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摘要：传统检测技术在桥梁结构检测中得到了充分的应用，但由于需要进行传输线缆的布设，往往造成工作量大、干扰因素多等诸多不便。基于无线技术的桥梁智能监测技术，在无线收发模块以及移动技术成熟之后，丰富了桥梁测试技术。无线传感测试以及无线传输等技术给桥梁检测带来了诸多方便。本文在分析基于无线传感器的智能监测技术发展历史以及无线采集系统的特点的基础上，探讨了智能无线技术在桥梁检测中的应用。
关键词：桥梁监测；智能检测；无线技术
一、基于无线技术的智能检测概述
智能检测系统一般包括传感器、无线数据传送模块、中心管理、数据收集器以及相应的软件设备共同组成，这五个模块是智能检测系统的技术核心部分，五个部分缺少任何一个都不能够实现智能检测的功能。无线传输技术应用于桥梁检测首先开始于 20 世界 90 年代中后期，完整的集成桥梁检测系统是由美国斯坦福大学研发的。在桥梁检测的无线电通信应用中，根据无线电组网方式的不同，目前主要划分成两类，一类是以局域网为基础的无线电通信桥梁检测技术，另一类是基于公用网路的无线电通信桥梁检测技术。下面我们将就这两类不同的无线电通信技术进行详细的分析。
1、以局域网为基础的无线电通信桥梁检测技术
采用局域网组网方式为基础是由桥梁检测应用的时间周期和待检桥梁规模的大小而决定的。局域网组网方式一般主要应用于各种规模，桥梁检测周期较短的各种需求。受限于局域网的实现机制和网络通信形式，这种检测技术对数据采集传感器之间的同步传输要求比较的严格。其主要的实现原理是通过设立多个无线传输模块，应用数据传输的跳传技术，通过与各个无线信号发射和收集中心与这些模块之间的协作运转，实现局域网数据的远距离数据传输，根据实际检测统计，这个传输距离一般可以超过 10 km。以局域网为基础的的无线电通信技术其主要的组成构件主要有三个部分。这三个部分分别是传感器、无线中继、无线信号收发设备。传感器是数据收集的起点和开始，通过传感器检测，将桥梁的温度、硬度等以无线信号的形式传输出去。中继器的主要作用是数据的续航，也成数据的重新发送，这是实现数据远距离传送所必不可少的设备。无线信号收发中心，这个部分是数据的收集点和发送源，因此，接口和一些相配套的软件设备都是必不可少的。
2、以公用网路为基础的无线电通信桥梁检测技术
公用网络具有稳定性、数据含量大、范围广、传送机制完善的特点。因此基于公用网路的无线电通信检测技术主要被应用与规模不是很大的各种桥梁的长期检测。因为网路的架构比较固定且覆盖的范围也较为广泛，这就省去了局域网为基础的无线电通信检测技术中需要多布无线信号收发中心的工作，而且能够检测地域分布距离较远的桥梁并不需要严格的数据传输规定。无线公用网络技术在我国已经十分的成熟了，中国三大移动通信巨头，中国电信、中国移动、中国联通都相继推出了自己比较成熟的无线公用局域网，只需要拥有账号和密码，在信号覆盖地区都能实现全天候、全区域实时的无线数据接收功能。这些功能的实现主要是基于 GPRS和 GSM 网络技术。
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二、桥梁智能检测系统结构与应用
1、数据采集与数据管理
数据采集是桥梁智能检测系统的起点，同时也是整个系统的核心部件。基于无线数据采集与数据管理的构成主要包括数据传感器，无线网络和数据管理系统三个重要部分。传输技术的桥梁智能检测的基本原理：利用数据传感器感应桥梁的各项参数形成信号数据，经由无线信号发射把这些数据传输到无线网络进行储存，然后通过数据管理进行数据的提取和处理分析。
