桥梁智能检测技术的研究及应用The Research and Application of Bridges Intelligent Detection Technology ■ 李 艺 ■Li Yi[摘 要] 随着我国公路建设里程不断的增加，桥梁建设项目也变得越来越多。

桥梁建筑增多首当其冲的就是维护和检测工作和难度的增加。

随着桥梁事业的发展各种新问题、新现象不断的涌现，为了保证桥梁使用的安全和质量问题隐患消除，采用先进的智能检测技术进行质量和问题检测变得越来越必要。

本文对于桥梁智能检测技术主要着眼于无线电传感器技术进行展开，分析智能检测技术发展状况及检测集成系统特点和在实际检测中的应用。

[关键词] 桥梁 智能检测技术 无线传感器[Abstract] With the continuous increase of China's highway c- onstruction mileage, there are more and more bridge construc- tion projects. The bridge construction increase first lead to the increase of maintenance and inspection work and difficulty. W- ith the development of the bridge career and a variety of new problems, the emergence of a new phenomenon, in order to en- sure the safety and quality issues, it becomes more and more n- ecessary to use the advanced smart detection technology to eli- minate quality problem detection. In this article, the author ma- inly focuses on radio sensor technology for the bridges intellig- ent detection technology and analysis the situation of intellig- ent detection technology and tests the integrated system chara- cteristics and the actual detection.[Keywords] bridge, smart detection technology, wireless sens- or传统的桥梁检测技术相比较于智能检测技术来讲，虽然其应用比较广泛，但是却存在着致命的缺陷。

传统的桥梁检测技术是基于有限数据传送技术进行工作的，每次进行检测工作前都需要做大量的排线工作，造成检测准备工作量大、花费时间长、变数多等问题。

随着无线技术在世界范围内得到普及和应用，把其与桥梁检测技术结合能够很好的解决上述问题。

一、 基于无线技术的智能检测概述智能检测系统一般包括传感器、无线数据传送模块、中心管理、数据收集器以及相应的软件设备共同组成，这五个模块是智能检测系统的技术核心部分，五个部分缺少任何一个都不能够实现智能检测的功能。

无线传输技术应用于桥梁检测首先开始于20世界90年代中后期，完整的集成桥梁检测系统是由美国斯坦福大学研发的。

在桥梁检测的无线电通信应用中，根据无线电组网方式的不同，目前主要划分成两类，一类是以局域网为基础的无线电通信桥梁检测技术，另一类是基于公用网路的无线电通信桥梁检测技术。

下面我们将就这两类不同的无线电通信技术进行详细的分析。

1. 以局域网为基础的无线电通信桥梁检测技术采用局域网组网方式为基础是由桥梁检测应用的时间周期和待检桥梁规模的大小而决定的。

局域网组网方式一般主要应用于各种规模，桥梁检测周期较短的各种需求。

受限于局域网的实现机制和网络通信形式，这种检测技术对数据采集传感器之间的同步传输要求比较的严格。

其主要的实现原理是通过设立多个无线传输模块，应用数据传输的跳传技术，通过与各个无线信号发射和收集中心与这些模块之间的协作运转，实现局域网数据的远距离数据传输，根据实际检测统计，这个传输距离一般可以超过10km。

以局域网为基础的的无线电通信技术其主要的组成构件主要有三个部分。

这三个部分分别是传感器、无线中继、无线信号收发设备。

传感器是数据收集的起点和开始，通过传感器检测，将桥梁的温度、硬度等以无线信号的形式传输出去。

中继器的主要作用是数据的续航，也成数据的重新发送，这是实现数据远距离传送所必不可少的设备。

无线信号收发中心，这个部分是数据的收集点和发送源，因此，接口和一些相配套的软件设备都是必不可少的。

2. 以公用网路为基础的无线电通信桥梁检测技术公用网络具有稳定性、数据含量大、范围广、传送机制完善的特点。

因此基于公用网路的无线电通信检测技术主要被应用与规模不是很大的各种桥梁的长期检测。

因为网路的架构比较固定且覆盖的范围也较为广泛，这就省去了局域网为基础的无线电通信检测技术中需要多布无线信号收发中心的工作，而且能够检测地域分布距离较远的桥梁并不需要严格的数据传输规定。

无线公用网络技术在我国已经十分的成熟了，中国三大移动通信巨头，中国电信、中国移动、中国联通都相继推出了自己比较成熟的无线公用局域网，只需要拥有账号和密码，在信号覆盖地区都能实现全天候、全区域实时的无线数据接收功能。

这些功能的实现主要是基于GPRS和GSM网络技术。

二、 桥梁智能检测系统结构与应用1. 数据采集与数据管理数据采集是桥梁智能检测系统的起点，同时也是整个系统的核心部件。

基于无线数据采集与数据管理的构成主要包括数据传感器，无线网络和数据管理系统三个重要部分。

传输技术的桥梁智能检测的基本原理：利用数据传感器感应桥梁的各项参数形成信号数据，经由无线信号发射把这些数据传输到无线网络进行储存，然后通过数据管理进行数据的提取和处理分析。

由于桥梁检测设计的参数种类较多，传统的有线桥梁检测系统因为应用的传输网线连接各个数据采集设备的形式，这项为了实现桥梁测试点与点，面与面之间的数据远距离通信交流就需要大量的设备。

