRC PRO（技術研究中心）長期合作，一直使用HBM 測量技術。

結構健康監測 包括觀測，數據采集，傳輸和分析。目標是形成一個跟蹤橋梁結構狀態的數據庫，以確定橋梁的安全和性能（承載能力，剛度，適用性和耐久性）的任何潛在惡化。

橋梁關鍵區域

該項目采用分布式多通道配置，對關鍵區域進行永久監控：

• 實驗應力分析（耐久性試驗）：4個中跨帶，8個支撐區;

• 吊架強力測量：12個吊架;

• 垂直位移：12個中跨帶和8個支撐區;

• 縱向位移：4個支撐區;

• 傾角：12個中跨帶和9個支撐區;

• 加速度，頻率和阻尼參數：12個中跨帶和9個支撐區

• 橋梁結構中的溫度測量：12個中跨帶和9個支撐區。

總共安裝了 472 個傳感器:

• 在橋梁的14個區域安裝了 328個 HBM 應變片 應變片（LY41系列）（實驗應力分析）

• 80個力傳感器（吊架力監測）

• 4個可移動支撐部分中安裝了12個位移傳感器（用于水平位移）

• 在20個結構和一個中心區安裝32個雙軸傾斜儀（用于雙軸傾斜和加速度測量，垂直位移）與嵌入式三軸加速度計和溫度傳感器。

• 在測量點直接進行調整
  
  

        支撐區結構和監控細節

可靠的傳感器技術

用于測量的基本設備是應變片，其直接黏貼到橋梁結構上或作為力傳感器中的感測元件。基于應變的傳感器具有長期穩定性高的優點。這在橋梁項目中很重要，因為在橋梁的整個生命周期中不可能停止運行，并重新校準。

除此之外，本應用中使用的 LY41 系列 應變片具有良好的溫度補償性能，這非常必要，因為橋梁結構面臨著多種天氣和溫度條件。對于數據采集，采用的是 HBM PMX 系統。

安裝后，測量點被覆蓋以防止損壞和電磁干擾（EMI）。

可在測量點直接調整

測量和數據采集和控制系統必須完成以下幾項任務：快速可靠的測量，易于設置，實時計算，診斷，無需額外的軟件安裝，所有這一切都可以通過PMX測量和控制系統實現。

作為對灰塵和EMI的額外保護，PMX數據采集單元包括電源安裝在機柜中，這是一個經濟高效的解決方案。

在第一步中，所有信號都以19.2 kHz進行采樣，保證了測量信號的高測量帶寬和評估。所有調整均通過通過標準以太網接口和內部PMX網絡服務器進行處理。

該解決方案提供了極大的好處：可以在安裝點或控制室的以太網網絡直接進行調整，甚至可以遠程完成額外的WiFi可用。所以每個工程師都能夠實時了解應用程序和測試狀態。內置操作控制防止不安全的操作。

數據存儲概念

這些要求捕獲了幾個任務。對于長期監測，PMX系統的所有數據都將通過以太網傳輸到數據采集系統，并采用服務器進行評估和控制。作為備份，每個PMX都有一個內部數據記錄器，并在其內部存儲器中存儲帶有時間戳的數據。所以以太網網絡故障時，測量數據不會丟失。重新建立網絡后，可以從每個PMX傳輸數據站傳輸到數據服務器。

• 建立狀態監測網絡

  PMX監控系統運行在長約 500 米的整個橋上。但要獲得有價值的測量結果，每個PMX的采樣率系統和每個測量通道必須同步。因此，每個PMX系統通過以太網和NTP協議進行同步。另一方面，必須集成NTP服務器，將時間戳發送到網絡中的每個PMX設備。

  
  

  該項目中使用的是HBM catman 數據采集軟件，它是可視化，存儲和事件監控的強大軟件。這個軟件還包括一個NTP - 同步所有PMX系統的時間服務器。一旦系統設置并運行，同步處于幾毫秒的范圍內。

  
  

• 強大的實時計算與PMX Smart功能

  在第二步中，所需和相關的信息必須實時計算。這可以通過PMX的智能功能完成。智能功能包括幾個數學功能，如計算器，邏輯功能，過程評估以及 PID 控制器功能。

  
  

• 實時診斷與PMX監控系統

  詳細而深入的診斷存儲在PMX日志文件中。該文件存儲在 PMX 內部存儲器中。其允許100％覆蓋整個測試和測量過程。

  
  

• 數據采集和評估

  可以設置不同的圖形用戶面板和數據記錄器，以進行不同的監視任務。 事件監視系統可通過電子郵件發送或推送通知到移動電話。 可即時反饋橋梁狀況，并設置正確的交通標志。

優異結果，優異性價比

由于預算有限，PMX平臺由于性價比優異而被選為解決方案。具有以下優勢:

• 精度高，分辨率高

• 靜態和動態測量

• 傳感器通用系統

• 可進行溫度補償

• 帶有以太網接口的分布式系統

• 通過 NTP 進行同步測量

• 可進行數據存儲的獨立操作，并使用HBM catman軟件進行遠程訪問。