基于GPRS DTU 桥梁健康检测系统方案

一、概述

桥梁在建成后，由于受到气候、腐蚀、氧化或老化等因素，以及长期在静载和活载的作用下易于受到损坏，相应地其强度和刚度会随时间的增加而降低。随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构振动分析理论的迅速发展，大型桥梁结构健康监测与状态评估近年来已成为国内外工程界和学术界关注的热点。桥梁结构健康监测与安全评价系统总的目标是通过测量反映大桥环境激励和结构响应状态的某些信息，实时监测大桥的工作性能和评价大桥的工作条件，以保证大桥的安全运营及为大桥的养护维修提供科学依据。与传统的桥梁监测方法(包括众多的无损检测技术)不同，桥梁结构健康监测与安全评价系统重在诊断可能发生结构损伤或灾难的条件和环境因素，评估结构性能退化的征兆和趋势，以便及时采取养护维修措施。而传统的检测方法重在损伤发生后检查损伤的存在并采取维修加固的手段，因此，桥梁结构健康监测与安全评价系统的概念具有革命性的变革。 

二、无线监测系统

桥梁无线监测是指利用无线网络和信息融合等技术，使用无线传感系统替代传统有线传感系统，实现传感器和中心数据采集系统之间的直接通讯。无线监测系统网络布设比有线监测系统灵活，是桥梁健康监测的一个发展方向。

近年来国内外许多桥梁都建立了监测系统。现有的桥梁健康监测系统大多采用有线监测系统，常用传统的电缆实现传感器和中心采集单元的通讯。有线监测系统普遍存在着安装造价高、环境对传输信号的影响较大等缺点。而无线监测系统就克服了有线监测的固有缺点。无线监测系统确保了低廉的造价和安装费用，并使传感器之间的通讯可靠。随着ＭＥＭＳ等微传感器的研究进展，为桥梁无线监测系统的发展提供了可能。无线监测系统的能量供应可通过内置电池来解决，但内置电池存在的问题有：体积较大；容纳的能量有限；壳体寿命有限；体内化学物质容易污染环境；需要经常更换等缺点，不利于长期监测。取代电池的较好方法就是自我持续供能的能量发生器。

三、无线监测系统主要由以下部分构成：

１）能进行数一模转换的传感器；２）无线数传模块（DTU）；３）能源；４）激励源。无线监测系统的传感器多采用最近发展较快的性能优良、体积小、功能强的ＭＥＭＳ传感器，该传感器的低造价和低功耗促进了无线监测的发展。激励源利用桥梁的载荷和环境激励如风雨激振等，有着无须中断交通和不必额外加载的优点。由于无线监测传感器模块无法通过传输线从外界获取能量，因此该系统的自身供能问题是一个重要环节。

数据采集终端

数据采集终端根据需要安装于各测点，分别采集保护电位的信息。终端软件实现各模块的初始化、监控中心IP地址和端口设置、通讯任务、状态监测、数据处理等功能。程序采用模块化设计，由数据采集模块与无线模块两部分组成，两模块之间以RS232协议进行串行通信。数据采集模块对现场保护电位进行测量，并把测量结果传送到无线模块，再经由无线模块通过无线网络传送到数据处理中心。

主要硬件设备:GPRS DTU CM3161：

工业级GSM/GPRS MODEM：

工业级GSM/GPRS MODEM，是一款基于移动GSM/GPRS网络平台，内嵌工业级GSM/GPRS无线模块的拨号上网设备。产品特别针对工业现场的复杂环境而设计,通过 RS-232或 RS-485接口. 使用简单的AT命令交互界面，这样用户面对的是基于串口通讯的 AT指令接口，可以完成端到端的可靠数据通信。 标准RS232或RS485接口；

、支持标准的AT指令；

、支持短消息、拨号方式进行数据传输；

、工业级电源： DC7V~DC30V，内置电源反向保护；

、工业级无线模块：内嵌德国西门子无线模块，抗干扰强，传输稳定；

、金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；防雷设计；符合电力安规要求；

四、结束语

基于GPRS DTU的腐蚀远程监控系统集成了先进的无线移动通信技术以及电子计算机技术，能够实现对桥梁结构情况的远程监测，为桥梁结构灾害预警系统提供了技术支持，在全国桥梁结构工程灾害监测领域具有很高的推广价值。