公路桥梁解决方案

交通是与人们息息相关的事情，随着经济的发展，国家对公路交通的投资也逐步加大，但是每年国家都要投入大量资金用在公路修建以及维护上，其中维护费用占据了很大一部分。即便是这样，每年仍然有大量公路遭到破坏，公路的早期损坏已成为影响高速公路使用功能的发挥和诱发交通事故的一大病害，而破坏因为汽车超载、超速以及自然原因引起的以及公路修建的质量有很大关系。所以在公路施工过程以及使用过程中进行健康检测是非常有必要的。目前光纤光栅健康监测系统（FBG）在国内高速公路大量运用，北京达卡科技有限公司针对公路路面以及路基结构的特点，我们已经着手从传感器封装工艺、光纤光栅采集仪采集、传感器组网和调试方面积累了丰富的经验，而且根据高速公路的特点推出光纤式传感器：埋入式应变传感器、土压力计、埋入式温度补偿计、埋入式沥青应变计。
高速公路一般分多层进行施工，大致可以分为土基层、底基层、基层层和沥青层，在施工过程中埋入温度以及应变传感器可以及时得到温度以及应变的变化情况，埋入光纤光栅土压力计可以对公路土压力以及车辆对路面的影响进行监测。从公路设计标准看，我们知道路面抗疲劳是沥青路面设计标准之一，沥青混凝土的疲劳失效与沥青层底拉应变值的大小相关。路面专家为了准确测得在实际车辆荷载作用下沥青层底的应变响应，传统方式已经不能满足需要，而采用光栅应变传感器代替传统的电信号传感器进行路面应变测量的试验研究结果表明光栅传感器在抗振动、抗电磁干扰等方面性能较好，能够满足路面应变测量的要求。
通过和国内设计院以及相关省厅的深入合作，北京达卡科技有限公司目前对路面施工、光缆保护、传感器保护、针对面层（沥青层）传感器的保护等都积累了丰富的经验。传感器在沥青层的埋设时具有一定的难度，对施工工艺要求较高。主要表现为：
1.在沥青层铺设过程中温度可达160℃，
2.在施工过程中，每层受到的压力达20t以上。
3.由于沥青层随着环境温度变化，其强度变化明显。传感器需要能真实反映沥青层应变。
我们知道以上原因后，可以得知传感器在埋入过程中的成活率是最关键的问题。
首先达卡科技为了解决面层（沥青层）高温的问题，传感器本身采用不锈钢材料封装，尾纤采用抗高温铠装光缆设计。为了使传感器在强压力下仍然能继续工作，能和沥青层比较好的配合，能真实反映沥青层挠度以及水平方向的应变，我们在设计传感器外形的时候采用的方法是增加沥青层与传感器的接触面积。其次达卡科技针对面层（沥青层）相对较薄的情况，我们设计了专门用于公路的传感器，这样也可以提高传感器的成活率。再是我们在布线方面可以采用串联或者并联，根据用户使用的分析仪，我们可以提出相对精准的方案。

