[发明专利]城市重大交通基础设施集群监测及成套管养系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于全寿命的城市重大交通基础设施集群监测及成套管养系统。 

背景技术

诺贝尔经济学奖获得者斯蒂格利茨把我国的城市化与美国的高科技并列为影响21世纪人类发展进程的两大关键因素。激烈的城市化进程托起了我国经济的腾飞与全球最大规模的交通基础设施建设，已经建成（包括在建）一大批举世瞩目的桥梁、隧道、高架道路等城市标志性的重大交通基础设施：如杭州湾跨海大桥（世界最长的跨海大桥，36km）；苏通长江大桥（世界最大跨度的斜拉桥，1088m）；秦岭终南山隧道西安至柞水段（世界上最长的双洞高速公路隧道，单洞长18.02km）等。这些关系国计民生的基础工程或标志性工程，其投资规模和社会影响巨大，在其整个生命周期中，受环境载荷作用、疲劳、腐蚀和材料老化等不利因素的影响，结构不可避免地产生损伤积累，这对公众的安全构成了极大的威胁，甚至导致突发事件。如2007年8月1日美国明尼苏达州密西西比河的大桥发生坍塌；2009年5月17日我国株洲红旗路高架快速路倒塌；2010年3月19日我国内蒙古新旗下营隧道塌方。同时我国也是世界上自然灾害最为严重的国家之一，在各类自然灾害如地震、台风、暴雨等影响下，这些城市交通生命线工程如果遭受破坏，会引起一连串灾难性后果，导致整个城 市应急及管理系统的瘫痪。如2008年5月12日我国汶川地震中，道路与桥梁的破坏导致交通受阻，抢险救灾的物资和人员无法进入灾区，造成了巨大的人员和财产损失。因此，对这些城市重大交通基础结构实施寿命周期内的实时在线的信息化监测，并对结构安全做出实时安全评估，实现对突发事件的预警,提前采取应急处置措施，避免或减少人民生命财产损失具有重要的意义。预防性的信息化管理将是最高层次的现代城市的安全理念。结构的全寿命监控理论认为，结构监测的时间应向前延伸，对结构寿命周期的每个阶段（设计阶段-施工阶段-运营阶段-报废拆除）均应进行有效控制，特别是在事故多发阶段如施工阶段和运营阶段设置过程监控系统。目前，对在役的少量长大桥梁、隧道等结构已经开展了相关的在线监测及安全预警研究，发挥了一定的积极作用，但这些监测系统都为单一的监测系统，各系统间缺乏沟通与整合；城市具有明显的空间地域特征，监测系统的空间地域覆盖面不够，单一监测系统容易形成“信息孤岛”，无法为保障城市交通基础设施整体安全提供有效的支持；信息的利用率不足，缺乏对监测数据的分析处理，与之配套的状态反演和评估体系都不健全。所有这些都制约着城市交通基础设施的安全信息化管理的发展。 

发明内容

为了克服现有监测系统的单一性，各系统间缺乏沟通与整合、监测系统的空间地域覆盖面不够，无法为保障城市交通基础设施整体安全提供有效的支持，信息的利用率不足，缺乏对监测数据的分析处理，与之配套的状态反演和评估体系都不健全等缺点，本发明提供一种基 于全寿命的城市重大交通基础设施集群监测及成套管养系统。 

本发明采用的技术方案是： 

一种城市重大交通基础设施集群监测及成套管养系统，其特征在于：所述系统包括： 

在线监测模块，用于管理桥梁建造信息、几何信息、监测信息和分析结果全部数据，承担着数据的存贮、备份、修改、删除及查询功能； 

数据分析及处理模块，用于通过传感器模块对经过预处理的监测数据进行对比、统计分析，列表或图形化显示各种载荷和环境因素作用下的结构状态的变化，形成桥梁的健康档案； 

预警评估模块，用于依据设计文件、现场监测数据、相关的规范及标准、以往运营以及管理维护方面的信息，对结构的运营状态进行评价，分析结构的安全性、适用性及耐久性； 

决策支持模块，用于对桥梁的运营状态评价、易损性分析，为养护维修提供决策支持； 

监测系统控制管理与维护模块，对集群监测系统自身的运行状态进行监控及管理。

进一步，所述在线监测模块包括结构监测数据库、数据管理模块和数据分析模块。

进一步，所述预警评估模块包括结构状态评估和结构寿命预测。 

进一步，所述在线监测模块、数据分析及处理模块、预警评估模 块、决策支持模块以及监测系统控制管理与维护模块之间以系统集群管理平台为中心，以服务器作为后台数据库且通过城市网络和人机交互的方式相互建立通讯和联系。 

进一步，所述系统集群管理平台以城市VPN网络为平台，通过城市桥梁、城市高架、隧道分布的监测站采集相应数据，建立结构监测数据库，通过数据分析，对结构进行状态评估及寿命预测，并进行系统控制管理与维护的决策支持。