摘要：本文探讨了基于物联网技术的国省道公路桥梁实时监测与维护管理系统。通过智能传感器的选择与布置，实现了桥梁结构状态的实时数据采集与传输。结合先进的数据分析与预警算法，系统能够及时发现潜在的安全隐患，为桥梁的预防性维护、故障诊断与资源优化配置提供科学依据。实践表明系统有效提升了桥梁维护管理的智能化水平，保障了公路桥梁的安全运营。

关键词： 物联网；桥梁监测；维护管理

引言

随着公路桥梁朝着结构轻型化、功能复杂化方向发展，加上车流量的持续增加，公路桥梁结构的使用性能受到了挑战。因此，对公路桥梁建立长期的质量和安全监测，实时掌握公路桥梁运营时的荷载情况及结构受力状态，确保运营安全具有重要的意义。为提高运营中公路桥梁养护的管理水平，应用公路桥梁质量监测系统，通过现场布设的监测传感器采集数据，能及时获取公路桥梁所处环境、外部荷载、内部结构及交通状况等信息，掌握公路桥梁的使用情况，在公路桥梁结构出现异常状况的初级阶段发出预警，辅助养护人员实现主动预防式管养，降低公路桥梁重大病害发生的概率。

1物联网技术概述

物联网（Internet of Things， IoT）作为新一代信息技术的重要组成部分，通过信息传感设备，按约定的协议，将物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网技术架构主要包括感知层、网络层和应用层。感知层负责采集物理世界的信息，通过各类传感器、RFID等技术手段，实现对物体的识别和信息的采集；网络层则负责将感知层采集到的信息进行传输和处理，利用互联网、移动通信网络等技术手段，实现信息的实时共享。应用层则是对网络层传输来的信息进行处理和应用，通过云计算、大数据等技术手段，为各类应用场景提供智能化服务。在国省道公路桥梁实时监测与维护管理中，物联网技术发挥着至关重要的作用，为桥梁的安全运营提供了强有力的技术支撑。

2基于物联网的桥梁实时监测系统设计

2.1 智能传感器选择与布置

桥梁监测体系中，选取并配置智能感应元件是关键步骤。依据桥梁的结构特性和监控要求，细心筛选了各式感应元件，涵盖了震动感应器、应力感应器、气温感应器和湿度感应器等类型。这些感应元件能够对桥梁的主要数据进行不间断的采集，振动周期、应力分布状况、气温变化以及湿度信息等，这些都为桥梁健康状态的评估提供了关键信息。在配置感应元件的过程中，综合考虑了桥梁的受力分布和监测点的便捷性，保障了感应元件能够精确地反映桥梁的真实状况，并且不会对桥梁的日常使用产生影响。

2.2 实时数据采集与传输技术

桥梁监测系统中，数据的即时搜集与传输是核心步骤。本团队运用了尖端的无线通讯手段，包括ZigBee和LoRa等，以完成传感器资料的即时传送。该系列技术以其低能耗、远距离传输以及出色的抗干扰特性而著称，有效保障了数据传输的连续性和稳定性。此外，为了提升数据的精确度和可信度，实施了数据备份和验证策略，确保所收集的数据能够无误且完整地送达云端服务器。在数据传送的流程中，也高度重视信息的保密性和个人隐私，采取了加密传输和权限控制等安全措施，以防数据遭受非法访问或修改。

2.3 数据分析与预警算法设计

桥梁监测系统中，数据分析与预警算法扮演着至关重要的角色。借助云计算及大数据手段，对搜集而来的桥梁信息进行了细致地分析与探究。成功搭建了一个能够评估桥梁健康状况的模型，能够对桥梁的安全性进行即时评估，并对未来变化趋势进行预测。此模型融合了桥梁的结构特性、所处的环境条件、历史记录等多重因素，从而能够精确地映射出桥梁的真实状态。还开发了一套智能预警机制，一旦检测到桥梁数据异常或超出既定界限，系统便会主动触发预警警报，通知维护团队迅速采取应对措施。借助这些数据解析和预警算法的精心设计，得以对桥梁的状态进行不间断的监控和预警，为桥梁的保养与管理提供了坚实的科学支撑。

3物联网技术在桥梁维护管理中的应用

3.1 预防性维护

传统的桥梁维护方式往往依赖于人工巡检和定期检测，这种方式不仅效率低下，而且难以实时发现桥梁的潜在问题。物联网技术通过实时监测桥梁的关键参数，如应力、振动、温度等，为预防性维护提供了有力支持。通过安装在桥梁上的各类传感器，可以实时采集桥梁的运行状态数据，这些数据传输至云端服务器进行分析和处理。通过对监测数据的分析，可以预测桥梁的使用寿命和可能出现的故障类型，从而提前制定维护计划，避免桥梁因突发故障而造成的交通中断和安全事故。这种预防性维护方式不仅提高了维护效率，还大大降低了维护成本。

3.2 故障诊断与定位

当桥梁出现故障时，快速准确地诊断和定位故障是至关重要的。物联网技术通过实时监测和数据分析，可以快速识别出桥梁的故障类型和位置。桥梁的某个部位出现应力异常或振动频率改变时，物联网系统可以立即发出警报，并准确定位故障位置。维护人员可以根据系统提供的故障信息和位置信息，迅速赶到现场进行检修，大幅缩短了故障诊断和修复的时间。物联网技术还可以结合人工智能和机器学习算法，对桥梁的故障模式进行识别和学习，进一步提高故障诊断的准确性和效率。

3.3 资源优化配置

桥梁维护管理需要投入大量的人力、物力和财力。如何合理配置这些资源，提高维护管理的效益，是桥梁管理者面临的重要问题。物联网技术通过实时监测和数据分析，可以为资源优化配置提供科学依据。通过对桥梁使用状况的实时监测，可以制定出更加合理的维护计划，避免过度维护或维护不足的情况。物联网技术还可以实现维护资源的远程调度和智能化管理。可以根据桥梁的实时状态和维护需求，自动调度维护人员和设备前往指定地点进行维护作业。这种智能化的资源管理方式不仅提高了资源的利用效率，还降低了维护成本。物联网技术在桥梁维护管理中的应用具有显著的优势。通过预防性维护、故障诊断与定位以及资源优化配置等手段，物联网技术可以提高桥梁的维护效率和管理水平，保障桥梁的安全运营。

结语：

在国省道公路桥梁的实时监测与维护管理中，物联网技术的应用展现了巨大的潜力和价值。通过智能传感器的布置、实时数据采集与传输，以及数据分析与预警算法的设计，物联网技术为桥梁的预防性维护、故障诊断与定位以及资源优化配置提供了创新性的解决方案。这不仅提高了桥梁维护的效率和管理水平，还有效保障了桥梁的安全运营。随着物联网技术的不断发展和完善，在桥梁维护管理中的应用前景将更加广阔。积极探索物联网技术与人工智能、大数据等先进技术的融合应用，为桥梁维护管理带来更加智能化、精细化的变革，进一步提升国省道公路桥梁的整体运营水平，为公众创造更加安全、便捷的交通环境。

参考文献：

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姓名：王宝震  籍贯：山东省德州市  民族：汉  职称：中级工程师  研究方向：交通工程