光纤光栅桥梁健康监测系统

摘要：近年来，国内发生的几起大桥坦塌和局部破坏事故，使人们已经认识到桥梁结构健康监测的必要性和迫切性。相对光纤光栅其它结构建筑物而言，光纤光栅在桥梁方面的应用已经趋于成熟，目前我公司已经和国内相关单位有十分显著的合作。国内近年发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳加之监测养护措施跟不上，从而严重影响构件的承重能力和结构的使用。
从结构损伤看，工程结构一般会受到两种损伤——突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤由突发事件引起，使损伤在短期内达到或超过一定限值；累积损伤则有缓慢积累的性质，达一定程度会引起破坏，影响安全和使用。北京达卡科技有限公司推荐的光纤光栅健康监测系统能够在突发性损伤发生时，及时做出判断和警报，以便采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发其它事故；对于累积损伤，能够定期对损伤的状态做出描述，以便根据情况采取相应措施。桥梁结构的健康监测包括桥梁结构的局部检测和桥梁整体的健康监测。局部检测主要，包括目检、混凝土表面硬度试验。整体检测分三个层次，即：损伤是否发生、损伤发生位置和损伤发生程度。从投资效益和经济效益看，建立一套光纤光栅健康监测系统相对桥梁动辄数亿甚至几十亿而言是微不足道的。
光纤光栅桥梁健康监测系统的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。为此，光纤光栅健康监测系统通常对以下几个方面进行监测：
①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；
②桥梁重要非结构构件和附属设施的工作状态；
③结构构件耐久性；
④工程所处环境条件等等。
光纤光栅健康监测系统由：光纤光栅传感器、光纤光栅解调仪、数据管理中心、传输光缆等构成。由于光纤光栅传感器本身为无源器件，温度、应变、索力等探测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，只需为集中监测站及无人值守监测站供电。光纤不受电磁干扰，而且光信号衰减小，传输距离远，所以大大提升了光纤光栅传感器在桥梁上的应用。光纤光栅健康监测系统安装及长期使用过程中无需标定，不存在零点漂移。这些都是传统贴片式和振弦式所不具备的优点。
光纤光栅桥梁健康监测系统集成度高，维护方便，单台光纤光栅传感解调仪可以同时用于温度、应变、位移、加速度、压力、索力等不同类型的传感器，光纤光栅解调仪单个通道就可以同时监测一根光纤传感链串接的几十个光纤光栅传感器；多通道光纤光栅传感解调仪可以实时监测成百上千点的温度和应变。
北京达卡科技有限公司在桥梁方面已经有多个成功使用案例，传感器和仪器均可以为桥梁专家提供真实有效的数据。我们为桥梁特别推荐：光纤分布式应力温度监测系统、光纤光栅健康监测系统、光纤光栅加速度监测系统、其中光纤光栅传感器有：表面式应变传感器、埋入式应变传感器、温度补偿计、钢筋计、钢索计、裂缝计、锚索计等。

高速公路交通气象监测产品解决方案

天气环境条件监测是高速公路科学运营的一个重要依据，雨、雪、雾、积雪、结冰等情况对高速公路的运营都有直接的影响。据统计，雾、雪、路面结冰是对公路交通安全影响最大的气象因素，每年的群死群伤恶性交通事故中相当大的比例发生在这三种气象条件下。它们对高速公路的影响主要反映在安全、经济效益、社会影响、和引进的交通问题等四个方面。在大雾等低能见度的气候条件下，高速公路很容易引发多车相撞的恶性交通事故，这类交通事故往往造成相当惊人的损失，雾害已成为交通安全的第一杀手。 交通事故不但造成了重大的人员伤亡， 还带来另外重大的经济损失。在大雾、下雪、结冰等天气情况下，往往采取关闭高速公路的办法来有效地杜绝交通事故，但关闭带来的直接经济效益损失是非常可观的。不能准确判断各类型天气条件下高速公路的行车等级也会带来不必要的经济损失。 由于高速公路重大交通事故比例高，人员伤亡大，人们对高速公路产生了潜在的死亡恐惧。据调查，在铁路交通方便的出行中出者还是宁愿选择铁路交通。封闭高速公路给周边城镇的交通带来了极大的压力，特别是交通容量小的小城镇，造成严重的大面积的交通阻塞和交通瘫痪。



北京达卡科技有限公司推出LC—ZS7高速公路自动气象监测系统

一、概述
　　高速公路自动气象监测系统由分布在高速公路沿线的若干个高速公路自动气象站联网组成，对高速公路沿线的能见度、风向、风速、气温、湿度、雨量、路面状况（表面温度、干湿状况、结冰）等进行自动监测，并将监测信息及时传送到监控中心，供交通管制系统参考，在恶劣或极端气象条件下能及时发出警示信息，以多种方式告知管理人员和驾驶员，以提高高速公路的安全行车水平。
　　系统由高速公路自动气象站、数据传输、数据处理应用中心和道路警示等部分组成。高速公路自动气象站可以观测的气象要素包括常规气象要素（风、温、湿、雨）、能见度和路面状况（路面温度、干湿状况、结冰等）。能见度的观测采用ZQZ—DN1散射式能见度仪，其测量范围为10～20000m，准确度为±10%（小于1000m时）和20%（大于1000m时），分辨力为10m，高速公路自动气象站配置灵活，各种观测传感器可以根据需求灵活取舍。
二、标准配置
　　采集器+能见度+温度+湿度+风速风向+雨量+气压+路面状况+供电系统+通讯系统+安装附件
三、产品特点
　　能够对雾、路面结冰、积雪等高速公路所需的各种监测要素进行实时监测和报警，可并入高速公路信息管理处理系统
四、系统技术特点
　　1.横向摆放结构设计，安装方便快捷，不占用道路空间。
　　2.传感器测量精度高，能够保证在各种恶劣环境条件下长期稳定运行，具有防水、防雷击等安全保护措施。
　　3.数据采集密度可设置。
　　4.通讯方式灵活，用微机下载监测数据，EXCEL格式存储文件。
　　5.节能设计，充电电池供电（一次充电使用时间大于72小时），适于野外作业，也可配太阳能电池板，适合无电地区常年使用。
　　6.可对能见度+温度+湿度+风速风向+雨量+气压+路面状况＋时间等进行采集、存储、显示处理。
　　7.大容量数据存储器，连续存储整点数据6个月以上。
　　8.大屏幕图形液晶显示屏，一屏显示所有气象要素数据及图形，便于现场直接观测，减少了通过电脑监测数据给您带来的不便。
　　9.具有无线网络通讯功能，配无线通讯器通过GSM网可实现远距离布网监测或异地遥测数据。不受距离限制，每个气象监测网点配备一个无线通讯端口，由气象中心监测站的主控微机对网点内所有气象站的数据进行统一监控，以达到整个网点内气象数据整合及统计。通讯费用按手机短信收费标准计费。
五、应用领域
　　适用于高速公路、桥梁、隧道及机场跑道等气象环境状况的监测