由于桥梁检测设计的参数种类较多，传统的有线桥梁检测系统因为应用的传输网线连接各个数据采集设备的形式，这项为了实现桥梁测试点与点，面与面之间的数据远距离通信交流就需要大量的设备。传统形式的数据采集与管理就会出现许多的问题，这些问题主要表现为以下两种：第一，因为距离远、参数繁琐、设备多，大量的通信电缆是保证采集数据正常传输的一个必要条件。这种情况下会产用较多的时间和设备，投入大量的人员和资金，而且数据传输容易受外界物理条件的影响，比如空气的温度和湿度等。第二，大量的通信电缆也带来了管理的困难和通信数据可靠性差的问题，同时需要预设大量的空间以备电缆铺设使用。基于无线的桥梁检测系统在数据采集和管理端相比于传统的电缆通信桥梁检测来讲具有传输方便、占用空间小、适应性较强、自动组网方便、线损率较少、数据传输可靠性较大的优点。
2、无线传感器组网
桥梁检测系统中的传感器不仅仅包括数据采集的功能，同时它还是集传感、数据加工、传输为一体的独立系统。无线传感器组网就是把这些独立的系统单元以随机的形式随机布置，构成一个个网络节点。这些由随意布置的无线传感器节点能够实现节点与节点之间的无线通信，通过自我网络调节构成无线网络，每个节点都能够独立的对分布在其周围的桥梁环境和数据进行收集，这些数据主要包括，桥梁的温度、湿度、速度等等。无线传感器组网的应用对于桥梁检测来讲，具有其它网络无可比拟的优越性，这些优越性主要表现在以下三个方面：
（1）节点与节点之间协调运作能力较强
在无线传感器组网的过程中，系统为每个节点设置固定的全局网络中的节点地址标识，就如同互联网中的 IP 地址一样。每个节点不但能够清楚的记录自身的节点地址，还能够记录自己周围节点的地址。这样通过节点之间的相互协调运作对数据信号及通信传输进行处理，能够产生较高的协调能力。
（2）网络的拓扑结构稳定性较高
普通的无线网络的拓扑结构会随着每个节点在网络中的移动而发生不停的变化，使得网络的拓扑结构的稳定性性对较差。而无线传感器网络拓扑结构的维持主要是靠节点所具有的能量。无线传感网络拓扑结构的变化只会发生在节点能量耗尽的情况下。
（3）数据采集具有较高的灵活性
灵活性也称之为适应性和不受限制性。无线传感器网络由于不需要电缆设备支持数据的传输。
3、桥梁寿命检测
针对桥梁的检测工作可以按照检测频率和检测时间间隔长短划分为短期检测和中期检测以及长期检测。在检测工作选择无线组网类型时，应当根据检测工作的具体特点而定。基于无线通信技术的桥梁智能检测系统能够实现桥梁全寿命周期的自由灵活工作。在前面的无线智能检测技术概述中我们已经提到无线局域网形式的智能检测系统对短期桥梁检测工作具有很强的适用性。但这个过程中有两个问题需要特别注意，首先必须保证无线传感器天线之间是畅通无阻的，即天线与天线之间尽量不要出现物体的阻挡，这是因为天线之间的物体会减弱信号传递的强度，影响数据传输的距离。其次，如果传感器节点与无线电通信的收发中心相距较远时就可能导致通信传输的中断，这就需要在它们之间设置信号的中继器，使得信号通过中继器继续重新发送，以保证数据传输能够回到终端。相比较大中型桥梁的检测来讲，小规模的桥梁检测往往要求比较简单，需要的参数和测量节点都会相对较少，这样为了节省假设无线网络的工作，可以适当的考虑采用 GPRS 和 GSM 这种基于公用的无线网络模式。
结束语：
总而言之，就目前而言，国内桥梁智能检测技术的应用还在初级阶段，相信随着无线技术与桥梁检测技术结合应用的不断深入，必将带给我国桥梁检测工作极大的便利，推动桥梁工程的良性发展。
参考文献：
[1]周广东，李爱群.大跨桥粱监测无线传感网络节点布置方法研究[J].振动工程学报，2011（08）.
[2]吉林，丁华平.沈庆宏.基于无线传感器网络的桥梁结构健康监测[J].南京大学学报，2011（01）.
论文作者:裴育
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/4
标签：桥梁论文; 节点论文; 传感器论文; 数据论文; 智能论文; 检测技术论文; 无线电通信论文; 《基层建设》2016年6期论文;