DB51∕T 3089-2023 梁式桥结构安全监测系统实施指南.pdf

四四 ICS 93.040 CCS P 28 四川省地方标准 DB51/T 3089 2023 梁式桥结构安全监测系统实施指南 2023-06-19 发布 2023-08-01 实施 发布DB51/T 30892023 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 总则.1 4 术语和定义.1 5 基本规定.3 6 系统设计.3 7 传感器安装.13 8 数采与传输设备安装.15 9 系统配套工程.16 10 系统部署与调试.18 11 系统交工验收.19 12 系统试运行.29 13 系统竣工验收.30 附录 A（规范性）常见梁式桥传感器测点总体布设示意图.33 附录 B（规范性）梁式桥结构安全监测系统验收评定表格.46 DB51/T 30892023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由四川省交通运输厅提出、归口并解释。本文件起草单位：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川长瑞土木工程检测有限公司。本文件主要起草人：吴涤、张二华、刘蕾蕾、翟艺阳、孙振、邓亚、李秀春、王万全、张登科、杨杰、李龙景、王莹峰、唐澈、刘锌、任栓勤、彭博、余翔、刘建华、刘昊、王钟文、李宁、张果、王江、代晗、邝靖、曾艳、慈彬、秦搏聪、江猛、任喻云、王波、梁鹏、吴进良。本文件为首次发布。DB51/T 3089 2023 1 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。梁式桥结构安全监测系统实施指南 1 范围 本文件提供了梁式桥结构安全监测系统建设过程中系统设计，设备安装与配套工程，系统集成与调试，系统交工验收、试运行及竣工验收等主要环节的技术指导和建议。本文件适用于四川省新建和已建公路梁式桥结构安全监测系统的实施。其它同类型桥梁可参照执行。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 9386 计算机软件测试文档编制规范 GB/T 15395 电子设备机柜通用技术条件 GB/T 15532 计算机软件测试规范 GB/T 21296.1 动态公路车辆自动衡器第1部分：通用技术规范 GB 50052 供配电系统设计规范 GB 50054 低压配电设计规范 GB 50254 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范 GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范 GB 50311 综合布线系统工程设计规范 GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范 JT/T 1037-2022 公路桥梁结构监测技术规范 DB51/T 2794-2021 山区公路混凝土桥梁结构安全风险监测指标体系设计与预警技术指南 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 梁式桥 girder bridge 上部结构在铅垂向荷载作用下受力以弯剪效应为主，在支座处以竖向反力为主的桥梁。3.2 桥梁结构安全监测 bridge structural safety monitoring 通过安装在桥梁结构上的传感元件、数据采集设备、网络通信设备、附属设施、以及数据处理分析软件，对运营桥梁所处环境和荷载作用、及其对应的结构变化和结构响应进行跟踪感知，数据采集、传输、处理和分析，并对桥梁结构安全风险和技术状态进行预警和评估的过程和策略。DB51/T 30892023 2 DB51/T XXXX 2022 3.3 桥梁结构安全监测系统 bridge structural safety monitoring system 由安装在桥梁结构上的传感元件、数据采集设备、网络通信设备、附属设施、以及数据处理分析软件等模块组成，用以完成上述桥梁结构安全监测功能的集成化系统。3.4 荷载与环境参数 load and environmental parameter 表征桥梁结构遭受外部荷载及自然环境作用的指标参数，包括车辆荷载、地震动、温度、降雨、地基变位、基础冲刷等。