无线传感技术在桥梁结构监测中的应用

罗莉琼 范绍国

摘要 随着我国现代化建设水平的不断提升，当前国家对于桥梁的结构强度、稳定性也提出了更高的要求。立足于无线传感技术的发展现状，首先介绍了桥梁结构监测系统与传感技术的特征与定义，然后介紹了无线传感技术在桥梁监测中的应用暴露出的问题，最后结合上述内容对于无线传感技术在桥梁结构监测中的应用策略进行了判断，也希望能够为我国桥梁监测系统的不断完善奠定良好的基础。

【关键词】无线传感技术 桥梁结构监测 应用策略

桥梁作为我国重要的交通运输建设环节，其安全性不但直接关乎经济的发展，更是关乎人们的生命财产安全。作为投资规模大、影响面积广的代表项目，桥梁结构的监测工作一直是施工建设过程中的重要环节。随着我国桥梁监测系统的不断发展，当前无线传感技术应用于桥梁监测也逐渐成为一个趋势，其应用于桥梁结构监测中不但可以提升监测面，降低监测误差，同时对于提升维修养护的效率并降低处理成本也具有积极的帮助。为了进一步分析无线传感技术在桥梁结构监测中的应用情况，本文首先介绍了结构监测与无线传感的概念。

1 桥梁结构监测系统与无线传感技术概述

1.1 无线传感技术

无线传感技术最初来源于美国，其是一种集低成本、高容错率以及高灵活性为一体的科学技术，该技术应用于信息的传输不但可以大大降低信息传输的成本，同时甚至可以突破时间与空间的约束，通过经验处理的方式将信息进行提前预警和判断，以此来实现无线传感技术与现代计算机的完美组合。当前无线传感技术的传感系统已经发展较为成熟，这也为桥梁结构监测系统中的有效应用创设了条件。

1.2 桥梁结构检测系统

众所周知，在桥梁的正常使用过程中，其工程结构会持续受到突发性以及累积性破坏的影响，这些影响当中，累积性破坏是指经过长年累月的积累所导致的破坏，其具有持续性的特征，往往可以进行提前判断，而突发性的结构损坏则具有一定的不可预测性，其在桥梁的损坏当中占据一定比例，并直接威胁着桥梁的安全。健康监测系统的出现不但可以时刻关注桥梁的结构稳定性，对于累积性破坏进行处理并判断，同时也可以在一定程度上对突发性损坏进行同步检测，当出现突发性事件时，系统就会通过独特的内部信息处理方式进行运算，发现符合危险标准时即可发出相应的信号，警告检测人员停止使用桥梁并进行结构检修。

目前我国大型桥梁的监测系统主要由传感系统、处理系统、监控中心等环节组成。其中传感系统主要负责各种信息的获取，而处理系统则是将收集来的各种信息进行处理、加工，并对一些危险信息进行判断，最后将上述内容传输给监控中心进行记录，并结合监测情况对下一步的工作进行部署。

2 无线传感技术在桥梁结构监测中应用的问题

2.1 技术不成熟

无线传感技术在桥梁结构监测中的应用具有一定的优势，但是其依然存在许多问题。技术不成熟的问题主要表现在无线传感技术的能源消耗优化问题方面，由于桥梁的结构监测大多需要在野外进行，而这些地区往往没有固定的能源供应，如何削减无线传感技术的能耗来提升其适应性与普遍性也就成为了行业必须解决的问题。

2.2 应用深度与规模不足

目前我国的无线传感技术在一些特殊领域的应用已经十分普遍，但是在桥梁的结构监测系统的建设当中应用规模与深度却依然较小。究其原因，一方面是由于桥梁的结构监测大多在野外进行，建设相应的配套设施具有一定的难度，另外一个方面则是由于相关领域的专业人才较少，部门对于无线技术的重视程度不够，这些因素也共同导致了目前无线传感技术的应用深度与规模稍显不足。

3 无线传感技术在桥梁结构监测中的应用

3.1 充分发挥无线结构健康监测系统的优势与特点

无线结构监测系统具有其他系统无与伦比的优势，其主要体现在以下几个方面。首先，无线结构监测系统的传感节点较传统监测系统更多，所以具有较强的组织适应性，在多变的桥梁监测环境中依然可以顺利完成监测任务。其次，电源的能源是整个网络建设的关键，调整好能量的供应与配比可以显著提升寿命。再次，传感器的节点具有体积小、成本低的特点，但是由于计算能力相对有限，所以往往需要多节点协同工作才能够最终完成该计算任务。最后就是数据的管理与处理技术是整个无线传感系统中的核心，目前我国在该技术领域的发展还不太成熟，依然需要依靠进口的方式来引进先进的技术。结合上述特点来看，我们在发展无线结构健康监测系统并应用于桥梁的结构监测活动当中时应该特别关注其区别于其他系统的优势，同时结合其劣势进行适当弥补，以此来推动技术的成熟与发展。

3.2 通过无线传感器网络时间同步来实现算法优化

无线传感器网络时间的同步工作是一种对节点进行同步处理的特殊算法，该算法在应用过程中可以将不同的节点进行同步，进而通过提出时间同步算法来进行组织运算，进而降低运算的等待时间，提升处理效率的同时也可以显著降低能耗，提升整个系统的适应性。在进行同步算法优化过程中，其可以选择三种不同的运算类型。一种是基于接受者与接受者之间的同步机制，一种是基于发送者与接受者之间的单项同步机制，最后一种则是在发送者与接受者之间的双向同步。三种同步机制在应用过程中各有所长，根据实际监测要求进行选择即可完成算法的优化。

4 总结

综上所述，随着无线传感技术的不断发展，当前其在结构健康监测活动中的应用优势也逐渐显现出来。但是由于我国的无线传感技术应用于桥梁的结构监测工作还处于相对初级的阶段，依然存在传感器的分辨率不足、可靠性有待考证的情况，同时考虑到无线加速传感器具有能耗大以及携带不方便的特点，如何在常规监测工作中优化其能源供应问题也是接下来研究的重点。本文结合无线传感技术的应用现状，分别从发挥无线传感技术优势以及实现同步算法优化等方面进行了阐述，也希望能够为行业的全面健康发展创设条件。

参考文献

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