基于Arduino桥梁全寿命质量监控云平台的研究

王思宇

（沈阳公路工程监理有限责任公司）

1 系统平台的构建

1.1 影响桥梁全寿命质量的主要参数

（1）水泥混合料的骨料配比、水泥量、粉煤灰量、水胶比等。

（2）水泥混合料的运输路径。

（3）钢筋的抗拉强度与屈服强度。

（4）钢筋的长期应变。

1.2 平台的构建

针对以上的数据，我们要构建一个集数据采集、数据比较、数据无线传输、数据永久存储的云平台。

通过Arduino和Zigbee通讯协议，结合WIFI网络模块，使用压力传感器、GPS、拉力、扭力传感器、电阻应变式传感器采集相关关键数据并上传到互联网云平台（如Yeelink），实现通过手机APP或者网页远程监测桥梁施工关键数据，与设计数据相对比，实现施工过程实时纠偏的作用。其中云平台数据存储为永久性，为今后桥梁维修保养和故障分析提供依据。

数据的采集、传输和存储流程如表1所示。

表1

可以看出，该平台从桥梁设计施工开始入手，一直到桥梁使用过程中的状态，都可以经由不同传感器实现数据的实时上传和监控、报警。施工时，可以第一时间对施工过程和施工质量的关键数据进行监控，投入使用后，可以对桥梁钢筋的长期应变加以监控，在钢筋变形严重时及时报警，避免发生安全事故。

2 关键数据的采集、传输和存储

2.1 数据的采集

影响桥梁质量的关键数据主要采集地点有四个：水泥混凝土拌和站、水泥混合料运输途中、钢筋检测实验室以及桥梁使用场合。针对这四个数据现场，我们采用了不同的传感器来进行数据采集。

（1）水泥混凝土拌和站数据采集

这是需要采集的数据为水泥混合料的骨料配比、水泥量、粉煤灰量、水胶比，使用霍尼韦尔压力传感器采集数据。

（2）运输车辆路径采集

使用车载GPS数据直接读取或者加装GPS定位装置以及GIS地理信息系统。

（3）钢筋检测实验数据采集

使用Arduino以及WIFI模块对材料试验机数据进行采集上传。

（4）桥梁钢筋长期应变采集

使用电阻应变片测量桥梁钢筋的长期应变。

2.2 数据的传输和处理

数据采集传输处理单元，由单片机Arduino以及WIFI扩展模块构成，可以实现传感器数据采集并且以WIFI、4G、Zigbee和蓝牙等无线传输形式来传输，其数据接收端为手机APP、微信公众号以及网页。

2.3 数据的存储和比对

数据上传到云平台后，由服务提供商负责数据永久保存。并由用户上传设计数据以及指导数据，以便进行数据对比，实现实时纠偏、实时报警等功能。

3 结语

随着物联网技术的发展以及互联网+传统行业理念的不断深入，结合我国桥梁施工技术产业升级的要求，大数据指导我们的桥梁施工以及桥梁维护保养势在必行。Arduino作为物联网行业炙手可热的单片机之一，与当代无线通讯技术的有效结合，使得桥梁全寿命质量数据可以实现实时采集，实时上传，实时监控。为桥梁从设计、施工到使用全寿命的质量情况提供了准确的数据依据。可以有效的提高设计水平、施工质量以及管理水平，并可以在桥梁出现事故之前有效预警，避免人员和财产损失。

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