桥梁断丝监测RAEM1物联网监测系统

桥梁钢丝绳断丝监测方案

符合标准《JT／T 1037-2022公路桥梁结构监测技术规范》方法的相关要求。

1、 简介

应用：悬索桥吊索、主缆，斜拉桥斜拉索，拱桥吊杆（索）或系杆的桥梁钢索结构断丝声波（声发射）监测检测。

在长期使用过程中，桥梁缆索受大载荷、环境腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆等影响，容易发生骤然断裂事故。

吊索钢丝出现断裂隐患部位图

• 安装在需要监测的悬索桥吊索、主缆，斜拉桥斜拉索，拱桥吊杆（索）或系杆上。

• 断丝测点可布设在锚头端部位置或易腐蚀断丝位置等。

• 应用结果：

• 365天在线监测检测，全过程自动分析结果，支持手机蓝牙巡检，物联网远程操作使用，手机报警推送。

多种数据输出通讯方式（WiFi、4G、以太网、RS485 等），可根据用户需求配置，实现定期检测/本地长期监测检测/远程长期监测检测等多种应用方式。

2、 主要软硬件介绍

（1） 硬件

RAEM1系列远程声发射监测系统：

RAEM1采集器：集传感器、采集卡、数据通讯(蓝牙等)、电池供电、无线时钟同步为一体的RAEM1智能声发射采集器。

RAEM1声发射采集器技术指标：

（2）软件

云平台：清诚物联网云平台、阿里云平台、亚马逊云平台等。

（可根据客户需求，选择客户的私有云平台，或清诚的私有云平台）

清诚（云/局域网）物联网平台:

实时数据分析查看、历史数据分析查看、远程配置数据采集、声发射数据自动评级算法、私有化部署

云平台数据显示：用户可以通过云平台进行远程监控，同时把报警信息推送给用户。

断丝波形细节查看和分析

支持远程配置：用户可以通过云平台远程配置参数，无需工作人员到场，节省人力物力。

支持历史数据下载：用户可以通过云平台，对历史数据进行远程数据下载。

声发射检测软件（SWAE软件）：

声发射检测软件可以:

(1)进行实时分析处理，以详细了解缺陷详细情况。

(2)数据支持从云端下载后使用清诚的SWAE软件进行深度分析，支持直接发送到SWAE软件进行实时分析处理如参数分析、相关图分析、波形分析、快速傅里叶变换、小波变换、定位分析、评级分析等

                FFT分析图                                      小波分析图

3、方案案例

案例：对某实桥吊杆进行 4 次断丝试验，并对其进行在线桥梁断丝声波（声发射）监测

第 1 次为调整采集参数后的预测试，不开启断丝报警，验证断丝判据是否合理；

第 2-4 次拉断试验为断丝监测及断丝率监测报警的验证。 已知钢丝数量为 133，4 次试验实际断丝数量分别为：7 根，8 根，9 根，9 根。

据云平台数据绘制的第 1 次断丝实验数据统计表:

