上海长江隧桥结构健康监测系统运营维护总结报告NXPowerLite.docx
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上海长江隧桥结构健康监测系统运营维护总结报告NXPowerLite
上海巨一科技发展有限公司
ShanghaiJUYEEScience&TechnologyDevelopmentCo.,Ltd.
上海长江隧桥结构健康监测系统
文件名称
2010年运营维护总结报告
文件编号
GCB-ZYZN-001
文件版本
A1
生效日期
2011年1月7日
序号
版本
修订
状态
章节
内容摘要
编制
审核
批准
生效日期
备注
（1）
A1
完成稿
全部
总结报告
何欢庆
罗艳利
刘学
徐刚
周哲峰
2011-01-07
1概述
1.1健康监测系统总体介绍
上海崇明越江通道长江隧桥工程是连接上海浦东、长兴岛和崇明岛的特大型市政工程，该工程采用“南隧北桥”方案，以隧道形式连通浦东和长兴岛，以桥梁形式连通长兴岛和崇明岛。
上海长江隧道全长8.955km，其中江中盾构段长约7.472km，衬砌外径达15m，为当前世界之最；上海长江大桥全长9.5km，主要组成部分包括一座主跨730m的主航道斜拉桥，一座140m跨径的预应力混凝土连续梁辅航道桥，各种跨径的混凝土连续梁桥及105m七跨连续等高度钢砼叠合梁桥。
上海长江隧桥工程设计使用寿命为100年，并预留轨道交通线。
长江隧桥结构健康监测系统综合现代传感技术、网络通讯技术、信号分析与处理技术、计算机技术、数据管理方法、预测技术及结构分析理论等多个领域的知识，系统的应用极大地延拓桥梁检测领域，提高预测评估的可靠性。
当结构出现异常或损伤后，结构的某些局部或整体的参数将表现出与正常状态不同的特征，通过安装传感器系统便可拾取这些信息，而对信息的识别则可确定损伤的位置及相对程度。
经过对损伤敏感特征量的长期观测及分析，可掌握桥梁性能劣化的演变规律，以采取相应的改善措施，延长桥梁使用寿命。
隧桥结构健康监测系统可为桥梁状态与安全评估提供即时客观的依据。
上海巨一科技发展有限公司为长江隧桥建立桥梁结构健康监测系统，其核心目标是将桥梁人工检查、定期监测与先进的健康监测系统有机结合，以期有效消除现存监测方法中的诸多不足，达到准确评估桥梁结构健康状态，及时地为隧桥养护提供结构状态信息，为桥梁结构的科学养护提供技术支持。
从竣工到现在的一年运行时间，通过我们巨一员工对隧桥健康监测系统24小时的全力监控，认真细致的数据分析，和对整个系统的维护；以及在长江隧桥管理公司领导的指导和市政养护、桥隧公司的密切支持配合下，积累了一整套运营与养护的经验和资料，为长江隧桥今后的运营与养护工作的顺利开展，打下了扎实基础。
1.2健康监测系统简介
1.2.1系统功能
Ø监测隧桥的结构安全及运营状况；
Ø提供隧桥定期维修养护所需要的信息；
1.2.2系统特点
Ø具有长期、实时、同步、连续地进行数据采集的能力；
Ø具有强大的数据传输、处理、显示、存档和远程共享能力；
Ø具有自检、校准、控制功能；
Ø具有正常状态评估和突发事件况评估的能力；
Ø具有良好的可更换性和升级能力。
1.2.3监测内容
墩台差异沉降、箱梁挠度、大气温度、砼温度、钢结构温度、风速与风向、气象、梁动态挠度、梁静态应变、梁动力特性、钢结构疲劳、塔顶变形、塔动力特性、斜拉索索力及振幅、梁端位移、地震、船撞时结构的响应、结构温度、箱梁挠度、梁动态变形、隧道两侧水土压力、钢筋应力、结构差异变形、钢筋锈蚀程度、管片混凝土应力等。
1.2.4系统结构
长江隧桥结构健康监测系统的总体功能框架如图所示，传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理和控制系统及结构健康评估系统通过固定式网络系统相互衔接，检查及维护系统则通过临时网络设备对以上系统进行检查维护。
1.2.5硬件总体框架
上海长江隧桥结构监测系统硬件由五大部分组成：
1）传感器子系统：
由布置在桥梁结构和隧道结构上的各类传感器和专用设备等组成，主要传感器采用后安装方式，安装在结构表面或者在结构表面钻孔埋设；
