基于Arduino橋梁全壽命質量監控云平臺的研究

王思宇

（沈陽公路工程監理有限責任公司）

1 系統平臺的構建

1.1 影響橋梁全壽命質量的主要參數

（1）水泥混合料的骨料配比、水泥量、粉煤灰量、水膠比等。

（2）水泥混合料的運輸路徑。

（3）鋼筋的抗拉強度與屈服強度。

（4）鋼筋的長期應變。

1.2 平臺的構建

針對以上的數據，我們要構建一個集數據采集、數據比較、數據無線傳輸、數據永久存儲的云平臺。

通過Arduino和Zigbee通訊協議，結合WIFI網絡模塊，使用壓力傳感器、GPS、拉力、扭力傳感器、電阻應變式傳感器采集相關關鍵數據并上傳到互聯網云平臺（如Yeelink），實現通過手機APP或者網頁遠程監測橋梁施工關鍵數據，與設計數據相對比，實現施工過程實時糾偏的作用。其中云平臺數據存儲為永久性，為今后橋梁維修保養和故障分析提供依據。

數據的采集、傳輸和存儲流程如表1所示。

表1

可以看出，該平臺從橋梁設計施工開始入手，一直到橋梁使用過程中的狀態，都可以經由不同傳感器實現數據的實時上傳和監控、報警。施工時，可以第一時間對施工過程和施工質量的關鍵數據進行監控，投入使用后，可以對橋梁鋼筋的長期應變加以監控，在鋼筋變形嚴重時及時報警，避免發生安全事故。

2 關鍵數據的采集、傳輸和存儲

2.1 數據的采集

影響橋梁質量的關鍵數據主要采集地點有四個：水泥混凝土拌和站、水泥混合料運輸途中、鋼筋檢測實驗室以及橋梁使用場合。針對這四個數據現場，我們采用了不同的傳感器來進行數據采集。

（1）水泥混凝土拌和站數據采集

這是需要采集的數據為水泥混合料的骨料配比、水泥量、粉煤灰量、水膠比，使用霍尼韋爾壓力傳感器采集數據。

（2）運輸車輛路徑采集

使用車載GPS數據直接讀取或者加裝GPS定位裝置以及GIS地理信息系統。

（3）鋼筋檢測實驗數據采集

使用Arduino以及WIFI模塊對材料試驗機數據進行采集上傳。

（4）橋梁鋼筋長期應變采集

使用電阻應變片測量橋梁鋼筋的長期應變。

2.2 數據的傳輸和處理

數據采集傳輸處理單元，由單片機Arduino以及WIFI擴展模塊構成，可以實現傳感器數據采集并且以WIFI、4G、Zigbee和藍牙等無線傳輸形式來傳輸，其數據接收端為手機APP、微信公眾號以及網頁。

2.3 數據的存儲和比對

數據上傳到云平臺后，由服務提供商負責數據永久保存。并由用戶上傳設計數據以及指導數據，以便進行數據對比，實現實時糾偏、實時報警等功能。

3 結語

隨著物聯網技術的發展以及互聯網+傳統行業理念的不斷深入，結合我國橋梁施工技術產業升級的要求，大數據指導我們的橋梁施工以及橋梁維護保養勢在必行。Arduino作為物聯網行業炙手可熱的單片機之一，與當代無線通訊技術的有效結合，使得橋梁全壽命質量數據可以實現實時采集，實時上傳，實時監控。為橋梁從設計、施工到使用全壽命的質量情況提供了準確的數據依據。可以有效的提高設計水平、施工質量以及管理水平，并可以在橋梁出現事故之前有效預警，避免人員和財產損失。

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