传统形式的数据采集与管理就会出现许多的问题，这些问题主要表现为以下两种：第一，因为距离远、参数繁琐、设备多，大量的通信电缆是保证采集数据正常传输的一个必要条件。

这种情况下会产用较多的时间和设备，投入大量的人员和资金，而且数据传输容易受外界物理条件的影响，比如空气的温度和湿度等。

第二，大量的通信电缆也带来了管理的困难和通信数据可靠性差的问题，同时需要预设大量的空间以备电缆铺设使用。

基于无线的桥梁检测系统在数据采集和管理端相比于传统的电缆通信桥梁检测来讲具有传输方便、占用空间小、适应性较强、自动组网方便、线损率较少、数据传输可靠性较大的优点。

数据管理系统是实现数据有效分析利用的关键，无线数据采集和管理系统在原有的传统的电缆数据传输功能的基础上，增加了数据的记录、分类、处理、保存、以及应用等功能，这使得数据的采集能够实现与计算机技术的紧密结合，从而构成一个高效的以数据管理系统为中心的桥梁信息数据库系统。

2. 无线传感器组网桥梁检测系统中的传感器不仅仅包括数据采集的功能，同时它还是集传感、数据加工、传输为一体的独立系统。

无线传感器组网就是把这些独立的系统单元以随机的形式随机布置，构成一个个网络节点。

这些由随意布置的无线传感器节点能够实现节点与节点之间的无线通信，通过自我网络调节构成无线网络，每个节点都能够独立的对分布在其周围的桥梁环境和数据进行收集，这些数据主要包括，桥梁的温度、湿度、速度等等。

通过数据收集设备对这些传感器收集到的数据进行汇总整理，再由上层网络机制传送给终端。

无线传感器组网的应用对于桥梁检测来讲，具有其它网络无可比拟的优越性，这些优越性主要表现在以下三个方面：（1）节点与节点之间协调运作能力较强。

在无线传感器组网的过程中，系统为每个节点设置固定的全局网络中的节点地址标识，就如同互联网中的IP地址一样。

每个节点不但能够清楚的记录自身的节点地址，还能够记录自己周围节点的地址。

这样通过节点之间的相互协调运作对数据信号及通信传输进行处理，能够产生较高的协调能力。

（2）网络的拓扑结构稳定性较高。

普通的无线网络的拓扑结构会随着每个节点在网络中的移动而发生不停的变化，使得网络的拓扑结构的稳定性性对较差。

而无线传感器网络拓扑结构的维持主要是靠节点所具有的能量。

无线传感网络拓扑结构的变化只会发生在节点能量耗尽的情况下。

（3）数据采集具有较高的灵活性。

灵活性也称之为适应性和不受限制性。

无线传感器网络由于不需要电缆设备支持数据的传输。

（下转第244页）238的整体强度。

要使得粒子干涉尽可能小，必须使相对于最大粒级的下一粒级粒料半径尽可能小些，也就是说第二大粒级粒料半径尽可能小，才能尽量减小干涉现象。

因此，如果采用间断级配取代密级配，取消颗粒半径与骨料空隙特征半径相近的粒料，而多采用更细的粒料来填充骨架空隙，这样可以得到嵌挤咬合更好的骨架密实结构。

由于填充粗料骨架空隙的集料中的大半径粒料被取消了，则细料的用量将增加，在水泥的综合作用下更有利于发挥细料的粘结作用，使得结构更为密实。

也就是说，当采用间断级配时更容易接近完全骨架密实结构。

因而可以达到更大的强度。

粗集料力学性能是稳定，受温度、湿度影响很小，可以说基本不会发生变形，而细料越细、和水泥作用后干缩、温缩系数越大，变形越明显。

对于间断级配水泥稳定碎石混合料，由于缺乏中间粒径的粒料，其中的空间由更细的细料填充，使得填料更细、更多了，这将使得混合料收缩开裂更明显，所以，间断级配混合料抗开裂性能没密实级配好。

四、 结语1. 低剂量水泥稳定碎石中，细料含量过少，难以形成密实结构，混合料容易产生离析现象，强度也较低；细料含量过高，难以形成骨架嵌挤结构，强度也会降低。

由于目前应用的水泥稳定碎石基层一般采用低剂量水泥进行稳定，笔者建议细料（小于4.75mm）含量应在30％～40％之间。

2. 骨架密实结构由于骨料的嵌挤咬合作用，温缩、干缩较明显的细料在局限的、不连通的骨料空隙区中的形变得到有效抑制，因此比之悬浮密实结构有更好的抗裂性。

3. 细料越细、含量越多，干缩变形越大，反之越小。

石屑作为细料的水泥稳定碎石要比之砂发生更明显的干缩变形。

4. 间断级配比密实级配发生更容易发生温缩、干缩开裂。

参考文献[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].人民交通出版社,1999.[2]邓学钧.路基路面工程[M].人民交通出版社,2000.[3]徐江萍等.矿料级配类型对半刚性基层材料早期强度的影响[J].公路交通科技, 1999.[4]严家汲.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社,1996.（作者单位：广东东莞市交通规划勘察设计院，东莞 523125）（上接第238页）也不需要大量电能的供应，因此在组网地域上具有很大的自由行。