隨著國家基礎建設投入越來越多，更多橋梁建設的現(xiàn)代化水平越來越高。橋梁的智能化建設顯得越來越重要。有更多的檢測和控制信息需要及時處理，傳統(tǒng)監(jiān)控信息傳輸手段例如雙絞線，局限性越來越大，目前已經不能滿足遠距離通訊的要求，同時，網絡中斷系統(tǒng)不能運轉，直接導致了嚴重的經濟損失和社會影響。橋梁監(jiān)控對網絡的優(yōu)化、可靠性越來越高，因此需要引入基于光纖傳輸?shù)膶拵ЬC合業(yè)務橋梁監(jiān)控系統(tǒng)。

    基于橋梁智能化發(fā)展的需要，可以預測到未來的橋梁是一個基于光纖傳輸?shù)膶拵Ф鄻I(yè)務智能接入平臺。該平臺將集點到點的星狀網絡與鏈型網絡、環(huán)型網絡于一體的智能多業(yè)務接入系統(tǒng)。

    綜合業(yè)務的橋梁光纖監(jiān)控系統(tǒng)應該是一個集運營管理系統(tǒng)、安全監(jiān)視系統(tǒng)、健康監(jiān)控體檢系統(tǒng)于一體的綜合業(yè)務信息收發(fā)平臺。

    一、運營管理

    運營管理一般歸屬于交通建設部門，隨著大跨度和差大跨度橋梁的增加，專家們對大型的、重要橋梁的安全性、耐久性、日常管理等功能越加關注。系統(tǒng)包括收費管理、車輛載荷監(jiān)測、信號燈/指示牌管理、車流量管理等等。這些信息供橋梁安全運營管理部門使用。

    目前主要橋梁均有這種設施，除一些橋梁使用租用的E1通道外，還有使用電纜專線系統(tǒng)的。由于目前需要視頻監(jiān)控業(yè)務、連接數(shù)據庫的寬帶以太網業(yè)務越來越多，因此光纖通信是最佳的選擇，在光纖上除能夠提供這些寬帶業(yè)務外、還能提供符合原有接口條件的各種信號系統(tǒng)。并能為車輛提供的增值業(yè)務，如RF標簽識別、WLAN等熱點覆蓋、移動電視的中繼傳輸。

    下圖為橋梁監(jiān)控系統(tǒng)組網圖——點對點系統(tǒng)圖：

    圖一：點對點橋梁監(jiān)控系統(tǒng)圖

    這種組網方式的特點是點對點光纖組網方式，系統(tǒng)獨立性強，故障干擾小。光纖帶寬大，原始視頻圖像傳輸，在中心實時清晰監(jiān)控到橋梁情況。一般12芯光纖足夠滿足線路需求。

    二、安全監(jiān)控

    安全監(jiān)控系統(tǒng)包括水面防撞監(jiān)控、路面車輛超限監(jiān)控、橋面人員安全監(jiān)控等，這些信息和信號燈/指示牌管理、車流量管理等將被送到公安交通管理部門。

    目前橋梁的視頻安全監(jiān)控手段采用的也比較多，但通常是監(jiān)測點比較少、監(jiān)測手段比較單一，如多是采用紅外補光攝像系統(tǒng)，和白天使用的攝像頭，在雨霧天能夠穿透雨霧的攝像頭（如熱成像、X射線等手段），以及微波成像雷達等。

    圖二：鏈型網絡橋梁監(jiān)控系統(tǒng)圖

    鏈型網絡連接，節(jié)省光纖資源，圖像模式為以太網傳輸，可進行兩端監(jiān)控，一旦某一節(jié)點處中斷，不會影響兩端數(shù)據的傳輸，數(shù)據會從中斷點處分別向兩端傳輸。

    三、橋梁健康監(jiān)控

    橋梁健康監(jiān)控的新概念與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術不同，大型橋梁健康監(jiān)控不僅是為了結構狀態(tài)的實時監(jiān)控和智能化評估，

    由于目前橋梁建設方面技術的局限性，在設計階段完全準確及預測橋梁的力學特征和行為是很困難的，所以，尤其是斜拉橋、懸索橋等大型橋梁的健康監(jiān)控，可以為橋梁建設技術領域提供有效的分析數(shù)據，甚至可以對相關的規(guī)范標準進行校正及改進。

    健康監(jiān)控體檢系統(tǒng)包括橋梁各種狀態(tài)參數(shù)，如應變、壓力、結構溫度、空氣噪聲、振動、位移、墩船撞荷、撓度、拉索張力等。這些信息將被送到橋梁運營監(jiān)理部門。

    目前少數(shù)橋梁裝有多種傳感測量手段，主要問題是測量點分布的較少，能夠使用統(tǒng)一時鐘進行同步測量的少、測量項目不太全面。主要原因是受限于傳輸方式的限制，目前還有一些測量系統(tǒng)使用電纜傳輸手段，也有一些使用光纖傳輸手段，但傳輸通道較少。以上分別介紹了基于光纖傳輸?shù)娜N有效網絡結構，能有效避免這些問題。

    對于視頻監(jiān)控的需求，通常有無壓縮的原始視頻傳輸、和采用MEPG4/H.264壓縮技術的IP傳輸?shù)仁侄?，前者適合于對圖像質量要求高反應速度快的視頻監(jiān)控，如大范圍的監(jiān)控、防撞監(jiān)控、路面車輛監(jiān)控等。后者適合于圖像做為輔助手段的變化速度慢的目標監(jiān)控，如江面船只監(jiān)控、路面人員監(jiān)控等，可以做為原始視頻傳輸?shù)妮o助手段。原始視頻傳輸所需要的帶寬比較大，宜采用星型網絡、考慮到系統(tǒng)的安全性，可以在橋的兩端設置主監(jiān)控中心和輔助監(jiān)控中心。