来源：DB51/T 2794-2021，4.8 3.5 结构整体响应 structural global response 在荷载与环境作用下桥梁结构整体的振动、位移、变形和转角等响应。来源：DB51/T 2794-2021，4.9 3.6 结构局部响应 structural local response 在荷载与环境作用下桥梁结构局部或构件的应变、裂缝、支座反力等响应。来源：DB51/T 2794-2021，4.10 3.7 结构变化 structural change 桥梁结构或构件的几何形态、表观状态在服役过程中发生的不可逆变化，如不可恢复的下挠、墩台沉降、结构开裂等。来源：JT/T 1037，3.3 3.8 系统交工验收 system handover acceptance 在桥梁结构安全监测系统设计、软硬件部署、系统集成和调试完成后，对关键设备的技术指标、施工安装质量、以及软件系统的主要功能进行检验的环节，又称为试运行验收。3.9 系统试运行 system trial running 桥梁结构安全监测系统交工验收完成后，对各项监测指标的采样制度、超限阈值和预警规则进行设置，检验结构安全风险预警和结构技术状态评估算法的有效性，并根据反馈结果不断调整优化系统运行稳定性与可靠性的过程。3.10 系统竣工验收 system completion acceptance 系统试运行完成后，对系统交工验收时提出的整改项、试运行期间系统设置、调整和优化工作进行全面检验，并完成系统培训交付的环节，又称为系统交付验收。4 总则 4.1 为规范梁式桥结构安全监测系统的设计、安装施工、系统集成与验收，提高监测系统建设质量，特制定本文件。DB51/T 3089 2023 3 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。4.2 基于四川省自然灾害多发特点，梁式桥结构安全监测除应监测桥梁自身结构状态外，还宜监测与桥梁自然环境或运营环境相关的灾害风险。4.3 梁式桥结构安全风险监测系统建设应积极稳妥地采用新方法、新技术和新设备。采用本文件或现行标准之外的新方法、新技术和新设备时，宜满足下列条件之一：a)与成熟的方法、技术和设备进行比对试验，结果稳定可靠；b)通过科技成果评价，并经技术适用性论证。5 基本规定 5.1 根据监测目的和适用场景不同，梁式桥结构安全风险监测系统可分为：A 类综合集成监测系统、B 类特定风险监测系统和 C 类应急监测系统，其定义和适用范围应符合 DB51/T 2794-2021 中 5.3条的相关规定。5.2 梁式桥结构安全监测系统的设计应符合下列要求：a)A 类和 B 类监测系统应进行专项设计后方可实施；b)C 类监测系统可针对具体监测任务进行方案设计后实施。5.3 梁式桥结构安全监测系统的验收宜符合下列要求：a)A 类和 B 类监测系统宜分为系统交工验收和系统竣工验收两个环节；b)C 类监测系统可针对监测目的，对关键设备的技术指标和系统主要功能进行一次性验收后投入运行。注：因 C 类监测系统大多针对应急监测任务，对时间节点要求高，且设备和系统往往是相关单位为完成应急任务而临时租用，因此验收时尽量简化程序，主要检验系统功能和运行有效性是否满足应急监测任务的需求。5.4 新建和在建梁式桥的结构安全风险监测系统宜与桥梁主体结构同步建设，并与桥梁主体结构同步验收。系统监测内容与测点布设宜兼顾施工监控和成桥荷载试验的技术要求，并采取措施保持建设期和运营期的监测数据连续。6 系统设计 6.1 一般规定 6.1.1 系统设计宜包括监测内容与测点布设、系统总体架构设计、各子系统及配套工程设计。6.1.2 系统设计宜基于桥梁主体结构设计（含维修加固设计）及结构安全风险分析结果进行，设计成果文件宜包括下列主要内容：a)监测内容与测点布设；b)系统总体架构设计；c)系统各模块功能、接口及集成设计；d)监测设备选型与技术参数要求；e)设备安装施工图设计与施工工艺要求；f)供电、接网、防雷及防护设施等配套工程设计；g)数据采集与传输子系统设计；h)数据存储与数据安全管理模块设计；i)结构安全风险预警与应急响应功能设计；DB51/T 30892023 4 DB51/T XXXX 2022 j)结构技术状态评估与决策支持功能设计；k)针对系统建设和维护需要的桥梁检修通道的新建或改造设计；l)系统建设及运维的概、预算编制。注：既有桥梁的监测系统在现场的供配电、通信、防雷等方案设计时尽量结合现场实际条件而定，利用既有的走线管道或通道（需征得走线管道的产权方、使用方的同意）。