隨著過往車輛的增多，原本堅固的大橋卻事故頻發(fā)，其橋面頻繁翻修、交通問題頻發(fā)等現(xiàn)象不斷發(fā)生，令人們充分意識到，監(jiān)測大橋的“身體健康”及交通狀況已成為其日常運營過程中的重中之重。而多項安防技術(shù)在橋梁上的逐步應(yīng)用，已成為護佑大橋平安的重要手段。
文/李楠
橋梁健康監(jiān)測，延長橋梁壽命
隨著過往車輛的增多，原本堅固的大橋卻事故頻發(fā)，其橋面頻繁翻修、交通問題頻發(fā)等現(xiàn)象不斷發(fā)生。針對此種情況，必須時刻監(jiān)測橋梁主體的健康情況，及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的異常狀況，避免橋梁坍塌等事件的發(fā)生，確保安全運營。其主要包括對橋梁的靜動力監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測。
靜動力監(jiān)測
橋梁的靜動力監(jiān)測主要針對橋梁的結(jié)構(gòu)變化，用于監(jiān)測橋梁的應(yīng)變、索力及撓度等方面?！案鞣N靜動力監(jiān)測使用不同種類的傳感器進行檢測，并將所監(jiān)測到的物理量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)，供檢測人員與原始數(shù)據(jù)進行對照，以發(fā)現(xiàn)橋梁的結(jié)構(gòu)變化。”上海道橋的許俊解釋說。
其中應(yīng)變監(jiān)測主要針對橋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化，較多采用旋式應(yīng)變器，在連接數(shù)字處理后可以得到構(gòu)件疲勞應(yīng)力循環(huán)譜，穩(wěn)定性比較好，所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確；而索力主要針對斜拉橋，其橋面采用多條拉索直接拉在橋塔上，是由承壓塔、受拉索和承彎梁組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系，橋的主要承重并非上面的汽車或火車，而是其路面。而撓度主要是指橋梁在受力或受熱過大時出現(xiàn)的彎曲變形程度的度量，當(dāng)橋面溫度升高時，其會出現(xiàn)相對的彎曲變形情況，因此可采用加速度傳感器，可以記錄結(jié)構(gòu)各部件的反應(yīng)加速度，再連接到數(shù)據(jù)處理設(shè)備后，可以得到結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。
動態(tài)監(jiān)測
在臨近港口的大橋，過往車輛較多為大噸位的貨車，因此在一定范圍內(nèi)存在超載現(xiàn)象。針對此種現(xiàn)象，動力監(jiān)測可以較好地監(jiān)測到車輛的超載情況。其可以監(jiān)測橋面的動應(yīng)變及車輛通過時橋面的震動情況。動態(tài)監(jiān)測較多采用電子式應(yīng)變器，其主要優(yōu)點為速度快，一旦發(fā)生變化就可以立即感應(yīng)出來，并及時做出反應(yīng)，一般為每秒鐘測量40次，但其受溫度的變化較大。
據(jù)中咨泰克交通工程有限公司總工程師朱岳介紹，動態(tài)監(jiān)測到的信息會傳輸至后端進行24小時連續(xù)不斷的檢測分析，其可分為人工檢測和自動檢測兩種，其中人工檢測即專門的人員進行例行的循檢，而自動檢測是將橋梁專家所制定的相關(guān)信息及規(guī)則添加至系統(tǒng)中，若出現(xiàn)變化，即發(fā)生報警。
監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)筑大橋安全防護網(wǎng)
