监测系统设备信息.docx

1 平台总体设计1.1 监（检）测项目1.1.1 监测布点表 11 监测布点一览表监测项目传感器类型测点数量采样频率环境风荷载风速风向仪21Hz环境温湿度大气温湿度计31分钟/次结构应力应变计10220Hz结构温度温度传感器211分钟/次斜拉索索力加速度索力计201分钟/次动力特性单向加速度计1950Hz地震地震传感器150Hz交通荷载动态称重2实时塔顶及主梁位移GPS510Hz顺桥向变位位移计121Hz视频监控摄像头10实时路面结冰路面状况遥感传感器21分钟/次2 平台硬件2.1 传感器系统2.1.1 环境风荷载监测设备——风速风向仪机械式风速仪的设备技术指标如下表所示表 21 机械式风速仪技术指标项目技术指标风速测量范围0~100m/s精度±0.3m/s风向测量范围0~360°精确度±2°2.1.2 环境温湿度监测设备——环境温湿度计环境温湿度计的技术指标如下表所示表 22 环境温湿度计技术指标项目技术指标空气相对湿度测量范围0-100 %RH精度±1.5 %RH操作温度-40℃～60℃空气温度测量范围-50℃至50℃精度±0.3 °C操作温度-40℃～60℃2.1.3 结构应力应变监测设备——光纤光栅应变计光纤光栅应变计的技术指标如下表所示。

表 23 光纤光栅应变计技术指标项目技术指标测量范围±1500με精度±3με分辨率±1με波长范围1525nm～1565nm适宜温度范围-40℃～＋80℃2.1.4 结构温度监测设备——光纤光栅温度计光纤光栅温度计的技术指标如下表所示表 24 光纤光栅温度计技术指标项目技术指标测量范围-40℃～＋120℃分辨率0.1℃精度±0.5℃2.1.5 结构动力特性监测设备——加速度计加速度计的技术指标如下表所示表 25 加速度计技术指标项目技术指标量程范围±2g频率响应DC-120 Hz动态范围> 120dB灵 敏 度2.5V/g～90V/g工作温度-20℃ - +45 ℃2.1.6 交通荷载监测设备——动态称重系统动态称重系统的技术指标如下表所示表 26 动态称重系统技术指标项目技术指标承重范围30T/轴速度范围5～180公里/小时称重精度<7%（车速25～180公里/小时），95%以上可信度可分类车型交通部颁布的标准车型2.1.7 斜拉索索力监测设备——索力计索力计的技术指标如下表所示表 27 索力计技术指标项目技术指标测量范围±2g~±5g分辨率0.002g频率响应0.05~400Hz非线性度≤2%FS使用温度-25℃～＋65℃2.1.8 塔顶与主梁位移监测设备——GPSGPS的技术指标如下表所示。

表 28 GPS技术指标项目技术指标精度静态基线：3mm+0.5ppm快速静态基线：5mm+0.5ppm动态点位水平：10mm+1ppm动态点位竖向：20mm+1ppm初始化时间8秒定位速度10Hz时间延迟0.03秒工作环境温度：-40℃～+75℃湿度：100％RH输出1电源输入端口，3串口，1终端口，1天线接口2.1.9 地震监测设备——地震仪地震仪采用三向加速度计，技术指标如下表所示表 29 加速度计技术指标项目技术指标量程范围±2g频率响应DC-120 Hz动态范围> 120dB灵 敏 度2.5V/g～90V/g工作温度-20℃ - +45 ℃2.1.10 顺桥向位移监测设备——光纤光栅位移计光纤光栅位移计的技术指标如下表所示表 210 光纤光栅位移计技术指标项目技术指标测量范围0~1000mm（定制）线性度≤±1%工作温度-40℃～＋80℃2.1.11 交通监控设备——摄像机摄像机的技术指标如下表所示表 11 摄像机技术指标项目技术指标清晰度高清控制度可控2.1.12 路面结冰监测设备——路面状况传感器路面状况传感器的技术指标如下表所示表 212 路面状况传感器技术指标项目技术指标水层厚度0~2mm冰层厚度0~2mm雪厚度0~10mm2.2 数据采集与传输系统2.2.1 数据采集系统2.2.1.1 监测数据采集在外场设立2个采集工作站，用于采集外场的传感器数据。