既有桥梁的监控中心尽量结合桥梁养管单位的现有设施、办公条件等进行改造设计，也可视实际需要新建配套房建工程，新建配套房建工程的工作界面划分同新建桥梁的监测系统设计。6.1.3 新建梁式桥的监测系统设计除符合 6.1.2 条的要求外，还宜包括下列内容：a)现场设备及其附属设施的预埋件和预留孔洞设计；b)监测系统与主体结构工程、配套房建工程、供配电工程、通信工程等的工作界面设计。注：新建桥梁的监测系统设计，通常由系统设计单位提出现场供配电、通信和防雷等需求，并与桥梁机电工程设计单位按照预定的工作界面共同设计。6.1.4 系统设计前应充分了解桥梁周边环境及运营条件，以及现场供电、通信接入条件。对于供电及通信条件差、线缆敷设困难的桥梁，在传感器选型、数据采集与传输子系统设计时宜采用低功耗无线传感及组网方案。6.1.5 桥梁结构安全风险监测项目的概预算编制宜统筹考虑系统建设和运维成本。运维成本的测算不宜低于三年，宜包括但不限于：系统用电及网络通讯费、外场设备财产保险费、软硬件维护升级费用、系统管理及预警评估技术服务费。6.2 监测内容与测点布设 6.2.1 本文件中关于梁式桥结构安全风险监测内容与测点布设的规定适用于 A 类监测系统设计。B 类和 C 类监测系统设计时，宜根据结构安全风险辨识结果和现场条件确定监测内容和测点布设方案。6.2.2 常见荷载与环境作用类监测指标选取和布设的指导性建议见表 1。表1 常见荷载作用与环境类监测指标选取及布设技术建议 监测类别 监测项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设部位 简支梁桥 连续（刚构、T 构）梁桥 交通荷载 车辆荷载 断面车流量、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速 /a 桥台外路基或稳定墩柱支撑的混凝土结构铺装层内 车辆空间分布 环境因素 环境温度 温度 主梁上下或桥梁构件封闭空间内外温差显著部位 环境湿度 相对湿度 /b 主梁构件封闭空间内潮湿部位 地震动 两岸（桥台等处）地表场地加速度、主墩底部加速度等/c/d 主墩承台顶部或桥梁墩台底部 结构温度 结构温度 混凝土或钢结构构件温度 主梁或主墩关键受力截面 桥面铺装层温度 主梁铺装层内 DB51/T 3089 2023 5 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。表 1 常见荷载作用与环境类监测指标选取及布设技术建议（续）监测类别 监测项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设部位 简支梁桥 连续（刚构、T 构）梁桥 风速、风向 风速、风向 桥面风速、风向 主梁跨中附近桥面上下游两侧 突发事件 船舶撞击 撞击时结构振动 桥墩或承台顶部 桥面交通或桥下安全状况 视频监测 布设视角覆盖主车道/桥下主航道 注1：“”表示应监测项，“”表示宜监测项，“”表示可监测项，“”表示不包含项。注2：本表内容在DB51/T 2794-2021表B.1基础上，结合JT/T 1037-2022的相关要求修订而成。注3：表中对船舶撞击的监测适用于航道等级为I级至V级的桥梁，航道等级的确定依据桥梁设计时通航批复文件或GB 50139。a对主跨跨径不小于150米的连续（刚构、T构）梁桥为宜监测项，否则为可监测项。b对大跨箱梁内封闭环境为宜监测项，否则无需监测。c对抗震设防烈度为VII度及以上的简支梁桥为宜监测项，否则为可监测项。d对抗震设防烈度为VII度及以上且主跨跨径不小于150米的连续（刚构、T构）梁桥为应监测项，否则为宜监测项。6.2.3 桥位处水文与地灾监测指标选取和布设的指导性建议见表 2。表2 桥位处水文与地质灾害监测指标选取及布设技术建议 风险类别 监测项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设部位 桩基础 浅埋扩大基础 水毁 基础冲刷 冲刷深度 冲刷严重的墩台周边 水流流速、水位 地质灾害 地表位移 地表绝对位移或相对位移 桥梁周边潜在变形坡体 地表倾斜 地表倾斜度 地表裂缝 地表裂缝宽度 深部位移 地层间相对变位 土压力 土体压力 地下水位 地下水位 雨量 降雨量、降雨强度 注1：“”表示应监测项，“”表示宜监测项，“”表示可监测项，“”表示不包含项。注2：表内容在DB51/T 2794-2021表B.2基础上，结合JT/T 1037-2022的相关要求修订而成。6.2.4 表 1 和表 2 中监测指标需与桥梁结构响应监测指标作相关性分析的，测点布设时宜与结构响应监测指标配套布设在对应的桥跨范围内。