與其它領(lǐng)域相同，監(jiān)控系統(tǒng)作為大橋的配套設(shè)施，在日常的運營中起著重要的作用。其主要包括路面監(jiān)控及航道監(jiān)控兩個方面。
路面監(jiān)控
主要用于監(jiān)控大橋沿線的交通情況，包括來往車流量、車輛行駛速度、堵車、大件拋灑物等異常情況，可分為視頻監(jiān)控系統(tǒng)、交通監(jiān)測系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等。
1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要用于監(jiān)測橋面的交通情況。據(jù)上海安防電子有限公司總經(jīng)理蔣達先介紹，大橋沿線每隔一定距離就會安裝一個攝像機，工作人員可以在遠端進行控制，此類攝像機主要用于對路面過往車輛、行人的情況進行監(jiān)視。而在小距離范圍內(nèi)，也可安裝直接定焦的高速球機進行車牌識別。
據(jù)深圳諾龍實業(yè)有限公司市場總監(jiān)鐘暉介紹，由于橋梁的周圍環(huán)境較惡劣，所選用的攝像機一般要具備“三防”特性，即防水、防雷、防塵，內(nèi)置恒溫裝置以適應(yīng)室外惡劣環(huán)境，并可進行全天候工作。
而除了監(jiān)控交通狀況外，在橋梁上相對比較重要的部位也會安裝一些攝像機，用于監(jiān)控橋面上的治安狀況，即治安監(jiān)控系統(tǒng)。而在大橋沿線一般都安裝廣播系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)違法停車時，會進行廣播令其停止，或在出現(xiàn)爆炸物或車禍等情況時，路面交警會及時出警進行處理。
2、交通監(jiān)測系統(tǒng)
所謂的交通監(jiān)測系統(tǒng)即采用車輛檢測器，其基于電磁感應(yīng)原理可以獲得當(dāng)前監(jiān)控路面交通流量、占有率、速度等數(shù)據(jù)，以此判斷道路阻塞情況，并利用外場信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)出警告信息。深圳市諾龍實業(yè)有限公司工程師賀建波介紹說：“大橋上的車輛行駛速度限定為80公里/小時，采用車輛檢測器可方便地檢測到大橋上車輛行駛的速度，其通常在橋面每隔1公里或2公里處進行安裝。”
3、氣象監(jiān)測系統(tǒng)
在大橋上安裝一套氣象監(jiān)測系統(tǒng)，可以用來測量大橋沿線的溫濕度、能見度以及風(fēng)速等信息，為此需安裝相應(yīng)的溫濕度計、風(fēng)速儀等設(shè)備。針對這種情況，深圳諾龍賀建波這樣解釋，通過這些儀器，可以實時檢測出大橋周邊的環(huán)境情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)雨雪等惡劣天氣時，可以在沿線的可變情報板上進行提示，或在大橋入口處顯示阻止通行的信息。以橋面結(jié)冰為例，大型可變情報板上將顯示“路面冰凍，大橋封閉”，全橋范圍車道控制標(biāo)志相應(yīng)顯示“×”。
航道監(jiān)控
眾所周知，大橋橋區(qū)通航密度高，來往船只不斷，船舶噸位大，經(jīng)常會發(fā)生船撞橋墩事故。據(jù)上海安防電子蔣達先介紹，大橋防撞除了在橋體本身設(shè)置防撞攔截設(shè)施外，在主航道也需安裝專門針對船只的監(jiān)控攝像機，對來往船只的行駛情況進行實時監(jiān)控，最大限度地降低船舶與橋墩碰撞的幾率。中咨泰克朱岳接著解釋說：“在大橋橋底劃定一個虛擬的區(qū)域范圍，同時對航道情況進行連續(xù)不間斷的錄像，當(dāng)發(fā)現(xiàn)船只過高或偏離航道時，進行報警并及時做出決策?！?