风速风向桥梁健康监测子系统

大跨桥风速风向监测是非常必要的，1940年完工的主跨853m的塔可马大桥（TacomaNarrows），只使用了三个月，便在19m／s的风速下造成了塌桥事故；1951年主跨 1280m的金门大桥于风速 15～1520m／s时因振动而造成桥体部分损坏，等等。由此我们知道准确掌握大跨桥的风速是我们工程人员以及桥梁专家也要考虑的一个范畴。北京达卡科技有限公司推出风速风向桥梁健康监测子系统，和我们所推出的光纤分布式应力温度监测系统、光纤光栅健康监测系统、光纤光栅振动监测系统成为一体，能够满足桥梁的安全监测的需要。

风力及结构健康监测系统是我们工程人员熟知的监测项目，这种系统适合桥梁的安全监测，我们基于模态综合分析理论,在推导复杂车辆模型刚度、阻尼矩阵和建立车桥系统风荷载模型的基础上,可以根据北京达卡科技有限公司提供的风速风向桥梁健康监测子系统全面考虑动力风载效应的车桥系统动力响应分析方法,结合桥例对强风环境下的斜拉桥车桥系统的动力响应进行了分析研究。从数据分析得知:强风下桥梁竖向位移响应受风载影响显著,横向位移响应主要由风荷载控制;低风速下桥梁的振动加速度响应受风荷载影响较大;风荷载引发的桥梁振动对车辆竖向位移和加速度响应影响较大,横向响应由风载和桥梁响应控制,风载对车桥系统动力响应影响明显。
目前中国大部分大跨斜拉桥多用于跨越大江大河甚至海峡,且多处在飓风和高风速多发区域,强大的风荷载激发的桥梁振动对过桥车辆的安全性构成威胁,在灾害天气中限制过桥车速和必要时关闭大桥是保证交通安全畅通的重要措施。

