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基于无线传感网的桥隧结构智能监测系统

企业简称:源清慧虹

成立时间:2013-12-23

参选理由:

与国内外的大型桥隧结构监测系统相比,本系统最为本质的区别是全部采用无线智能传感器,以无线传感网方式组成监测网络,并结合云平台进行数据分析,而非基于传统传感器、模拟信号线缆、采集仪、滤波器和工控机的方式。全部采用无线智能传感器并结合云平台的集成方式,目前在国内外均并不常见,代表了监测需求小型化、灵活通讯、智能传感器的先进方向,代表了需要易懂易用、贴近管养实务的数据分析处理的趋势, 并具有显著的建设和运维成本优势,具有极为突出的建设速度优势。

本技术适用于包括桥梁和隧道等基础设施结构安全监测/检测,并已拓展到风电机组、地铁、涵洞等其他基础设施结构安全的监测/检测,取得了显著效果,能够准确预警索力异常、索塔倾斜、船舶撞击、风雨振病害和台风期、桥梁桥墩振动、轨道路基振动等基础设施结构异常。本技术适用于各种极端环境,由于基础设施传感器测点通常需要部署在恶劣环境中,规模较大,难以更换,且通常情况下只能通过有限容量的电池进行供电,因此无线传感器网络的低功耗、长寿命技术极其关键,而本技术成功地解决了这一难题。例如,已被应用于黑龙江佳木斯乌苏大桥(高寒)、马尔代夫中马友谊大桥(高热)、莫桑比克马普托大桥(高湿)、四川两河口水电站(高海拔)、泉州湾跨海大桥(高盐雾、海洋)、山西朔州输电网(复杂电磁环境)等多处极端环境基础设施结构安全的监测/检测。

综上所述,本技术在基础设施结构安全监测/检测领域具有很强的技术优势和广阔的应用前景。

案例介绍:

本方案涉及的成果分为三个主要部分,分别是桥隧结构安全智能监测平台,无线智能传感器及数据采集装置,桥隧结构状态数据分析评估云平台。

桥隧结构安全智能监测平台结合对现有桥隧结构监测产品的考察、对比,基于无线传感器进行纯无线、高度集成、小型化、低功耗、智能化的桥隧结构监测技术创新,其本质为全新的、体系性质的升级替代。
其原理是减少中间设备和线缆,从而简化系统集成。

无线智能传感器及数据采集装置通过对比现有桥隧结构监测中的传统有线方式和改良无线方式,选取传感器作为突破点,确立研发具有应用替代意义无线智能传感器的思路。
其原理是补足无线传感网用于桥隧结构监测的基础性技术(如:时间同步、低功耗),开发高度集成的、小型化的无线智能传感器和采集装置。
现有的桥隧结构安全智能监测平台较大比例仍处于“一座桥梁对应一套独立数据系统”和“一座隧道对应一套独立数据系统”的现状,比较注重数据的呈现、阈值监测,但在海量数据究竟有何意义、应如何对应管养等方面,还急需改善,需要提供管养人员可快速参考的结论。
在现实中,一般多见为桥梁和隧道专家根据检测数据结果进行桥隧结构状态研判。根据这一事实,桥隧结构状态数据分析评估云平台研发具备自学习能力的智能分析机制,以实现实时、自动、连续的桥梁和隧道结构状态评估,为管养人员决策提供有力支持。
其原理是用智能分析方法将海量监测数据转化为易懂易用的桥隧结构状态评级和风险概率。



企业介绍:

北京源清慧虹信息科技有限公司是源自清华大学的国家级高新技术企业,专注于基础设施安全监测领域。

核心团队由清华大学及国内外知名院校电子、计算机、土木工程领域的专家、教授组成。首席科学家杨华中是教育部特聘长江学者、IEEE Fellow、国务院政府特殊津贴享受专家、清华大学教授、博士生导师;清华大学副研究员王鹏军博士任公司CEO。依托清华大学电子系团队在10余年内完成的多项国家自然科学基金、863计划和科技部重大专项等关键技术成果,在清华控股多个基金及国家财政部中小企业创新基金的支持下快速发展。

源清慧虹目前拥有相关自主知识产权80余项,掌握无线传感器网络、云服务、可视化等核心技术,提供包含先进智能传感器、行业级云服务在内的基础设施监测整体解决方案,整体技术走在全球领先行列。已经广泛应用于交通、市政、轨道、电力、水利等行业数百个项目,成功斩获教育部科学技术一等奖、中国公路学会一等奖、纽伦堡国际发明展金奖、国家发明协会“发明创业奖·项目奖” 金奖等荣誉,并入选交通运输部科技司2020年度交通运输重大科技创新成果库(科技成果推广项目),被列为住建部科技示范工程项目。

源清慧虹的基础设施监测技术已通过多个项目验证,2012年在无锡蓉湖大桥建成世界上第一个桥梁长期监测无线传感网,并稳定运行至今;连续6年服务于国家干线路网监测,应用于1.4万余座桥梁的日常管养;2018年建成大型物联网应用工程“智慧城市之泸州桥隧群监测系统”,应用于泸州市全市所有特殊桥梁、隧道的监测。该技术还应用到港珠澳跨海大桥、泉州湾跨海大桥、赤水河红军大桥、宜宾南溪长江大桥等诸多超级工程,同时已应用到马尔代夫(中马友谊大桥)、莫桑比克(马普托大桥)、老挝(中老铁路)等多个“一带一路”标志性工程,并已在高温、高寒、高湿、高盐雾等恶劣自然环境下得到高可靠性的验证。

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