公路橋梁解決方案

交通是與人們息息相關的事情，隨著經濟的發展，國家對公路交通的投資也逐步加大，但是每年國家都要投入大量資金用在公路修建以及維護上，其中維護費用占據了很大一部分。即便是這樣，每年仍然有大量公路遭到破壞，公路的早期損壞已成為影響高速公路使用功能的發揮和誘發交通事故的一大病害，而破壞因為汽車超載、超速以及自然原因引起的以及公路修建的質量有很大關系。所以在公路施工過程以及使用過程中進行健康檢測是非常有必要的。目前光纖光柵健康監測系統（FBG）在國內高速公路大量運用，北京達卡科技有限公司針對公路路面以及路基結構的特點，我們已經著手從傳感器封裝工藝、光纖光柵采集儀采集、傳感器組網和調試方面積累了豐富的經驗，而且根據高速公路的特點推出光纖式傳感器：埋入式應變傳感器、土壓力計、埋入式溫度補償計、埋入式瀝青應變計。
高速公路一般分多層進行施工，大致可以分為土基層、底基層、基層層和瀝青層，在施工過程中埋入溫度以及應變傳感器可以及時得到溫度以及應變的變化情況，埋入光纖光柵土壓力計可以對公路土壓力以及車輛對路面的影響進行監測。從公路設計標準看，我們知道路面抗疲勞是瀝青路面設計標準之一，瀝青混凝土的疲勞失效與瀝青層底拉應變值的大小相關。路面專家為了準確測得在實際車輛荷載作用下瀝青層底的應變響應，傳統方式已經不能滿足需要，而采用光柵應變傳感器代替傳統的電信號傳感器進行路面應變測量的試驗研究結果表明光柵傳感器在抗振動、抗電磁干擾等方面性能較好，能夠滿足路面應變測量的要求。
通過和國內設計院以及相關省廳的深入合作，北京達卡科技有限公司目前對路面施工、光纜保護、傳感器保護、針對面層（瀝青層）傳感器的保護等都積累了豐富的經驗。傳感器在瀝青層的埋設時具有一定的難度，對施工工藝要求較高。主要表現為：
1.在瀝青層鋪設過程中溫度可達160℃，
2.在施工過程中，每層受到的壓力達20t以上。
3.由于瀝青層隨著環境溫度變化，其強度變化明顯。傳感器需要能真實反映瀝青層應變。
我們知道以上原因后，可以得知傳感器在埋入過程中的成活率是最關鍵的問題。
首先達卡科技為了解決面層（瀝青層）高溫的問題，傳感器本身采用不銹鋼材料封裝，尾纖采用抗高溫鎧裝光纜設計。為了使傳感器在強壓力下仍然能繼續工作，能和瀝青層比較好的配合，能真實反映瀝青層撓度以及水平方向的應變，我們在設計傳感器外形的時候采用的方法是增加瀝青層與傳感器的接觸面積。其次達卡科技針對面層（瀝青層）相對較薄的情況，我們設計了專門用于公路的傳感器，這樣也可以提高傳感器的成活率。再是我們在布線方面可以采用串聯或者并聯，根據用戶使用的分析儀，我們可以提出相對精準的方案。

