桥梁在长期的使用过程中难免会发生各种结构损伤老化，原因可能是使用维护不当、车祸事故、交通量高于预测流量等人为因素,也可能是环境腐蚀、地震、风暴等自然灾害，这些因素均导致了桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全，采用GPS自动化变形监测系统包括监测单元、数据传输和控制单元、数据处理分析及管理单元，可以实时显示大桥在各种工作环境下及结构载荷下特征点及整桥的实时变情况，对大桥结构的健康状况、结构安全进行评估，全面获取桥梁运营状况的信息，用来评估结构的安全性、耐久性和使用性。

桥梁自动化监测系统客户端软件

软件概述

BridgeMonit是由上海华测针对桥梁结构变形自主开发的客户端软件。该软件既可以把GPS接收机的数据更加直观地实时动态显示出来，也可以根据用户的不同需求查询某个时段的历史数据或对两个不同时间段数据进行对比分析，使当时状态再现并进行相关统计。

功能模块

软件具有实时显示、历史查询、历史分析、数据获取与存储、系统设置五大部分。实时显示部分将GPSensor传出的坐标信息、位移信息、卫星信息直观地展示出来；历史查询部分可依据用户需求查询某个时间段的点位信息；历史分析部分添加了单点位移分析、两点扭曲分析、拉伸分析、倾斜分析、多点位线性分析等功能，供用户多角度的进行变形分析；数据获取与存储部分通过TCP/IP协议的方式获取GPSensor解算后的相关信息，该信息实时显示于BridgeMonit之中，同时存储于指定的SQL或Oracle数据库中；系统设置部分包括数据库参数设置、监测站参数设置、用户管理权限设置等。

软件优势

软件采用C/S架构，客户端可远程运行。

根据用户需求自由建立桥梁模型，参数可自定义，监测点相对位置在位图上自动捕捉。

自动接收GPSensor发送的点位信息，实时数据视图、卫星视图、三维视图，并将该信息分类存储于数据库中。

动态显示所有监测点坐标及偏移量（单位：m）：偏移量背景为绿色表示偏移在正常范围以内，黄色表示警告，红色表示超过预警点，点名背景变为黄色表示数据连通，但只有卫星数据，而无监测点数据，红色表示数据断开，无任何数据传入。

根据设置的监测点参数，完成坐标系转换和位移信息解算。

对历史数据可进行不同类型的分析，自由设置时间段，分析方法多样，例如拉伸、扭曲、倾斜等，多角度的对桥梁变形进行分析。

对用户进行分级管理，不同用户拥有的权限不同，对系统进行更好的管理。

报警功能，报警项可根据用户要求设定，可通过短信、电子邮件等方式实现。

数据库既可使用SQL，也可使用Oracle，记录用户需要保留的各项数据信息。

案例——东海大桥

项目背景

东海大桥是上海国际航运中心深水港工程的一个组成部分，被上海市政府列为“一号工程”，它起始于上海南汇区芦潮港，北与沪芦高速公路相连，南跨杭州湾北部海域，直达浙江嵊泗县小洋山岛，全长32.5km，为洋山深水港区集装箱陆路集运和供水、供电、通讯等需求提供服务。

东海大桥全线可分为约2.3km的陆上段，海堤至大乌龟岛之间约25.5km的海上段，大乌龟岛至小洋山岛之间约3.5km的港桥连接段，为了不影响海上运输，本桥分别在海堤至大乌龟岛和大乌龟岛至小洋山岛设计了跨度约400m主航道斜拉桥和300m颗珠山斜拉索桥。

斜拉索桥相对于传统桥梁而言，受温度、风、动静荷载等外因影响加剧，特别是东海大桥的两个斜拉索桥，常年累月受到海风的吹拂、海水的浸泡腐蚀，特别是还会经常受到台风的肆虐，其稳定性受到严重的考验，急需进行安全监测。

监测目的

1、通过在斜拉索桥特征部设置GPS监测站，实时监测各点的变化情况及运动规律；

2、结合多个监测站及温度、风力、动静载等其它传感器的监测数据，实时监测东海大桥桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映大桥结构状况和环境因素的各种信息；

3、通过长期的监测数据，分析东海大桥结构变化情况，分析结构健康状态、评估结构可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。

系统组成

东海大桥主要由主航道桥和颗珠山桥组成，由于主航道桥距离两岸均超过了10km，唯一合适架设基准站的位置在大乌龟岛上，这样基准站距离主航道斜拉桥直线距离为9km，而距离颗珠山桥直线距离约2km。

8个监测站分别架设在两座斜拉桥上。其中，主航道桥设3个监测站，2个桥塔顶各设1个，跨中桥面设1个；颗珠山桥设5个监测站，4个塔顶各设1个，跨中桥面设1个。

本系统采用的GPS接收机为Trimble 5700，GPS天线为Trimble Zephyr大地测量型天线，接收机和天线安装时既要考虑避免遮挡，又要防止雷击。每个GPS天线接收到的射频信号通过一根最长为170m的同轴电缆送给GPS接收机。

Trimble 5700 双频大地测量型GPS接收机共有三个输入输出端口，其中串口既能外接电源供电，又能输出最高更新率为10Hz的RT17格式的原始数据，其中包括C/A码和L1、L2的载波相位。串口服务器收到端口输出的数据后，再通过RJ45口接入机柜中的交换机。

总结

东海大桥实时GPS变形监测系统自2005年至今运行稳定可靠。期间进行阶段性测试，实测结果与控制测量的成果进行了比较并分析了台风影响下的形变情况，桥中跨24小时受温度影响的情况。比较的结果表明，GPS数据处理软件的精度达到了毫米级的精度，大桥的形变情况符合事实。

华测桥梁项目概况

上海东海大桥健康监测

江苏润扬大桥健康监测

武汉阳逻大桥健康监测

上海长江隧桥健康监测

上海闵浦大桥健康监测

上海闵浦二桥健康监测

陕西黄河大桥健康监测

宁波五路四桥健康监测

沪蓉西公路大桥健康监测

青岛海湾大桥健康监测

贵州坝陵河大桥健康监测

安徽铜陵长江大桥健康监测

广东平胜大桥健康监测

江西洪都大桥健康监测

湖北荆岳大桥健康监测

湖北鄂东大桥健康监测

武汉军山大桥健康监测

① 先进的IF组合观测值的三差Kalman, 数据解算速率为0.1s。

② 专业的电离层改造模型, 提高监测精度。

③ 整桥变形分析：本系统通过对所有监测点实时变形量建模，从而分析出整个桥面变形量及变形规律。

④ 高兼容性技术，系统采用华测与Trimble设备共用的方式，预留多种接口，在设计之初就考虑到了系统长期运行过程中的维护、改造、增加等问题，兼容各种主流系统设备，并预留二次开发接口。