6.2.5 简支梁桥结构响应和结构变化监测指标选取和测点布设的指导性建议见表 3。DB51/T 30892023 6 DB51/T XXXX 2022 表3 简支梁桥结构响应和结构变化监测指标选取和测点布设技术建议 监测 类别 监测项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设截面/部位 主要测点 附加测点 结构整体响应 振动 频率、振型、阻尼比 主梁竖向振动 主梁跨中 主梁横向振动 主梁纵向振动 桥墩纵向及横向振动 高墩墩顶 变形 活载作用下动挠度 主梁挠度 主梁跨中 主梁1/4及3/4截面 位移 主梁位移 梁端纵向位移 伸缩缝处梁端 结构局部响应 应力/应变 活载作用下动应变 主梁结构应变 主梁跨中 主梁1/4、3/4截面 活载作用下动应力 主梁钢筋应力 主梁跨中 主梁1/4、3/4截面 反力及位移 支座反力、支座位移 弯桥、斜桥、易倾覆的独柱墩、基础沉降的墩台 结构变化 变形 恒载及缓变作用下静挠度 主梁挠度 主梁跨中截面 主梁1/4、3/4截面 位移、转角 墩台倾斜 墩台顶部 墩台沉降 墩台顶部 应变/应力 恒载及缓变作用下静应变 主梁结构应变 主梁跨中截面 主梁1/4、3/4截面 桥墩结构应变 桥墩墩底 恒载及缓变作用下静应力 主梁钢筋应力 跨中截面 主梁1/4、3/4截面 桥墩钢筋应力 桥墩墩底 裂缝 裂缝宽度 主要承重构件上宽度超限的代表性受力裂缝、主要承重构件上成因不明的代表性裂缝 注1：“”表示应监测项，“”表示宜监测项，“”表示可监测项，“”表示不包含项。注2：“主要测点”为优先布设的测点，“附加测点”为条件允许时可布设的测点。注3：当被监测桥梁由相同结构类型的多孔跨组成时，可选择技术状况较差或运行环境恶劣的不同跨径代表性桥跨实施监测。注4：梁端位移、墩台倾斜和沉降指标宜优先选择地形地质条件复杂、结构变位风险较高的桥跨实施监测，如:长大纵坡桥梁的梁端位移、顺河桥或傍山桥的墩台倾斜和沉降。注5：本表内容在DB51/T 2794-2021表B.3基础上，结合JT/T 1037-2022的相关要求修订而成。6.2.6 连续（刚构、T 构）梁桥结构响应监测指标选取和测点布设的指导性建议见表 4。DB51/T 3089 2023 7 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。表4 连续（刚构、T 构）梁桥结构响应和结构变化监测指标选取和测点布设技术建议 类别 监测 项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设截面/部位 主要测点 附加测点 结构整体响应 振动 频率、振型、阻尼比 主梁竖向振动/a 边跨：跨中截面 主跨：跨中、1/4、3/4 截面 边跨：1/4、3/4 截面 主跨：1/8、3/8、5/8、7/8 截面 主梁横向振动/b 主跨跨中截面 边跨：跨中截面 主跨：1/4、3/4 截面 主梁纵向振动/b 连续梁桥的主跨跨中截面 桥墩顶部纵向及横向振动/b 连续刚构/T 构桥的主墩墩顶截面 交界墩、辅助墩墩顶 变形 活载作用下动挠度 主梁挠度 边跨：跨中截面 主跨：跨中、1/4、3/4 截面 边跨：1/4、3/4 截面 主跨：1/8、3/8、5/8、7/8 截面 位移 主梁位移 梁端位移 伸缩缝处梁端截面 结构局部响应 应力/应变 活载作用下动应变 主梁结构应变/a 边跨最大正弯矩截面、支点处最大负弯矩截面、主跨跨中截面 主跨 1/4、3/4 截面 活载作用下动应力 主梁钢筋应力/b 边跨最大正弯矩截面、支点处最大负弯矩截面、主跨跨中截面 主跨 1/4、3/4 截面 反力及位移 连续梁桥支座反力、支座位移 弯桥、斜桥、易倾覆的独柱墩、基础沉降的墩台 结构变化 变形 恒载及缓变作用下静挠度 主梁挠度/a 边跨：跨中截面 主跨：跨中、1/4、3/4 截面 边跨：1/4、3/4 截面 主跨：1/8、3/8、5/8、7/8 截面 位移、转角 墩台倾斜 墩台顶部 墩台沉降 墩台顶部 应变/应力 恒载及缓变作用下静应变 主梁结构应变/a 边跨最大正弯矩截面、支点处最大负弯矩截面、主跨跨中截面 主跨 1/4、3/4 截面 桥墩结构应变 桥墩墩底截面 连续刚构或 T 构的主墩顶截面 恒载及缓变作用下静应力 主梁钢筋应力/b 边跨最大正弯矩截面、支点处最大负弯矩截面、主跨跨中截面 主跨 1/4、3/4 截面 桥墩钢筋应力 桥墩墩底截面 连续刚构或 T 构的主墩顶截面 预应力度 体外预应力/a 根据体外预应力钢束的布设型式确定 裂缝 裂缝宽度 主要承重构件上宽度超限的代表性受力裂缝、主要承重构件上成因不明的代表性裂缝 DB51/T 30892023 8 DB51/T XXXX 2022 表 4 连续（刚构、T 构）梁桥结构响应和结构变化监测指标选取和测点布设技术建议（续）类别 监测 项目 主要监测指标 监测优先级 测点布设截面/部位 主要测点 附加测点 注1：“”表示应监测项，“”表示宜监测项，“”表示可监测项，“”表示不包含项。