光纖光柵橋梁健康監測系統

摘要：近年來，國內發生的幾起大橋坦塌和局部破壞事故，使人們已經認識到橋梁結構健康監測的必要性和迫切性。相對光纖光柵其它結構建筑物而言，光纖光柵在橋梁方面的應用已經趨于成熟，目前我公司已經和國內相關單位有十分顯著的合作。國內近年發生的幾起大橋坍塌或局部破壞事故在很大程度上是由于構件疲勞加之監測養護措施跟不上，從而嚴重影響構件的承重能力和結構的使用。
從結構損傷看，工程結構一般會受到兩種損傷——突發性損傷和累積性損傷。突發性損傷由突發事件引起，使損傷在短期內達到或超過一定限值；累積損傷則有緩慢積累的性質，達一定程度會引起破壞，影響安全和使用。北京達卡科技有限公司推薦的光纖光柵健康監測系統能夠在突發性損傷發生時，及時做出判斷和警報，以便采取處理措施，防止發生進一步的破壞和引發其它事故；對于累積損傷，能夠定期對損傷的狀態做出描述，以便根據情況采取相應措施。橋梁結構的健康監測包括橋梁結構的局部檢測和橋梁整體的健康監測。局部檢測主要，包括目檢、混凝土表面硬度試驗。整體檢測分三個層次，即：損傷是否發生、損傷發生位置和損傷發生程度。從投資效益和經濟效益看，建立一套光纖光柵健康監測系統相對橋梁動輒數億甚至幾十億而言是微不足道的。
光纖光柵橋梁健康監測系統的基本內涵是通過對橋梁結構狀態的監控與評估，為工程在特殊氣候、交通條件下或運營狀況嚴重異常時發出預警信號，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據和指導。為此，光纖光柵健康監測系統通常對以下幾個方面進行監測：
①橋梁結構在正常環境與交通條件下運營的物理與力學狀態；
②橋梁重要非結構構件和附屬設施的工作狀態；
③結構構件耐久性；
④工程所處環境條件等等。
光纖光柵健康監測系統由：光纖光柵傳感器、光纖光柵解調儀、數據管理中心、傳輸光纜等構成。由于光纖光柵傳感器本身為無源器件，溫度、應變、索力等探測及傳送均為光信號，因而監測現場沒有電子設備，只需為集中監測站及無人值守監測站供電。光纖不受電磁干擾，而且光信號衰減小，傳輸距離遠，所以大大提升了光纖光柵傳感器在橋梁上的應用。光纖光柵健康監測系統安裝及長期使用過程中無需標定，不存在零點漂移。這些都是傳統貼片式和振弦式所不具備的優點。
光纖光柵橋梁健康監測系統集成度高，維護方便，單臺光纖光柵傳感解調儀可以同時用于溫度、應變、位移、加速度、壓力、索力等不同類型的傳感器，光纖光柵解調儀單個通道就可以同時監測一根光纖傳感鏈串接的幾十個光纖光柵傳感器；多通道光纖光柵傳感解調儀可以實時監測成百上千點的溫度和應變。
北京達卡科技有限公司在橋梁方面已經有多個成功使用案例，傳感器和儀器均可以為橋梁專家提供真實有效的數據。我們為橋梁特別推薦：光纖分布式應力溫度監測系統、光纖光柵健康監測系統、光纖光柵加速度監測系統、其中光纖光柵傳感器有：表面式應變傳感器、埋入式應變傳感器、溫度補償計、鋼筋計、鋼索計、裂縫計、錨索計等。

高速公路交通氣象監測產品解決方案

天氣環境條件監測是高速公路科學運營的一個重要依據，雨、雪、霧、積雪、結冰等情況對高速公路的運營都有直接的影響。據統計，霧、雪、路面結冰是對公路交通安全影響最大的氣象因素，每年的群死群傷惡性交通事故中相當大的比例發生在這三種氣象條件下。它們對高速公路的影響主要反映在安全、經濟效益、社會影響、和引進的交通問題等四個方面。在大霧等低能見度的氣候條件下，高速公路很容易引發多車相撞的惡性交通事故，這類交通事故往往造成相當驚人的損失，霧害已成為交通安全的第一殺手。 交通事故不但造成了重大的人員傷亡， 還帶來另外重大的經濟損失。在大霧、下雪、結冰等天氣情況下，往往采取關閉高速公路的辦法來有效地杜絕交通事故，但關閉帶來的直接經濟效益損失是非常可觀的。不能準確判斷各類型天氣條件下高速公路的行車等級也會帶來不必要的經濟損失。 由于高速公路重大交通事故比例高，人員傷亡大，人們對高速公路產生了潛在的死亡恐懼。據調查，在鐵路交通方便的出行中出者還是寧愿選擇鐵路交通。封閉高速公路給周邊城鎮的交通帶來了極大的壓力，特別是交通容量小的小城鎮，造成嚴重的大面積的交通阻塞和交通癱瘓。



