為了提高橋梁的管養水平，更準確判定橋梁實際工作狀況，為橋梁加固或大修提供依據，在橋梁外觀病害檢查的基礎上，對現有服役橋梁進行安全監控、實時掌握橋梁安全狀態數據，成為保障交通安全、促進社會和諧的重大課題。

　　提出方案

　　長期以來，對橋梁的安全檢測一直以人工方法為主，該方法不僅需要大量的人力物力，且不能及時發現問題，無法完全滿足橋梁安全監控信息采集的需要。

　　此外，目前國內外大型橋梁安全監控系統多針對單個橋梁進行數據采集與檢測，由于監測點多、分布分散，彼此間相距甚遠，數據傳輸也多通過有線網絡完成，不僅安裝布線麻煩、成本高，而且也難以實現對多個大型橋梁（橋梁集群）安全狀況的同時監控。為此，筆者提出一種集群式橋梁安全監測預警系統。

　　該橋梁安全監測預警系統采用應力、應變、位移、速度、加速度等力學傳感器，以及溫度、濕度等環境傳感器構成傳感網絡，通過現代通信技術，將采集到的信息實時傳輸到信息中心進行分析和處理，從而實現對橋梁安全狀況的監測、分析、評估，并對危險橋梁及時經行預警。

　　監控預警系統的組成

　　本系統在被監控的多座橋梁上，安裝橋梁安全狀態數據采集與處理子系統，在后臺安裝橋梁安全監測預警中心，并采用物聯網來實現橋梁安全狀態數據采集與處理子系統及橋梁安全監測預警中心之間的數據傳輸，從而降低了施工難度與成本，監控點的布置也更為靈活。圖1為基于W I-F I通信技術的集群式橋梁安全監測預警系統的整體結構示意圖。

　　具體實現方式

　　橋梁安全狀態數據采集與處理子系統

　　橋梁環境監控子系統：實時測量橋梁環境參數，包括風向風速、溫濕度、氣壓等，設置有風向風速傳感器、溫濕度傳感器、氣壓傳感器等；

　　橋梁整體振動監控子系統：測量橋梁整體結構沿縱、橫向的振動參數，設置有GPS振動測量系統；

　　橋梁結構應力應變監控子系統：采集結構的動靜態應力應變參數，設置有電阻式應力應變傳感系統或者光纖光柵傳感系統，可以較好地掌握橋梁結構在荷載作用（車輛、地震、臺風）下的動態響應。

　　數據預處理與無線發送系統：設置有SAM9G10微處理器和WI-F I無線通訊模塊，前者用于按照測量橋梁環境參數、橋梁整體結構振動參數、結構的動靜態應力應變參數等各種不同參數的采集頻率要求，對原始參數進行平滑濾波處理，經整理后形成橋梁安全監控數據，將之存儲到數據存儲表；后者用于將數據存儲表中的橋梁安全監控數據，以無線方式發送到橋梁安全實時監測中心。

　　風向風速傳感器、溫濕度傳感器、海水鹽度傳感器分別通過D/A轉換模塊與S A M9G10微處理器相連接；G P S變形測量系統通過CA N接口與S A M9G10微處理器相連接；橋梁結構應力應變監控子系統設置有光纖光柵傳感系統，光纖光柵傳感系統通過T C P/I P網絡接口與S A M9G10微處理器相連接；W I-F I無線通信模塊通過C A N接口與SAM9G10微處理器相連接。

　　橋梁安全監測預警中心

　　橋梁結構分析模型：用于將每個橋梁安全狀態數據采集與處理子系統上傳的橋梁安全監控數據，輸入到對應橋梁的結構模型，計算得出在當前環境及受力狀態下，不同橋梁的橋梁安全指標參數，包括結構變形、結構疲勞狀態、結構動態響應等。

　　集群式橋梁安全監控分析系統：根據橋梁結構分析模型得出各個橋梁的安全指標參數，通過橋梁設計指標、相關橋梁規范的對比、分析，以及相似環境不同結構橋梁、相似結構不同環境橋梁安全狀態的對比性分析，分別得出所監控橋梁集群的安全狀態、預測壽命以及維護保養策略和措施。

　　效益分析

　　這種基于物聯網的集群式橋梁安全監測預警系統，采用物聯網來實現橋梁安全狀態數據采集、處理子系統、橋梁安全監測預警中心三者之間的數據傳輸，從而降低了施工難度與成本，監控點的布置也更為靈活。由于可以對多座橋梁安裝安全狀態數據采集與處理子系統，因而可對集群式橋梁實施安全監測預警。

　　通過集群式橋梁安全監控，可實現對散布在較大區域內的多座橋梁安全狀態數據的橫向比較、統一管理，徹底改變了以往多座橋梁安全監控系統彼此之間無法實現信息共享的“信息孤島”局面，更便于對區域內相似環境、不同結構橋梁或不同環境、相似結構橋梁安全狀況的縱向、橫向分析比較與研究，從而有利于促進橋梁結構的優化設計，并實現多座橋梁的養護與加固。