不同規模橋梁監測系統採集硬體選型—— 高性價比解決方案

2021-02-16 土木醫生網

     根據實際監測需求，建立橋梁安全監測預警系統的規模不一，主要有微小型、中小型、大中型、特大型四大類，針對不同的監測規模，宜設計選擇合適的硬體採集模塊。

微小型橋梁監測系統的主要特點有：

（1）橋梁跨度不大，測點較少，分布在有限的幾個特徵斷面上；

（2）監測內容主要為靜態數據，如應力、線形、伸縮縫位移等；

（3）現場條件較差，無電力供應、無網絡接入；

（4）費用預算較少，對成本比較敏感。

針對上述應用環境，要求監測系統滿足以下要求：

（1）成本低，設備性價比高；

（2）種類齊全，滿足多樣化參量監測需求；

（3） 自身可解決供電和無線傳輸的需求；

（4） 可實現靈活配置，協議要簡明統一。

基於以上要求，微小型橋梁監測硬體系統解決方案如下

序號

設備名稱

型號

可接入信號類型

通路

電力解決方案

通信解決方案

1

通用信號採集模塊

FB-ACT4218

4-2mA/0-5V

8

鋰電池/太陽能

GPRS無線

2

振動索力採集模塊

FB-ACT4228

電磁式/ICP/力平衡/電容式/加速度計

8

鋰電池/太陽能

GPRS無線

3

振弦應變採集模塊

FB-ACT4238

振弦應變計

8

鋰電池/太陽能

GPRS無線

4

電阻應變採集模塊

FB-ACT4248

電阻應變片

8

鋰電池/太陽能

GPRS無線

註：1、以上解決方案均提供硬體定製化服務。

2、以上解決方案均提供雲端存儲、無線傳輸和軟體展示定製化服務。

3、振動索力採集模塊採樣頻率最大50Hz/CH ，其餘設備均為靜態採集，1Hz/CH。

中小型橋梁監測系統的主要特點有：

（1）斷面較少，測點較多，且比較集中；

（2）監測內容既有靜態數據又有動態數據，如線形、索力、振動等；

（3）現場條件不確定，一般會有電力供應，網絡接入無法預期；

（4）通常情況下會有工控機等採集站作為採集控制中心。

針對上述應用環境，要求監測系統滿足以下要求：

（1） 種類齊全，滿足多樣化參量監測需求；

（2）自身可解決無線傳輸的需求；

（3）模塊化配置，系統架構簡單；

（4）採集軟體簡單方便，可配置性較強。

基於以上要求，中小型橋梁監測硬體系統解決方案如下

序號

設備名稱

型號

可接入信號類型

通路

電源方案

通信方案

1

綜合數據採集儀

FB-SCA-16

4-20mA/0-5V、電磁式/ICP/力平衡/電容/壓阻式加速度計、應變片

16

市電/太陽能

乙太網/4G  

註：1、以上解決方案提供硬體模塊化定製服務。

大中型橋梁監測系統的主要特點有：

（1） 斷面和測點多，且布設分散，適合分布式採集；

（2）監測種類齊全，信號類型豐富；

（3） 現場條件較好，電力供應和網絡接入都比較方便；

（4）費用預算較充足，對成本敏感度不高。

針對上述應用環境，要求監測系統滿足以下要求：

（1）按斷面和相近斷面配置一個模塊，通道數適中；

（2）組網方便，適合進行分布式採集；

（3） 模塊化配置，系統架構簡單、協議統一；

（4）種類齊全，滿足多樣化參量監測需求；

（5） 硬體成本適中，參數配置方便，軟體可配置性較強。

基於以上要求，大中型橋梁監測硬體系統解決方案如下

序號

設備名稱

型號

可接入信號類型

通路

電源方案

通信方案

1

通用信號採集模塊

FB-ACT1218

4-2mA/0-5V

4

POE/直流電

乙太網/4G

2

振動索力採集模塊

FB-ACT1228

電磁式/ICP/力平衡/電容式/加速度計

4

POE/直流電

乙太網/4G

3

振弦應變採集模塊

FB-ACT1238

振弦應變計

4

POE/直流電

乙太網/4G

4

電阻應變採集模塊

FB-ACT1248

電阻應變片

4

POE/直流電

乙太網/4G

註：1、以上解決方案均提供硬體定製化服務。

 