北京達卡科技有限公司推出LC—ZS7高速公路自動氣象監測系統

一、概述
　　高速公路自動氣象監測系統由分布在高速公路沿線的若干個高速公路自動氣象站聯網組成，對高速公路沿線的能見度、風向、風速、氣溫、濕度、雨量、路面狀況（表面溫度、干濕狀況、結冰）等進行自動監測，并將監測信息及時傳送到監控中心，供交通管制系統參考，在惡劣或極端氣象條件下能及時發出警示信息，以多種方式告知管理人員和駕駛員，以提高高速公路的安全行車水平。
　　系統由高速公路自動氣象站、數據傳輸、數據處理應用中心和道路警示等部分組成。高速公路自動氣象站可以觀測的氣象要素包括常規氣象要素（風、溫、濕、雨）、能見度和路面狀況（路面溫度、干濕狀況、結冰等）。能見度的觀測采用ZQZ—DN1散射式能見度儀，其測量范圍為10～20000m，準確度為±10%（小于1000m時）和20%（大于1000m時），分辨力為10m，高速公路自動氣象站配置靈活，各種觀測傳感器可以根據需求靈活取舍。
二、標準配置
　　采集器+能見度+溫度+濕度+風速風向+雨量+氣壓+路面狀況+供電系統+通訊系統+安裝附件
三、產品特點
　　能夠對霧、路面結冰、積雪等高速公路所需的各種監測要素進行實時監測和報警，可并入高速公路信息管理處理系統
四、系統技術特點
　　1.橫向擺放結構設計，安裝方便快捷，不占用道路空間。
　　2.傳感器測量精度高，能夠保證在各種惡劣環境條件下長期穩定運行，具有防水、防雷擊等安全保護措施。
　　3.數據采集密度可設置。
　　4.通訊方式靈活，用微機下載監測數據，EXCEL格式存儲文件。
　　5.節能設計，充電電池供電（一次充電使用時間大于72小時），適于野外作業，也可配太陽能電池板，適合無電地區常年使用。
　　6.可對能見度+溫度+濕度+風速風向+雨量+氣壓+路面狀況＋時間等進行采集、存儲、顯示處理。
　　7.大容量數據存儲器，連續存儲整點數據6個月以上。
　　8.大屏幕圖形液晶顯示屏，一屏顯示所有氣象要素數據及圖形，便于現場直接觀測，減少了通過電腦監測數據給您帶來的不便。
　　9.具有無線網絡通訊功能，配無線通訊器通過GSM網可實現遠距離布網監測或異地遙測數據。不受距離限制，每個氣象監測網點配備一個無線通訊端口，由氣象中心監測站的主控微機對網點內所有氣象站的數據進行統一監控，以達到整個網點內氣象數據整合及統計。通訊費用按手機短信收費標準計費。
五、應用領域
　　適用于高速公路、橋梁、隧道及機場跑道等氣象環境狀況的監測



風速風向橋梁健康監測子系統

大跨橋風速風向監測是非常必要的，1940年完工的主跨853m的塔可馬大橋（TacomaNarrows），只使用了三個月，便在19m／s的風速下造成了塌橋事故；1951年主跨 1280m的金門大橋于風速 15～1520m／s時因振動而造成橋體部分損壞，等等。由此我們知道準確掌握大跨橋的風速是我們工程人員以及橋梁專家也要考慮的一個范疇。北京達卡科技有限公司推出風速風向橋梁健康監測子系統，和我們所推出的光纖分布式應力溫度監測系統、光纖光柵健康監測系統、光纖光柵振動監測系統成為一體，能夠滿足橋梁的安全監測的需要。

風力及結構健康監測系統是我們工程人員熟知的監測項目，這種系統適合橋梁的安全監測，我們基于模態綜合分析理論,在推導復雜車輛模型剛度、阻尼矩陣和建立車橋系統風荷載模型的基礎上,可以根據北京達卡科技有限公司提供的風速風向橋梁健康監測子系統全面考慮動力風載效應的車橋系統動力響應分析方法,結合橋例對強風環境下的斜拉橋車橋系統的動力響應進行了分析研究。從數據分析得知:強風下橋梁豎向位移響應受風載影響顯著,橫向位移響應主要由風荷載控制;低風速下橋梁的振動加速度響應受風荷載影響較大;風荷載引發的橋梁振動對車輛豎向位移和加速度響應影響較大,橫向響應由風載和橋梁響應控制,風載對車橋系統動力響應影響明顯。
目前中國大部分大跨斜拉橋多用于跨越大江大河甚至海峽,且多處在颶風和高風速多發區域,強大的風荷載激發的橋梁振動對過橋車輛的安全性構成威脅,在災害天氣中限制過橋車速和必要時關閉大橋是保證交通安全暢通的重要措施。