注2：“主要测点”为优先布设的测点，“附加测点”为条件允许时可布设的测点。注3：当被监测桥梁由相同结构类型的多联跨组成时，可选择技术状况较差或运行环境恶劣的代表性联跨实施监测。注4：梁端位移、墩台倾斜和沉降指标宜优先选择地形地质条件复杂、结构变位风险较高的桥跨实施监测，如:长大纵坡桥梁的梁端位移、顺河桥或傍山桥的墩台倾斜和沉降。注5：本表内容在DB51/T 2794-2021表B.3基础上，结合JT/T 1037-2022的相关要求修订而成。a对主跨跨径不小于150米的连续（刚构、T构）梁桥为应监测项，否则为宜监测项。b对主跨跨径不小于150米的连续（刚构、T构）梁桥为宜监测项，否则为可监测项。6.2.7 简支梁桥、连续梁桥和连续刚构梁桥结构安全监测系统立面布设宜分别参照附录 A 中图 A.1、图 A.2、图 A.3。6.3 系统架构设计 6.3.1 系统架构宜包括但不限于：传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与管理子系统、数据分析与预警评估子系统，并通过系统集成技术、用户交互界面和系统交互接口将各子系统集成为统一协调的功能整体。系统总体架构示意如图 1 所示。图1 系统总体架构框图示意 6.3.2 传感器子系统由各类传感器构成，应能够感知作用于桥梁结构上的荷载和环境变化、及其对应的结构响应，并基于不同的传感机制将其转变成电压、电流或光等便于记录、传输和再处理的信号。数据处理分析与预警评估子系统数据预处理与存储管理子系统数据采集与传输子系统传感器子系统用户交互界面系统集成系统交互接口DB51/T 3089 2023 9 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。6.3.3 数据采集与传输子系统由数据采集设备、数据传输设备、及其配套的线缆和软件等构成，应具备对电压、电流或光等模拟信号进行实时同步采集，并将其转换为数字信号以实现高保真远程传输的功能。6.3.4 数据处理与存储管理子系统由实时数据预处理、数据存储、数据查询与推送等功能的硬件和软件模块构成，宜具备对实时监测数据和人工巡检数据进行处理、存储、融合、归档、查询等功能。6.3.5 数据分析与预警评估子系统宜具有：1）基于监测数据驱动的在线分析和测点超限报警功能；2）基于测点超限报警驱动的桥梁结构健康度评估功能；3）基于桥梁结构健康度评估和结构安全状态评估结果的应急响应和养管决策支持功能。6.3.6 用户交互界面实现用户与监测系统之间的信息和指令交互，宜包括但不限于以下功能：系统数据和功能展示、用户管理、桥梁构件管理、测点与设备管理、采样制度管理、超限阈值与报警管理、事件与任务管理、报告报表管理、视频管理等。6.3.7 系统交互接口用于实现：1）监测系统与上位系统之间的信息和指令交互；2）监测系统与其他业务系统之间的数据交互。6.4 传感器子系统 6.4.1 传感器子系统设计应包括：传感器选型及技术参数要求、传感器布设及安装施工设计。注：在工程项目实践中，“监测指标选取、传感器的类型及主要技术指标”通常在设计说明中明确，“传感器布设及安装施工设计”通常包括传感器总体布置图、分类布置图及各传感器安装详图等。6.4.2 传感器分为埋入式和外置式两类，其安装方式和使用年限要求分别如下：a)埋入式：预埋于结构内部，不可维修或更换。传感器及其附属设施（含预埋安装件）的正常使用年限不应低于 20 年；b)外置式：附着安装在桥梁结构表面或周边环境，可维修或更换。传感器及其附属设施（含表贴式安装所需预埋件、及必要的检修平台和通道）的正常使用年限不应低于 5 年。注：对于埋入式传感器，若同时布设与其监测数据相关性较强的外置式传感器，便可通过相关性分析建立埋入式传感器与外置式传感器监测数据之间的对应关系，以备埋入式传感器失效后，外置传感器能继续“接力”监测，从而保障监测数据的连续性和一致性。