北京达卡科技有限公司向国内桥梁专家以及业主单位推荐风速风向桥梁健康监测子系统LC-2FB风速报警仪：

一、概述
本仪器是根据建设部发布的《塔机设计规范标准JB9462—88》技术要求4.1.2.1条“在起重机的最大安装高度工作时，风速不大于20m/s。整体架设爬升或顶升操作风速不大于13m/s。”和4.5.6条“对臂架根部全交点超过50m的起重机应在顶部装设风速仪。”的要求设计制造的。它的特点是仪器体积小，重量轻，安装使用方便，风速测量准确，数字显示直观清晰。该仪器主要与大中型建筑塔机配套使用，并广泛使用于港务、铁路运输、起重机和高层建筑清洁玻璃门窗的吊篮以及客运架空索道缆车上，足塔机、起重机和吊篮及索道缆车等操作员操作安全保障不可少的仪器设备。
本仪器可为操作员提供风速指示和极限风速报警信号（当风速达到或超出设定的极限风速时会发出短促蜂鸣声及红灯闪烁，以告诫操作人员及时防范或停止工作，从而保障人身安全，避免发生事故和财产损失。）同时，该仪器可用于其他业务测量风速之用。
PC-2FB风速报警仪是在市场经济和电子技术迅猛发展的条件下，根据中外用户的要求研制的,它具有设置新颖、美观、大方、使用更加方便等优点。
二、技术性能指标
01.起动风速 ：<0.4m/s
02.测量范围 ：0.1～30m/s
03.分辨率 ：0.1m/s
04.测量精度 ：±（0.4+2%×实际风速）
05.采样时间 ：2秒（自动循环采样）
06.显示 ：液晶数字直接显示风速值（m/s）
07.报警方式 ：短促的蜂鸣声及红灯闪烁
08.报警风级 ：设7级、6级、4级或根据用户需要设定
09.电源 ：220V 50Hz 交流电
10.主机尺寸 ：17.0cm×14.5cm×6.7cm
11.使用环境 ：主机：
　 温度：-10～50℃；
　 湿度：20%～90%RH；
　 探头：-22℃～＋50℃，可在风雨中使用。
三、工作原理
采样单片计算机作中央控制器，传感器为三杯式风杯。风杯转动时，产生光电脉冲，计算机对光电脉冲进行数据处理，将结果在显示屏上显示。显示数据即为当时所测得的实际风速，当风速达到或超过设定的报警风速时，仪器会发出报警信号提醒操作人员采取相应措施。
四、仪器安装及使用
1.将传感器牢固安装在操作室、吊栏附近的金属架或设备专用支架上并保持垂直。
2.将主机安放在工作室（或操作室）内。
3.将传感器电缆引入室内，插头插入主机的插座内，电缆要求扎牢，避免在空中飘荡。
4.将主机电源插头插入交流220V电源插座内。
5.仪器右边上设有风力等级和报警灯（风力等级灯是绿色，报警灯为红色），中间设有风力等级“设置”键。下部设有“电源开关”。使用时，首先将电源开关拨向“ON”，当打开电源开关时，报警灯即被点亮，并发出蜂鸣声，同时灯亮4级指示灯，在显示屏上显示4级风的风速值（6.7m/s），瞬间复位0.0，开始测量实际风速。当风速达6.7m/s时，报警灯被点亮，并发出鸣叫声。在仪器正常工作状态中，如要切换风级时，只需按“设置”键，所需风力等级灯即被点亮。显示屏上不再显示风级报警量值。一般吊栏上使用4级风报警挡，塔吊上使用6级风报警挡，索道缆车使用7级风报警挡。请用户注意选择。
6.仪器设有照明灯，当夜晚或光线较暗时以增加显示数字的清晰度。
五、注意事项
1.仪器的传感器应轻拿轻放，防止跌落或剧烈撞击。
2.不得随意松动传感器的螺丝与打开上顶帽或拧松十字保护环等，以免测量不准确或损坏。
3.不得触碰或拧动转杯，防止因变形、移位等改变性能致使测量数值不准。
4.使用时，插头要插到位。用后将传感器拆下，妥善保管。
风力(风速)等级表

风
力
等
级
名 称
陆 地 上 地 物 特 征
相当于平地十米高处的
风速(米/秒)

范 围
平 均

0
无 风
静，烟直上。
0.0—0.2
0

1
软 风
烟能表示风向,树叶略有摇动。
0.3—1.5
1

2
轻 风
人面感觉有风，树叶有微响，旗子开始飘动，高的草开始摇动。
1.6—3.3
2

3
微 风
树叶及小枝摇动不息，旗子展开，高的草摇动不息。
3.4—5.4
4

4
和 风
能吹起地面灰尘和纸张，树枝动摇，高的草呈波浪起伏。
5.5—7.9
7

5
清劲风
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波，高的草波浪起伏明显。
8.0—10.7
9

6
强 风
大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难，高的草不时倾伏于地。
10.8—13.8
12

7
疾 风
全树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不便。
13.9—17.1
16

8
大 风
可折毁小树枝，人迎风前行感觉阻力很大。
17.2—20.7
19

9
烈 风
草房遭受破坏，屋瓦被掀起，大树枝可折断。
20.8—24.4
23

10
狂 风
树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏。
24.5—28.4
26

11
暴 风
大树可被吹倒，一般建筑物遭严重破坏。
28.5—32.6
31

12
飓 风
陆上少见，其摧毁力极大。
>32.6
>33


注：本机设定的报警风速等级的始鸣风速是：4级为6.7m/s 6级为12.3m/s 7级为15.5m/s