传感器系统的信号有电压信号、485信号和其它数字或模拟信号，考虑到动态称重、光纤光栅传感器以及路面结冰的特殊性和专业性，在本方案中将针对不同类型的传感器采用两种数据采集模式图 21 监测数据采集拓扑图如上图所示，本系统中采用两种采集模式：1） 采集模式一——常规模拟信号采集模式常规模拟信号采集模式使用PXI采集计算机，用于气象设备、加速度计、索力计的采集，即采用位于外场工作站机柜的PXI专用采集计算机采集常规的电压及串口信号，并进行本地存储及向监控中心服务器传输实时和历史数据2） 采集模式二——专用服务器采集模式专用服务器采集模式指光纤传感器采集、动态称重仪采集和路面状况传感器的采集，均通过专用服务器（放置于外场工作站机柜及监控中心机房）进行专业系统的数据采集和管理，并向监控中心服务器传输实时和历史数据专用服务器采集模式通过共享PXI的同步时钟卡的GPS时钟实现时间同步功能表 213 各传感器系统输出信号及采集模式序号传感器系统名称输出信号类型采集模式1机械式风速仪485采集模式一2温湿度计0～5VDC采集模式一3结构应变计光信号采集模式二4结构温度计光信号采集模式二5位移计光信号采集模式二6索力计0～5VDC采集模式一7单向加速度计±5VDC采集模式一8三向加速度计±5VDC采集模式一9动态称重数据采集模式二10GPS数据采集模式二11路面状况传感器数据采集模式二相关采集设备的主要技术指标如下：表 214 数据采集仪（PXI）技术指标技术指标机箱8槽数控制器CPU 2.26 GHz Intel Core 2/2G/120G高速采集卡1通道数8，分辨率24位高速采集卡2通道数32，分辨率16位表 215 光纤光栅解调仪技术指标项目技术指标波长范围C波段（1525nm~1565nm）精 度3pm分 辨 率0.1pm扫描频率1Hz~100Hz连接形式FC/APC表 216 通用信号调理设备/索力信调理技术指标项目技术指标通道数16通道电源输入AC220V电源输出DC±12V2.2.1.2 视频信号采集视频信号主要是接入附近的交换机，交换机通过环网进入视频信号中心交换机，最后进入视频服务器，进行存储、显示等。

图 22视频信号采集拓扑图2.2.2 数据传输系统健康监测数据和视频信号分别传输，各自组成独立的传输网络2.2.2.1 监测数据传输监测类传感器数据传输拓扑结构如下图所示：图 23监测数据采集与传输拓扑图整个系统由2台工业以太网交换机和1台健康监测中心交换机组成双纤自愈环网的形式构成，全网基于TCP/IP协议集，运行动态路由协议，确保传输网络的稳定、可靠系统中的任一数据采集工作站通过附近的线缆接入现场的工业以太网交换机，由交换机接入整个数据采集传输网中工作站与网络上其他任一服务器或工作站都存在2条通路可以到达，在网络上的任一处光纤断开的情况下，系统中的各工作站依然可以正常工作通信光缆将由监控中心沿引桥敷设至主桥的外场工作站，形成光纤环网并将现场监测数据传回监控中心的服务器系统监测数据可以通过Internet或者其他系统提供外部人员的访问（Internet接入及其他系统传输网络的设计不在本系统范围内）在数据传输网络中，通过VLAN划分的方式将原始数据传输系统与其它接入TCP/IP网络的系统分离，只有数据接收服务器能够直接读取到采集的原始数据，以减少过多连接对数据传输所构成的安全威胁表 217 工业以太网交换机技术指标项目技术指标指标24口+2SFP二层交换机，1对长距离GLC-LH-SM光模块电源输入AC220V表 218 监测数据中心交换机技术指标项目技术指标VLAN支持端口数24接口速率10/100/1000接口型号RJ45 10/100/1000M端口（24口）其他支持4个1000Base-FX单模或多模光纤接口；带网络管理功能2.2.2.2 视频信号传输视频信号的传输拓扑图如下所示：图 24视频信号采集与传输拓扑图外场设备利用百兆工业级节点交换机组成2个百兆自愈环网接入管理用房，其中上游侧5个交换机组成1个环网，下游侧5个交换机组成1个环网，每个环网在监控中心设立1个接入交换机，接入交换机接入视频监控的主干交换机。

表 219 节点交换机/工业接入交换机技术指标项目技术指标指标2光口，6电口带2对光模块电源输入AC220V表 220 视频监控中心交换机技术指标项目技术指标VLAN支持端口数48接口速率10/100/1000接口型号RJ45 10/100/1000M端口（48口）其他支持4个1000Base-FX单模或多模光纤接口；带网络管理功能2.2.3 辅助支持系统2.2.3.1 外场机柜外场机柜设立2处，参数如下：允许工作温度范围：-20℃～+80℃；防水，防潮，防尘，满足防护IP55工业标准；抗主要的化学腐蚀，特别是盐的腐蚀机柜内需保持25℃～30℃恒温，空调工作温度范围为-20℃～+50℃2.2.3.2 远程电源控制器由于大桥距离较远，为方便设备管理控制，需要对电源进行远程管理；同时由于机柜内设备工作环境的要求较高，必须对机柜内部的温湿度进行实施监控基于以上要求，系统必须具有相应的功能系统外场每个机柜配置1个8口远程控制器2.2.3.3 UPS不间断电源工作站机柜各自采集相应位置的监测数据，经通讯网络汇报给中心机房各工作站机柜共同承担结构健康的监测责任，所以需要为各工作站机柜里的监测设备配套一个稳定不断电的供电设计，並考虑紧急情况下断电后，设备仍可持续工作到供电回复正常。

UPS主机带温湿度传感器基于上述设计思路，对机房及各工作站机柜除提供正常配电容量及配线外，再搭配不间断电源及可供电2小时的电池容量，以确保供电万无一失其中外场机柜用电UPS选用3KVA式不间断电源，监控中心的机柜需要30KVA式不间断电源，其中监控中心的UPS不间断电源由相关单位统一提供2.2.3.4 综合。