6.4.3 传感器选型应全面考虑量程、精度、分辨力、灵敏度、动态频响特性、长期稳定性、耐久性、环境适应性、可更换性和经济性等要求，宜便于现场安装、集成调试和维修更换。常见传感器的具体选型要求及主要技术指标宜满足 JT/T 1037-2022 以及 DB51/T 2794-2021 中附录 C 的相关要求。6.4.4 传感器布设及安装施工设计应考虑防雷、防静电、防尘、防水等防护措施。6.4.5 传感器安装前应进行必要的校准或标定，系统运维过程中也宜定期校准或标定。注1：校准是指由具有计量检验资质的第三方机构，依据校准规范或方法，确定传感器的示值误差，必要时加以修正的操作过程。注2：标定是指由传感器生产厂商或用户，分别在出厂前或使用过程中对其测量精度进行检测，必要时加以修正的操作过程。6.5 数据采集与传输子系统 6.5.1 数据采集与传输子系统的设计宜包括：信号调理方案设计、数据采样方案设计、数据采集设备选型与接口匹配性设计、数据传输网络与路由设计、以及配套软件功能设计。注：在工程项目实践中，“信号调理方案”、“数据采样方案”、“数据采集设备选型与接口匹配性要求”、以及“配套软件功能”等内容通常在设计说明中明确；“数据传输网络与路由设计”通常包括传感器与数采设备索DB51/T 30892023 10 DB51/T XXXX 2022 引表和电缆布置图、系统网络拓扑图、采集站位置与安装详图（包括各采集站机柜中数采与通信设备的布置）、采集与传输软件模块构成图、以及在桥梁结构上的开孔和走线图等。6.5.2 数据采集和传输子系统宜具备自动采集与远程传输功能，并可通过配套软件对数据采集和传输功能的关键参数进行远程配置和调整。6.5.3 数据采集与传输子系统宜选用兼容性、耐久性和环境适应性好，且便于维修和更换的设备，并根据现场条件采取适当的防水、防尘、防雷及防人为损坏等措施。6.5.4 数据采集模块的功能设计宜符合下列要求：a)在无人值守条件下能够连续监听或采集数据；b)在特殊状态下支持人工干预采集；c)支持数据实时同步采集；d)数据采集软件具有自动缓存和断点续传功能；e)数据采集设备具有自诊断和重启功能；f)支持远程配置关键参数。6.5.5 应综合考虑信号调理方案设计、传感器接口匹配性设计及数据采样方案设计的要求进行数据采集设备的选型，其主要功能和性能技术指标宜符合下列要求：a)数据采集软件应支持连续采样、定时采样和触发采样等多种数据采样模式，并可远程配置采样模式和采样频率；b)优先选用具备自校准功能的数据采集设备，对无自校准功能的数据采集设备宜在系统后期运维时采用标准信号发生器定期进行人工比对校准。6.5.6 用于模态分析的多路结构振动信号应实时同步采集，时间同步精度应小于 0.1ms；其它动态监测数据采集的时间同步精度宜小于 1ms。接入不同数据采集站的同类动态监测信号之间的时间同步精度亦参照上述要求。6.5.7 对时间同步精度要求不高设备，可支持 NTP 时钟同步功能以保持与远程服务器的时钟同步。如设备之间需要高精度的时钟同步，可采用北斗或 GPS 系统授时，以及 IEEE1588 等同步技术。6.5.8 传感器、数采设备与传输节点设备间的传输路由和组网方案设计宜根据桥梁规模和几何形状、传感器空间布设方案、现场施工条件、及供电和通网条件综合考虑：a)测点间距离远且分散、供电或光纤入网困难的，宜选用分布式无线组网方案；b)测点间距离近或相对集中、接电方便的可选用星型或总线型有线组网方案；c)当桥址周边存在无线发射设备或在有强电磁场的环境下，宜采用有线组网方案并采取有效的电磁屏蔽措施；d)当现场施工条件复杂恶劣、综合布线及维护困难时，或应急监测系统需要尽快投入使用时，宜采用无线组网方案。6.5.9 采用有线组网方案时，多个数采设备可集中布置在同一数据采集站中。数据采集站的安装位置应结合传感器信号的传输距离要求、现场安装条件、接电接网条件等因素综合考虑确定。6.5.10 传感器与数采设备间通讯线路宜采用抗干扰措施提高信噪比，包括：串模干扰抑制、共模干扰抑制、以及接地和屏蔽技术等。6.5.11 采用有线组网方案时，宜符合下列要求：a)当传输距离相对较短且无强电磁干扰时，可采用模拟信号进行传输；b)当传输距离较远或有较强电磁干扰时，宜采用 RS485、以太网等数字信号传输技术；c)传输线缆宜选取安全可靠且便于维护更换的传输介质；d)宜利用已有的光纤通信网等数据传输线路，并设置必要的中继器或转发器；DB51/T 3089 2023 11 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。e)选取数据采集设备的通讯接口类型时，宜以增加最少的接口转换器为原则。