无线桥梁监控和物联网

桥梁是任何公路或铁路网络的重要组成部分，因此是需要照顾的非常重要的资产。桥梁突然倒塌，毫无征兆，后果可能是悲惨的。这就导致了不断监测桥梁健康状况的必要性。

监控桥梁的必要性

人工检查桥梁需要花费大量的金钱和人力，并且需要设备来测量结构的健康状况。加速度计、应变计和其他设备被设计用于安装在桥梁上，以持续监测结构的稳固性，并对即将发生的灾难发出警告。最新的设备使用超声波或涡流，每座桥梁都需要根据其建造材料配备特定的监测设备。承载更重载荷的桥梁，以及承载发动机和其他可以传递大量振动的设备的桥梁，这些桥梁需要与传统公路桥不同的监测。还有一些桥梁可以承载气体或液体管道，尽管这些桥梁上的恒定负载可能会带来较少的问题。桥梁可能会老化，桥梁所用的材料可能会变质，这可能进一步导致需要不同的技术来监测桥梁的健康状况。

图片来源:维基百科:桥梁修复

在桥梁的所有薄弱环节，尤其是柱上，都必须安装传感器，以便不断地评估各个构件的状况。在施工阶段安装这种传感器是最便宜的监测手段。施工后安装的传感器可能更难安装，而且可能永远不会安装在真正关键的位置。一旦安装了这些传感器，就需要不断监测并与以前的读数进行比较。高速公路和桥梁所在的其他地方的距离使有效的监测依赖于访问，而距离本身使访问变得困难。人们发现有必要记录每个桥址的当地天气和污染情况，因为这可能会对桥梁产生影响。

无线桥梁监控和物联网

现在，技术已经开始发挥作用，工程师们已经找到了将桥上所有传感器连接到一个公共记录设备的方法。然后将其连接到一个集中监测站，该监测站通过互联网接收来自传感器的所有数据。“物联网”(IoT)是未来互联网的一个概念，当包括无线桥接显示器在内的每件物品都能连接网络时，就会出现这种情况。

然而，对于这些连接的记录和传输设备来说，一个问题是所需的功率。电池的使用意味着另一种持续的维护。这里又一次出现了利用太阳能为电池充电的技术。科学家们甚至开发了一种设备，可以利用交通引起的桥梁振动为传感器和记录设备提供动力。

越来越多地使用广域网(WAN)使传感器能够连接到集中的数据收集，从而能够有效地监测提供这种传感器的桥梁。每个桥上的传感器首先连接到一个数据收集点。这种连接也可以是有线的或无线的，尽管有线的连接需要对进行连接的电缆进行额外的维护工作。低功耗无线和数据收集能力正在开发中，可以使用电池或其他本地电源，并可以运行数年。然后，从中央数据收集单元，传感器上的数据通过互联网发送到监测机构。

这种集中收集数据的另一个主要优势是，这些数据使工程师能够有一个来自各种桥梁的数据库，可以进一步分析。它使他们能够设定性能标准，然后将其输入数据库，当检测到桥梁的压力水平超过可接受的标准时，数据库就会自动发出信号。这就激活了维修团队来关注处于压力下的桥梁，并进行任何维修或修改。它还使维护工程师能够预测事件并启动预防性维护程序，从长远来看，这些程序的成本要低得多。从这种无线桥梁监测中收集的数据也有助于为未来考虑安全问题的桥梁设计建立基线。这可以极大地增加使用公众的信心，当他们在全国各地旅行时穿过无数的桥梁。

参考文献

物联网战略路线图(PDF)