用于航道監(jiān)控的攝像機通常安裝在兩個主橋墩上，多采用遠距離、大變焦鏡頭（20倍或30倍），且整個航道主要采用人力觀察，攝像機可以在遠端進行操作，且要配備紅外燈，在有霧的情況下還可配備成像雷達，其對障礙物成像較好，由于船只行駛速度較慢，較適用于對船只的監(jiān)測。
工程特點
施工過程多難點
據(jù)武漢金睛科技開發(fā)有限公司總經(jīng)理羅忠楠介紹，為了避免所采集到的視頻出現(xiàn)晃動情況，除了安裝云臺之外，攝像機的底座也要非常牢固，可在底座與攝像機間安裝橡皮墊來減輕晃動量；另外，支撐攝像機的力桿也要足夠牢固。
另外，由于震動的原因，管線敷設(shè)也是有一定要求的。在線路敷設(shè)時要采用多段螺紋鋼管進行連接，而在連接段也要采用2根以上的螺絲釘進行固定，這樣可以盡量減少震動對線路的摩擦。而由于常年要經(jīng)受汽車尾氣、海風(fēng)的侵蝕，管線的老化程度也比較高，因此其的密封性要好，固定卡子的密度也要相對較大。
VTS、AIS系統(tǒng)，建橋護橋功不可沒
所謂VTS、AIS系統(tǒng)即船舶交通管理系統(tǒng)與船舶自動識別系統(tǒng)，這兩者為全天候船舶電子導(dǎo)航系統(tǒng)，利用其可及時發(fā)現(xiàn)駛?cè)胛ｋU區(qū)域的船舶，并提前制止橋損事故發(fā)生。
據(jù)廈門某工程商介紹，在大橋周圍水域，可劃定橋區(qū)警戒水域和核心施工水域，設(shè)置船舶上下行航路，實現(xiàn)VTS監(jiān)控與現(xiàn)場巡邏艇巡航相結(jié)合。利用VTS系統(tǒng)為臨時占航道錨泊船舶設(shè)置安全警戒水域，及時將闖入警戒水域情況通報給錨泊船舶，與中國海上搜救中心聯(lián)網(wǎng)的移動和固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)、GPRS車船全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)等，24小時立體監(jiān)護大橋水域，防止船舶駛近大橋橋墩等危險區(qū)域。
智能分析，及時報警
由于大橋上通行車輛較多，前端所采集的視頻信息量較大，而監(jiān)控中心往往存在監(jiān)看人員不足的情況。針對這種情況，可以在后端加上智能分析模塊，并設(shè)定相關(guān)規(guī)則，在發(fā)現(xiàn)非法停車、拋灑物等異常情況時聯(lián)動報警，并自動切換至異常畫面，此種做法可大大減少人工成本，提高工作效率。但由于此項技術(shù)起步稍晚，仍處于發(fā)展之中，對環(huán)境等因素要求較高，因此在一定情況下會存在誤報、漏報等現(xiàn)象。
無線傳輸方式逐步使用
大橋上的傳輸方式多采用傳統(tǒng)的“光端機+線纜”的方式，此種方式可以保證圖像的清晰度，并將采集到的視頻圖像實時傳輸至后端。但在部分大橋上，已經(jīng)開始采用CDMA、GPRS、GSM等無線傳輸方式，傳輸速度迅速，單路帶寬可達到500kb-1M的傳輸速率。此種方式雖可省略傳輸器材的費用，但所傳視頻清晰度不夠，傳輸效果相對較差?？刹捎迷谥苯拥谋O(jiān)控中心采用光端機的傳輸方式，而在二、三級平臺可以采用無線傳輸方式。
建成后維護需注意
當(dāng)系統(tǒng)建設(shè)之后，工程方會有一個兩年的責(zé)任期，在這期間系統(tǒng)所出的問題均由其進行維護。武漢金睛羅忠楠指出，目前系統(tǒng)維護是一個比較大的問題，雖在過了責(zé)任期之后甲方可與工程商簽定合約進行有償維護，但目前大多數(shù)甲方并無此種意識，且多數(shù)投資資金僅包括設(shè)備費及安裝費，卻并不包括維護費，因此，在系統(tǒng)建成之后，如果缺乏專業(yè)的技術(shù)維護人員，會加速設(shè)備的老化程度，縮短設(shè)備的使用壽命和年限。
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