6.5.12 采用无线组网方案时宜选用 LoRa、NB-IoT、ZigBee 等低功耗电磁波传输技术，信号发射装置和接收装置应远离强电磁干扰源。6.5.13 传输节点设备至监控中心或云服务器的远程数据传输应根据工程现场的营运商网络覆盖情况、项目运行成本预算等因素选择可靠且经济的传输方式。在桥址周边有运营商网络覆盖的条件下，宜采用光纤传输技术、移动通信技术或两者相结合的方式；在无运营商网络的偏远地区，可采用微波通信等无线数据传输技术。6.5.14 数据传输软件的设计开发宜符合下列要求：a)宜考虑异构系统之间的数据兼容性及后期升级扩展的要求；b)宜以数据包为单位进行传输，并实现对数据包进行压缩和解压复原功能；c）宜具备数据缓存备份和断点续传能力；d)宜基于 TCP/IP 协议进行数据传输，并符合 IEEE 802.3 的相关规定；e)通过公网传输敏感数据时应进行加密传输，并使用国家密码管理部门批准采用的加解密算法；f）宜采用封装签名、测试字验证等方式保障数据传输的完整性，并符合 GB/T 37025 的规定。6.5.15 常用数据采集、传输设备的主要技术指标宜满足 JT/T 1037-2022 和 DB51/T 2794-2021 附录 C的相关要求。6.6 数据预处理与存储管理子系统 6.6.1 数据预处理与存储管理子系统宜包括但不限于以下主要功能：a)数据预处理；b)数据存储管理；c)数据备份管理。6.6.2 数据预处理与存储管理子系统的设计包括系统功能设计、数据库性能和架构设计、数据安全和访问机制设计。数据库及其配套软件的功能、架构和接口宜采用模块化设计，数据库的性能设计及数据存储方式和存储介质的选取宜考虑后期升级扩展需求。6.6.3 数据预处理功能宜包括但不限于：a)数字滤波、去噪、去趋势项，异常数据的剔除和修正；b)异构数据之间的协议或结构转换；c)对图像、视频、音频等非结构数据的特征抽取；d)将原始监测数据换算成反映桥梁环境、作用、结构响应和变化的特征数据。6.6.4 数据存储管理宜具备对海量异构数据的长期存储和备份管理功能，存储数据包括：a）结构化的历史监测数据；b）图像流的历史视频数据；c）嵌入式的文档数据；d）数据处理分析过程产生的其它特征数据。6.6.5 数据存储系统宜由分布式本地存储和集中式机房存储（或云存储）两部分组成。分布式本地存储宜布置在桥梁现场数据采集站内；集中式机房存储（或云存储）宜采用模块化的分层架构，由在线存储层和近线存储层（或脱机存储层）组成。注：在线存储适用于存储需频繁读写的监测数据和文档，如数据处理分析常用的监测数据、近期的监测视频、桥梁结构状态信息、监测系统状态信息等。近线存储和脱机存储方式分别适用于自动或手动备份和归档不常用数据及文档，如桥梁施工图设计文件、施工及交竣工资料、历年试验检测报告、需要长期保存的视频监测记录等静态文档和资料。6.6.6 数据存储和备份归档宜符合以下要求：DB51/T 30892023 12 DB51/T XXXX 2022 a)分布式本地存储宜采用循环更新存储方式。在网络中断情况下，应满足本地结构化监测数据存储时长不小于 30 天，视频图像数据存储时长不小于 10 天；网络恢复后，应支持以断点续传方式传输数据至集中式存储数据库；b)集中式在线存储：1）应至少存储近 1 年的原始监测数据、预处理数据；2）应至少存储近 3年的监测分析成果数据；3）应至少存储近 5 年的结构安全预警和响应记录、结构状态评估信息和养管决策支持记录、及监测系统设备状态信息和养护维修记录；4）应至少存储近 30 天的视频监测数据；c）上述在线存储数据宜定期自动备份归档至近线存储介质，或不定期手动备份归档至脱机存储介质；d)集中式近线存储（或脱机存储）：应至少满足 5 倍以上在线存储的备份和归档的存储容量。应永久保存桥梁结构全生命周期的数据和资料，包括但不限于：桥梁前期立项资料、设计文件、施工及交（竣）工资料、历年试验检测报告、历年监测分析数据成果、历年结构预警及响应记录、结构状态评估及养管维修资料、需要长期保存的视频监测数据等。6.6.7 集中式数据存储系统应配备网络防火墙，并制定适当的安全策略对未经授权的访问和数据传递进行筛选和过滤，对内部网络节点进行屏蔽和隐藏，在内外网络边界上为监测系统数据安全提供防御保障。监测系统的存储备份、数据处理、预警评估等中枢功能模块均应部署在网络防火墙内。6.7 数据处理分析与预警评估子系统 6.7.1 数据处理分析与预警评估子系统宜包含各类数据处理和分析算法工具，并具备桥梁结构安全预警功能和桥梁结构安全评估功能。