    對于數(shù)據傳輸?shù)男枨笸ǔ７譃镮P包傳輸手段和時分復用手段?；贗P包的傳輸數(shù)據量一般不大，只有動態(tài)應變測試時的數(shù)據量較大，但遠小于視頻傳輸，此時要求系統(tǒng)的可靠性比較高，一般采用帶有光纖冗余的環(huán)網傳輸系統(tǒng)。

    目前使用最多的各種健康參數(shù)測量系統(tǒng)通常使用RS485總線、CAN總線、RS232串口等。如何能夠使得這些接口能夠接入光纖傳輸系統(tǒng)、并且能夠增加傳輸接口的數(shù)量、增加傳輸速率、提供更強的傳輸性能（如提供統(tǒng)一的工作時鐘）等，并大大地增強傳輸系統(tǒng)的可靠性，通?；诠饫w的寬窄帶一體化接入設備能夠滿足這種環(huán)境的要求。系統(tǒng)將是一個沿橋梁布局的鏈網結構。在有更高系統(tǒng)可靠性要求的情況下，可以使用光纖冗余環(huán)網系統(tǒng)。在這種網絡中如果某處光纖斷開，系統(tǒng)能夠自動沿備用光纖愈合，不影響用戶通信。

    圖三：環(huán)型網絡橋梁監(jiān)控系統(tǒng)圖

    方案特點：環(huán)型網絡結構，構成光纖冗余，即使線路故障的情況下，也能監(jiān)測到圖像數(shù)據。數(shù)字壓縮視頻，采用TDM非IP方式，能有效利用帶寬的同時，保證圖像的質量及安全可控。

    目前市政部門每年投入大量人力與資金對橋梁進行各種類型的檢測，當前的橋梁監(jiān)控系統(tǒng)多是各個部門各自建設通信與測量系統(tǒng)，多數(shù)情況是在橋梁建成后又重新設計的系統(tǒng)，施工困難，也會對橋梁造成一定的損傷。如果在橋梁設計施工時設計一個綜合的寬窄帶一體化系統(tǒng)，能夠為各部門提供測量傳輸接口，能夠滿足目前的用戶接入需求，也能夠滿足未來系統(tǒng)擴展的需求。能夠提供應急通信接口，也能夠為電信運營商或其他用戶（如水利、航運）提供通信鏈路的出租業(yè)務。要確保橋梁的安全,還必須引入科學養(yǎng)管橋梁的理念,將來的橋梁結構安全設施應向著數(shù)字化、自動化、網絡化的方向發(fā)展。

    一座現(xiàn)代化的橋梁，從設計到建成、從使用到管理，涉及到設計、施工、監(jiān)理、運營管理等各個環(huán)節(jié)。缺少那一個環(huán)節(jié)都會給國家和人民造成巨大的經濟損失。然而，在運營管理過程中，加強巡查和管理，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，就能在一定程度上避免經濟損失。

    北京瑞光極遠數(shù)碼科技有限公司研制的IDM系列綜合業(yè)務接入設備能夠滿足寬帶、窄帶光纖接入的多種組網模式，能夠提供多種類型的用戶接口，滿足目前絕大多數(shù)測量設備的接入組網。不影響原有測量系統(tǒng)的使用方式。

    由于系統(tǒng)地傳輸容量足夠大（如IDM-120ASM通?？商峁?3*31=1953個通道）、并且可以采用總線式結構、X.50零次群復用技術、IP復用技術等，進一步擴充系統(tǒng)容量。IDM系列產品提供的無壓縮視頻傳輸、壓縮視頻的TDM傳輸、壓縮視頻的IP傳輸方式等能夠滿足多種用戶環(huán)境的需要。

    IDM系列產品可以根據配置將同一網絡上的不同信息送到各自的信息處理部門，如應力/應變、振動、載荷/撞荷送到健康監(jiān)測部門。流量、RFID、收費等信息送到運營管理部門。也可以將同一信息送到多個信息處理中心，如溫度、載荷等可以同時運營部門和健康管理部門，以便于多個部門共享測量信息。

    IDM系列產品的信息采集分配模式有助于為多種信息監(jiān)測中心提供數(shù)據。隨著智能化管理水平的提高，會有更多的信息處理手段。目前有很多的信息處理中心需要這些原始數(shù)據。有的系統(tǒng)需要增加更多的信息采集手段，IDM系列設備可以很方便地適應這種需要。

    IDM系列綜合業(yè)務接入設備為橋梁監(jiān)測提供多樣化的網絡構造及多種業(yè)務接口，配套良好的傳感器系統(tǒng)、數(shù)據采集系統(tǒng)、攝像頭及微波成像雷達等設備，能夠組成比較完善的，性能可靠的監(jiān)測、監(jiān)控、通信系統(tǒng)。再加以檢測數(shù)據管理系統(tǒng)，構成了現(xiàn)代化的橋梁通信管理。

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標簽：光纖傳輸、寬帶業(yè)務、橋梁監(jiān)控系統(tǒng)

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文章名稱：《基于光纖傳輸?shù)膶拵I(yè)務橋梁監(jiān)控系統(tǒng)》

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