北京達卡科技有限公司向國內橋梁專家以及業主單位推薦風速風向橋梁健康監測子系統LC-2FB風速報警儀：

一、概述
本儀器是根據建設部發布的《塔機設計規范標準JB9462—88》技術要求4.1.2.1條“在起重機的最大安裝高度工作時，風速不大于20m/s。整體架設爬升或頂升操作風速不大于13m/s。”和4.5.6條“對臂架根部全交點超過50m的起重機應在頂部裝設風速儀。”的要求設計制造的。它的特點是儀器體積小，重量輕，安裝使用方便，風速測量準確，數字顯示直觀清晰。該儀器主要與大中型建筑塔機配套使用，并廣泛使用于港務、鐵路運輸、起重機和高層建筑清潔玻璃門窗的吊籃以及客運架空索道纜車上，足塔機、起重機和吊籃及索道纜車等操作員操作安全保障不可少的儀器設備。
本儀器可為操作員提供風速指示和極限風速報警信號（當風速達到或超出設定的極限風速時會發出短促蜂鳴聲及紅燈閃爍，以告誡操作人員及時防范或停止工作，從而保障人身安全，避免發生事故和財產損失。）同時，該儀器可用于其他業務測量風速之用。
PC-2FB風速報警儀是在市場經濟和電子技術迅猛發展的條件下，根據中外用戶的要求研制的,它具有設置新穎、美觀、大方、使用更加方便等優點。
二、技術性能指標
01.起動風速 ：<0.4m/s
02.測量范圍 ：0.1～30m/s
03.分辨率 ：0.1m/s
04.測量精度 ：±（0.4+2%×實際風速）
05.采樣時間 ：2秒（自動循環采樣）
06.顯示 ：液晶數字直接顯示風速值（m/s）
07.報警方式 ：短促的蜂鳴聲及紅燈閃爍
08.報警風級 ：設7級、6級、4級或根據用戶需要設定
09.電源 ：220V 50Hz 交流電
10.主機尺寸 ：17.0cm×14.5cm×6.7cm
11.使用環境 ：主機：
　 溫度：-10～50℃；
　 濕度：20%～90%RH；
　 探頭：-22℃～＋50℃，可在風雨中使用。
三、工作原理
采樣單片計算機作中央控制器，傳感器為三杯式風杯。風杯轉動時，產生光電脈沖，計算機對光電脈沖進行數據處理，將結果在顯示屏上顯示。顯示數據即為當時所測得的實際風速，當風速達到或超過設定的報警風速時，儀器會發出報警信號提醒操作人員采取相應措施。
四、儀器安裝及使用
1.將傳感器牢固安裝在操作室、吊欄附近的金屬架或設備專用支架上并保持垂直。
2.將主機安放在工作室（或操作室）內。
3.將傳感器電纜引入室內，插頭插入主機的插座內，電纜要求扎牢，避免在空中飄蕩。
4.將主機電源插頭插入交流220V電源插座內。
5.儀器右邊上設有風力等級和報警燈（風力等級燈是綠色，報警燈為紅色），中間設有風力等級“設置”鍵。下部設有“電源開關”。使用時，首先將電源開關撥向“ON”，當打開電源開關時，報警燈即被點亮，并發出蜂鳴聲，同時燈亮4級指示燈，在顯示屏上顯示4級風的風速值（6.7m/s），瞬間復位0.0，開始測量實際風速。當風速達6.7m/s時，報警燈被點亮，并發出鳴叫聲。在儀器正常工作狀態中，如要切換風級時，只需按“設置”鍵，所需風力等級燈即被點亮。顯示屏上不再顯示風級報警量值。一般吊欄上使用4級風報警擋，塔吊上使用6級風報警擋，索道纜車使用7級風報警擋。請用戶注意選擇。
6.儀器設有照明燈，當夜晚或光線較暗時以增加顯示數字的清晰度。
五、注意事項
1.儀器的傳感器應輕拿輕放，防止跌落或劇烈撞擊。
2.不得隨意松動傳感器的螺絲與打開上頂帽或擰松十字保護環等，以免測量不準確或損壞。
3.不得觸碰或擰動轉杯，防止因變形、移位等改變性能致使測量數值不準。
4.使用時，插頭要插到位。用后將傳感器拆下，妥善保管。
風力(風速)等級表

風
力
等
級
名 稱
陸 地 上 地 物 特 征
相當于平地十米高處的
風速(米/秒)

范 圍
平 均

0
無 風
靜，煙直上。
0.0—0.2
0

1
軟 風
煙能表示風向,樹葉略有搖動。
0.3—1.5
1

2
輕 風
人面感覺有風，樹葉有微響，旗子開始飄動，高的草開始搖動。
1.6—3.3
2

3
微 風
樹葉及小枝搖動不息，旗子展開，高的草搖動不息。
3.4—5.4
4

4
和 風
能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動搖，高的草呈波浪起伏。
5.5—7.9
7

5
清勁風
有葉的小樹搖擺，內陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯。
8.0—10.7
9

6
強 風
大樹枝搖動，電線呼呼有聲，撐傘困難，高的草不時傾伏于地。
10.8—13.8
12

7
疾 風
全樹搖動，大樹枝彎下來，迎風步行感覺不便。
13.9—17.1
16

8
大 風
可折毀小樹枝，人迎風前行感覺阻力很大。
17.2—20.7
19

9
烈 風
草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷。
20.8—24.4
23

10
狂 風
樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞。
24.5—28.4
26

11
暴 風
大樹可被吹倒，一般建筑物遭嚴重破壞。
28.5—32.6
31

12
颶 風
陸上少見，其摧毀力極大。
>32.6
>33


注：本機設定的報警風速等級的始鳴風速是：4級為6.7m/s 6級為12.3m/s 7級為15.5m/s