◆ 概述

   “南京長江大橋安全監測系統”是由鐵道部立項，上海鐵路局主持，中南大學與江蘇東華測試技術有限公司參與實施的科研項目。項目中的關鍵部分——信號適調、數據采集、遠距離數據傳送及控制軟件由江蘇東華測試技術有限公司設計、生產，并完成系統現場安裝、調試。經過各方精誠合作，系統已于2004年3月完成系統聯調，進入試運行階段。經過三個月的運行，上海鐵道局、南京長江大橋管理處組織了一次專家評審，在對系統運行情況進行現場操作認證后，一致認為系統設計合理，運行可靠，可以滿足南京長江大橋安全監測的測試要求，目前一直正常運行。

◆ 系統組成

    為了滿足采樣速率和數據實時處理的要求，將信號分為三類由三臺計算機分別控制，三類信號分別是：應變類（傳感器主要有BS-8FT應變計），振動類（傳感器主要有AS-5GB加速度傳感器、941B型、891型拾振器）和位移環境類（傳感器主要有WS10型位移計以及溫度計、風速儀、地震儀等）。

    系統框圖見圖1

◆ 需要解決的主要問題和方法

   需要解決的主要問題和方法：設備運行的可靠性、被測信號的真實性和有效性(特別是識別雷擊、周邊環境等各種干擾)是本系統必須優先解決的主要問題。因此，在本系統設計的每個環節，上述問題都得到充分考慮。

   ◎考慮到測點分散，為了方便以后的維護，每個橋墩設置了一組多通道采集箱，每個采集箱負責南北各半跨測點的數據采集。為了防止傳感器輸出的小信號遠距離傳送引起的不穩定，將適調器盡可能靠近傳感器，同時置于防水盒內。為了避免列車通過時產生的振動影響其長期工作，采集箱均放在橋墩頂部。連接方法見圖2。

 ◎為了保證采集箱數據遠距離傳送的可靠性，采用了技術成熟的RS-485標準接口；為了防止擴展時，前級機箱故障對后級系統的影響，擴展采用了分別中繼，保證了1.6公里范圍內所有數據安全可靠的傳送。RS-485的傳送方式見圖3。

◎系統的供電由橋頭堡的控制室統一提供，每個橋墩又使用了一組凈化穩壓電源，保證供電的穩定可靠。

    ◎所有數據進入控制室后，經RS-485/EPP轉換器(因方案確定較早，采用了EPP并口，以后可以用1394火線口或直接使用PCI口)傳入計算機。轉換器內設置的單片機，負責控制數據采集和將數據直接傳送到計算機內存，保證了計算機的CPU有足夠的時間對信號進行預處理、存硬盤、顯示以及將有效數據傳送至上位機，實現了對數據的實時處理，避免了大量監測數據得不到妥善處理和利用，無用數據造成數據庫的堵塞。

    ◎每個橋墩都設置了參考通道，計算機實時依據參考通道的狀態對數據進行識別，剔除無效信號。

    ◎所有硬件均嚴格按通過ISO9001:2000質量管理體系認證的工藝要求組織生產，并且所有產品都在振動試驗臺上按相關標準進行了隨機振動的考驗(高效應力篩選)。上橋前，所有產品又模擬現場環境連續工作了三個月，所有試驗中發生的故障都進行了統計分析，及時解決系統的共性問題，保證了硬件的可靠性。

◆ 技術指標

1、測量點數：每臺采集箱8點，每臺計算機可控制16臺采集箱

2、供橋電壓：5V(DC)

3、每測點采樣速率：1、2、5、10、20、50、100、200（次/秒）

4、滿度值：可設 、可調

5、A/D分辨率：14位

6、系統不確定度不大于0.5％

7、使用環境：符合GB6587.1-86-Ⅱ組條件和環境

8、電源：220V±10％ 50Hz±2％

9、采集箱尺寸：可設 、可調

◆ 結論

    結論：通過“南京長江大橋安全監測系統”的研發、生產，我們積累了一定的經驗。簡單歸納如下：

1、由于監測參數和測點布置較為復雜，每座橋的狀況各不相同，因此，必須針對每座橋的實際情況設計硬件，才能保證監測系統長期運行的可靠性、被測信號的真實性和有效性。

2、由于上橋以后系統的任何調整都是非常困難的，因此，整個監測系統必須在公司內聯機工作正常，并保證有足夠的老化考核時間。

3、所有技術必須采用成熟技術，沒有得到現場充分考驗的產品不要輕易使用(特別是傳感器的形式)。

4、系統的模塊化設計對于提高系統的可維護性和可靠性都非常重要。特別是在系統局部損壞的情況下對其他測點不會有任何影響。

5、現場施工質量與系統長期可靠工作密切相關，傳感器防護措施必須一次實施到位，信號、通訊電纜必須按規范布設且固定防護措施到位。