未來橋科技提供不同規模不同類型的橋梁監測系統硬體解決方案，從微小型到中大型監測系統均由相對應的設備及方案進行技術支持，相較於其它廠商具有如下優勢：

（1）產品種類豐富，提供一站式解決方案；

（2）產品提供定製化、模塊化配置及貼牌服務；

（3） 運行穩定可靠，專為長期連續監測應用環境研製；

（4）簡單的系統架構、統一的通信協議；

（5）接口豐富，擴展功能配置方便靈活；

（6）成本低，產品性價比高。

附—橋梁監測硬體採集產品手冊（未來橋科技FB系列）

產品定位：對眾多中小跨徑橋梁和病險橋梁的關鍵部位和參數進行先進的監測預警，開發性價比高的簡單實用型監測系列產品，產品也適用於大型監測系統的分布式模塊。監測產品均與知物雲平臺兼容，並在多個項目上進行了應用。

監測雲箱系列

監測雲箱模塊指標：

（1）無線振弦信號監測儀

高性價比的振弦信號監測儀，兼容基康、金碼等多家傳感器（可定製），可實現結構應力、裂縫等振弦信號的遠程監測和荷載試驗應力測試。

1、 主要技術指標：

通道數：8 ，可擴展至16通道

頻率精度： ±0 .05Hz

溫度精度： 0.1℃

頻率解析度：0.01Hz

溫度解析度： 0.03℃

每通道測量時間：＜2秒

Ø 工作模式：主機、自動輸出和從機（默認）

Ø  無線傳輸： GPRS/RF/Zigbee無線（選配）

2、  產品優勢：

市場上相似產品為北京基康的Micro自動採集單元、長沙金碼等廠家的分布式模塊，主要技術指標對比如下表所示。

本產品與市場通用模塊技術對比表

技術特點

FB-ACT4238

市場上模塊（基康、金碼等）

工作模式

主機、自動輸出、從機

從機

測量方式

模塊全部通道測量和單通道測量

單通道測量

太陽能接入

支持直接接入，無需控制器

不支持

傳感器接入

兼容基康、金碼等多家傳感器（可定製）

只支持自己生產的傳感器

無線傳輸

GPRS/RF/Zigbee（選配）

無

從上表可以看出，相比較於市場上同類產品，本產品在傳感器布設、斷面設置、成本控制、功能定製方面有明顯優勢。

（2）無線靜態監測儀

無線靜態監測儀可應用於橋梁小規模多種靜態信號的同時監測，如撓度、梁端位移、風速風向、溫溼度、傾角、lvdt位移計、拉繩位移計等。

1、  主要技術指標：

Ø  無線傳輸：GPRS/RF/Zigbee無線（選配）

2、  產品優勢：

本產品與市場通用模塊技術對比表

技術特點

FB-ACT4218

市場上模塊（研華、泓格等）

A/D解析度

24bits

16bits

採樣精度

電流≤±0.1%，電壓≤±0.05%

電流≤±0.2%，電壓≤±0.1%

工作模式

主機、自動輸出、從機

從機

對外電源激勵

每通道 24Vdc/50mA  max

無

Flash存儲

片內存儲（選配）

無

無線傳輸

GPRS/RF/Zigbee（選配）

無

內置電池

10AH@ 12V（選配）

無

防護等級

IP65

IP30

通信協議

標準Modbus

自定義

安裝方式

直接安裝，無需保護箱

需保護箱、信號接口板等安裝

本產品在解析度、採集精度、對外部傳感器供電、無需保護箱、功能定製方面有明顯優勢。

（3）動應變監測儀

動應變監測儀，提高了系統的穩定性，並降低了系統總成本。

1、 主要技術指標：

Ø  通道數：16路

Ø 解析度：24bits

設備上電後自動識別插槽地址，自動識別輸入信號類型。

Ø  通訊接口：網口

電源要求：220VAC，＜50W

工作溫度：-30-+70℃

應變測量：

量    程：±5000με

精   度：±0.5%FS±0.5με

非線性度：0.1%F.S

頻率範圍：0-2KHz

平衡方式：自動，平衡範圍：±5000με

應變片阻值：120Ω、350Ω

橋路接法：全橋、半橋、1/4橋

導線電阻自動測量、修正

零點漂移：±0.1με/℃；±0.5με/24h

靈敏度變化：±0.05%/℃；±0.3%/24h

2、  產品優勢：

本產品在採集精度、成本控制、配置靈活性、長期可靠穩定使用性、故障診斷與排除、功能定製方面有明顯優勢。

採集硬體應用案例照片


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