基于物联网与DDDAS的桥梁监测与损伤评估系统设计监测

基于物联网与DDDAS的桥梁监测与损伤评估系统设计监测

桥梁在长期的使用下，一般会出现内部结构的疲劳及损伤，在出现大型交通事故或者是地震的情况下，很容易出现桥梁的坍塌，造成不可估量的损失和危害。在这样的环境背景下，实行对于桥梁健康情况的监测具有非常重要的意义和作用。传统的监测方式一般采用人工定检，这种方式劳动强度相对较大，并且在监测效率与检测结果方面都存在很大漏洞。由于我国相关研究人员的不断努力，“智能桥梁”被提出，打破了传统人工监测的形式，有效促进我国桥梁监测技术的发展。

一、系统结构

基于物联网与DDDAS的桥梁监测与损伤评估系统主要包括传感器、数据采集器、网络协调器、无线网络、监控终端和仿真资源等系统组成，如下图所示。传感器利用了嵌入式的现代化微型传感器，这种传感器具有极强的可靠和稳定性以及低耗性，体积较小利于安装和移动，主要适用在桥梁的应力和震动以及位移检测等方面，是现代化桥梁监测系统重要的构成部分。数据采集器是通过zigbee SOC芯片来实现传感器各类信息和数据的采集、转换、处理和传输，同时与传感器结合在一起，构成无线传感网的各个传感节点。网络协调器在内部结构方面与数据采集器有很多相同点，唯一的区别就是网络协调器含有GPRS模块，可以作为WSN网关进行网络管理和数据整合以及远程传输，为远程桥梁监测起到了重要的作用。无线网络是整个物联网体系的关键部分，主要分为WSN与GPRS两方面，WSN和传感器以及数据采集器三者组合在一起构整个物联网体系的感知域，可以对物理量进行感知和采集以及转换，并可以将采集器中的数据和信息进行有效的汇总，分析出桥梁的监测结果后再进行信息传输。GPRS是比较常见的移动数据资源，可以对监测到的数据进行远距离传输，是系统远程监测功能中的重要组成部分。仿真资源主要是由服务器或者是小型机和先进专用仿真软件以及管理软件等部分组成，仿真资源可以利用 “云计算”来实现对外服务，从而使得资源共享。

二、DDDAS系统的构建与设计

（一）系统概述

传统的模拟分析主要是将测量完成的实验数据人工输入到现有的数学模型中，利用仿真技术来对系统现状和未来变化趋势的监测形式，输入参数值一般情况下呈静态，无法动态反映出监测对象的具体变化。而DDDAS系统可以把数学模型和仿真技术进行有效的结合，并模拟真实的监测对象变化过程，采集实际系统中产生的动态数据，使得监测结果更具精确性和高效性以及直观性，充分反应出桥梁健康情况的变化过程，如下图所示。在桥梁监测中应用DDDAS系统技术主要目的是通过传感器对实际测量数据的采集和整理，将数据采用动态注入输入到系统中，并利用模拟仿真技术，准确的分析目前桥梁的实际健康状况，为管理部门各项决策和工作的提供有利的依据。

（二）系统结构设计

DDDSA系统是利用传感器与物联网技术手段进行远程桥梁物理性信息获取，其信息主要是桥梁结构的测量数据，并将测量后的数据信息输入桥梁三维有限元模型中。桥梁三维有限元模型是一种三维数字模型，主要是以ASNESYS模型为核心，通过Solid45模型来进行桥梁结构的仿真模拟，从而通过三维有限元模型真实反映出桥梁物理性结构的变化。数据在三维模型中利用动态数据计算算以及有限元修正计算方式，分析出目前桥梁的健康状况。

三、结束语：

本文主要通过对基于物联网与DDDAS的桥梁监测与损伤评估系统设计监测的分析，让我们知道了基于物联网与DDDAS的桥梁监测是一种新型的监测技术，可以对桥梁健康情况进行系统性的检测和的损伤评估，有效提升监测效率，降低监测成本。基于物联网与DDDAS的桥梁监测与损伤评估系统主要包括传感器和数据采集器以及网络协调器等系统组成。而DDDSA系统是利用传感器与物联网技术手段进行远程桥梁物理性信息获取，并将信息植入到三维有限元模型中进行计算，从而实现桥梁健康情况和损伤评估的监测。