第 2~4 次拉断试验断丝根数及断丝率、预警准确性、健康度/超限等级统计表：

结论：按标准 JT／T 1037-2022 公路桥梁结构监测技术规范条款 11 监测应用中的表 9 超限报警阈值设定表和表11桥梁结果健康度等级评定判据：

1、当发生断丝时，为轻微异常（超限级别二 级）；

2、当断丝率到达 2%时，为中等异常（超限级别二级）。

3、第 2、3、4 次拉断试验的健康度级别都是 III 中等异常，超限级别都为二级。

按标准 JT／T 1037-2022 公路桥梁结构监测技术规范条款 11 监测应用中的表 10 监测数据超限检查建议，建议进行特殊检查。

4、断丝监测准确率验证实验

2022年6月，清诚公司与合作单位，在某桥梁拉索制造公司，成功进行了全尺寸桥梁拉索断丝声波监测试验。

实际全尺寸拉索上预制刻槽加载产生断丝，拉索护套上和锚头部位安装清诚公司的RAEM1型号声波（声发射）智能传感报警信息到指定的智能手机。

RAEM1传感器距离断丝位置最远约40米不同距离，对几十根断丝进行了监测，断丝监测正确率100%无漏报无误报。

P1：断丝位置

S： RAEM1位置

拉索加载断丝刻槽位置和RAEM位置示意图

采样参数及断丝预警设置：

断丝预警判据：能量≥10000kPj且振铃计数≥150次。

设置钢丝绳数量：7根×19股=133根。

实验过程：

第1次拉断试验：断丝7根（测试）；第3次拉断试验：断丝9根（验证）；

第2次拉断试验：断丝8根（验证）；第4次拉断试验：断丝9根（验证）。

实验结果：

第1次拉断实验断丝统计表

结论：断丝预警设置合理。

第2~4次拉断实验断丝统计表

5、实际案例

实际案例：全尺寸桥梁拉索断丝成功声波监测

2022年6月，清诚公司与合作单位在某桥梁拉索制造公司，成功进行了全尺寸桥梁拉索断丝声波声发射监测试验。

清诚公司的RAEM1型号声波（声发射）智能传感报警信息会发送到指定的智能手机。

RAEM1传感器距离断丝位置最远约40米距离，试验中对几十根断丝进行了监测，断丝监测正确率达100%，无漏报无误报。

实际案例：太平湖大桥钢缆断丝监测

2021年交通运输部对国内11座公路长大桥梁做为试点监测桥梁的结构健康。其中安徽省黄山市的太平湖特大桥针对吊杆断丝首次使用智能声波（声发射）监测系统进行监测，采用的是我司的RAEM1智能声波（声发射）监测系统。

实际案例：马鞍山长江大桥、左汊大桥吊索断丝声发射监测

安徽省马鞍山市马鞍山长江大桥2013年底建成通车其左汊大桥为悬索桥右汊大桥为斜拉桥，2022年左汊大桥在检查过程中发现有吊索内的钢丝已经开始断裂出现隐患，经安徽省交科院研判决定使用声发射技术对多条吊索及重点部位进行吊索断丝监测，设备采用的是我司的RAEM1智能声波（声发射）监测系统，并且在2022年10月将声发射监测设备RAEM1在多条吊索上安装完成。

马鞍山长江大桥左汊大桥吊索断丝监测

实际案例：引江济淮——合六叶桥梁箱梁焊缝声发射监测

引江济淮工程是一项以城乡供水和发展江淮航运为主，结合灌溉补水和改善巢湖及淮河水生态环境为主要任务的大型跨流域调水工程。焊缝处理不当，易发生大载荷而骤然断裂事故。

2023年2月,引江济淮——合六叶桥安装RAEM1智能声发射监测设备并对桥梁箱梁内垂直于车道方向的焊缝进行在线监测。

 合六叶桥

实际案例：引江济淮——铭传路桥梁断丝声发射监测

   2023年2月引江济淮之——铭传路桥安装RAEM1智能声发射监测设备对拱桥吊杆断丝进行在线监测。

铭传路桥

实际案例：引江济淮——清溪西路桥梁系杆断丝声发射监测

2023年2月引江济淮之——清溪西路桥安装RAEM1智能声发射监测设备对桥梁系杆断丝进行在线声发射监测

清溪西路桥梁

声发射传感器安装是示意图

6、总结

优势：

·在线----声波（声发射）采集器安装完成后可实现全时段全天候状态监测故障诊断。
·智能----自动给出监测诊断结果，自动分析断丝数量和断丝率并报警，不需人工操作，数据采集分析报告展示，整个监测诊断全过程自动进行。

·远程----借助物联网系统，用户可以在任何位置得到任意不限距离位置的监测诊断点的监测诊断结果，在线实时结果和历史过程结果。

·按标准给出断丝监测中桥梁结构健康度等级、超限等级。用户可根据标准内容及时开展检查维修，以延长桥梁寿命，杜绝因损伤累积发展而导致的损失和事故。