6.7.2 数据处理分析与预警评估子系统设计时应明确：1）具体要实现的数据处理分析功能和算法；2）结构安全预警的阈值体系和判定准则；3）结构安全评估的主要方法。6.7.3 监测系统应支持对桥梁结构安全预警快讯及快报、桥梁结构安全定期（专项）评估报告的审核及发布等全过程事件的自动记录和归档。6.8 用户/系统交互 6.8.1 用户与监测系统间交互功能通过软件用户界面实现，宜包括但不限于：用户管理、桥梁结构及测点管理、监测设备管理、视频流管理、超限报警管理、结构状态评估及预警管理、响应任务管理、数据订阅/发布/加密管理、报告报表管理等交互功能。6.8.2 系统用户界面宜采用 GIS+BIM 模型对桥梁结构、监测点位与对应设备、及桥位处地形进行三维仿真模拟展示。6.8.3 监测系统宜采用 Brower/Server 模式，并支持 PC 端的主流互联网浏览器软件访问用户界面。6.8.4 监测系统宜配套开发兼容主流智能手机的 APP 软件，支持用户通过移动网络交互访问系统中桥梁结构及测点管理、数据订阅与发布、超限报警管理、结构状态评估及预警管理、响应任务管理等基本功能。6.8.5 监测系统对用户权限宜具备“分权分域”管理功能：a)分权：系统应根据系统管理员和不同用户的岗位“角色”，分配其操作用户界面的功能权限；b)分域：系统应根据不同用户对桥梁养管责任区划结果，分配其访问数据和资源的权限。6.8.6 监测系统宜支持运行日志和操作日志的收集及存储，通过日志审计功能满足对用户权限的安全审计需求。6.8.7 监测系统与其他业务系统之间的数据交互宜采用 SSL（Security Socket Layer）加密机制，外部用户的管理接入宜支持 HTTPS 协议。DB51/T 3089 2023 13 错误错误!文档中没有指定样式的文字。文档中没有指定样式的文字。7 传感器安装 7.1 一般规定 7.1.1 传感器的安装环境应符合设计文件和传感器产品说明书的要求。当现场安装条件达不到相关要求时，应采取有效的防护措施。7.1.2 传感器的安装宜符合下列要求：a)采用焊接方式安装时，应采取有效隔热措施使传感器温度低于其最高额定使用温度；b)采用膨胀螺栓安装时，应按传感器的技术要求选择螺栓规格，不得使用塑料胀塞或木楔；c)紧固件宜采用镀锌制品或与传感器配套的其他防锈制品；d)安装过程中不得猛烈敲打、强拉或抛扔传感器；e)在不影响使用功能的前提下，传感器安装完成后宜外罩保护盒进行防护，保护盒防护等级不宜低于 IP65。7.1.3 传感器的外部接线宜符合下列规定：a)接线排列应整齐、顺直，线缆接头应绝缘良好、无损伤、标识清晰；b)接线预留长度宜适中，并可采用线夹或卡槽固定；c)传感器连接线缆宜穿管防护，接头处防护等级不宜低于 IP65。7.1.4 宜在传感器保护盒外对测点进行统一编码和标识，测点编码规则应符合 JT/T 1037-2022 的相关规定。7.1.5 布设传感器的截面宜设置标志铭牌，铭牌上宜展示下列内容：a)该截面布设传感器的类型、型号、数量和编号；b)传感器引出线的编号、及对应数采设备的编号和通道号。7.2 环境与荷载监测传感器 7.2.1 环境温度监测可选用热电偶、热电阻或光纤温度传感器等，安装时宜满足下列要求：a)室外安装的温度计宜位于开阔通风且免受阳光直射处，可与风速风向仪或 GNSS 系统共用安装支杆；b)封闭箱室内安装的温度计也宜避开构造倒角等闭塞处；c)可根据现场情况加装透气防尘罩。7.2.2 环境湿度监测多用于墩梁构件封闭空间内潮湿部位，可选用电阻电容湿度计、氯化锂湿度计或电解湿度计等，安装要求可参照环境温度计。7.2.3 雨量监测可选用翻斗式雨量计、电容雨量传感器或红外散射式雨量传感器等，安装时宜满足下列要求：a)安置于远离建筑物或树木的开阔处；b)支座安装牢固可靠，且保持器口水平；7.2.4 桥面风速风向监测宜采用三向超声风速仪，安装时宜满足下列要求：a)安装支架具有足够的刚度和强度并与桥梁结构连接牢固，以满足抗风要求；b)支架伸出主梁边缘水平方向不宜小于 5m，伸出桥面高度不宜小于 3m。7.2.5 地震动或船舶撞击监测可选用力平衡式拾振器或强震仪等，安装时宜满足下列要求：a)地震动传感器宜安装在桥梁墩台底部或承台顶部，也可安装与桥梁两岸的护岸等自由场地；DB51/T 30892023 14 DB51/T XXXX 2022 b)监测船舶撞击的振动传感器宜安装在有船撞风险的墩台底部（可根据最高洪水位调整安装标高）；c)安装时宜采用与传感器配套的安装基座：混凝土构件上的安装基座宜采