2）数据采集子系统：
由布置在桥梁箱梁内和隧道管片内壁上的调理设备、采集设备、采集计算机和传感器电缆网络等组成；
3）数据传输子系统：
由布置在桥梁外场工作站机柜、隧道外场采集设备机箱及监控中心机房内的网络传输设备及网络传输线缆组成；
4）数据处理与控制子系统：
由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统，以及工作站组成，长江大桥和长江隧道共用一套数据处理和控制子系统；
5）辅助支持系统：
由隧桥外场及监控中心辅助上述系统正常运行的设备组成，包括外场机柜、外场机箱、配电及UPS、防雷和远程电源监控等子系统。
1.2.6软件总体框架
软件系统共分四大部分：
1）数据采集工作站软件：
完成数据采集、传输和本地存储的工作；
2）数据处理服务器软件：
完成数据接收、控制、数据处理、数据显示、在线评估及预警等工作；
3）数据库服务器软件：
完成数据存储和管理工作；
4）系统维护软件：
完成系统诊断和调试工作。
1.3系统运营养护管理模式
1.3.1管理理念
巨一科技管理的理念是“以人为本、科学管理”。
建立一流的管理、一流的团队，一流的技术、一流的服务、一流的绩效，树立一套完善的结构健康监测运营养护体系，为长江隧桥的正常运行提供高品质、高速度的质量服务保障。
1.3.2管理目标
巨一公司永远追求的管理目标是：
“运营服务零距离、维修养护零缺陷、安全管理零事故”的三大目标。
A.运营服务零距离：
✓7×24小时对长江隧桥健康监测系统实行实时监控；
✓所有检测点的设备运营数据与信息传递及时、准确、全面；
✓监控与分析数据做到快速、准确；
✓运营养护流程规范与通畅，各类记录齐全；
✓应急处置响应及时，措施有力到位，维护大桥和隧道突发事件下的运营秩序。
B.维修养护零缺陷
✓严格执行标准化管理流程，规范维修养护程序，提高技术人员维修养护水平；
✓建立现场管理、安全和监督机制，不断改进和完善维修养护质量；
✓提高维修养护的科技含量，改进和完善维修养护工艺、方法，降低成本。
C.安全管理零事故
✓建立安全管理网络，落实安全责任制；
✓无各类工伤事故；
✓无各类交通违章和重大有责交通事故。
1.3.3管理模式
巨一公司在应对长江隧桥地理位置的特殊性和运营养护工作的重要性，特制定以公司总经理总负责、总工程师为技术核心，工程部和研发中心二个部门的二级管理体制。
同时，工程部专设一个运营养护团队，将技术骨干分为大桥运营养护维护班组和健康监测数据评估技术班组，整个大桥和隧道现场设备养护和在线数据评估均由工程部经理直接领导下的班长负责运行与管理。
A.一般运营养护方式
✓7*24小时值班工程师执行实时健康监测数据和系统设备监测；
✓每周一次养护工程师对网络系统运营状况测试；
✓每月一次养护工程师对网络设备、健康检测系统设备的养护；
✓发现异常及时分析与判断，快速做出响应并按公司相关流程程序执行；
✓当出现故障时，养护工程师第一时间赶赴现场，迅速按公司故障流程和应急处理流程执行；
✓网络设备工程师、软件工程师、数据分析工程师各自按自己的职责，每天对网络系统各个部分实时检测；
✓网络设备工程师、软件工程师、数据分析工程师和养护工程师每季度对健康监测系统设备和数据进行汇总分析，判断系统运行的状况；
✓当设备出现故障时，联合设备服务商共同完成舍不得养护、维修与更换；
✓一般网络或软件故障在2小时内完成，一般设备故障在24小时内完成；
✓一般国产设备维修与更换一般在48小时内完成，进口设备维修与更换在一周内完成；特殊情况另计；
✓每次上桥养护与维修作业，与市政养护、桥隧公司等进行沟通，确保各项作业工作顺利进行和工作人员、车辆的安全；
✓每月向管理公司递交一份运营报告和设备运营养护、维修报告；
✓特殊情况或重大设备故障，及时向管理公司汇报，并详细说明相关处理方案。
B.特定情况运营养护方式
✓重要领导来访、节假日前对系统各个设备进行安全养护巡查；
✓在台风、暴雨、冰冻、大雪等自然灾害来临的前后，对系统各个设备进行安全养护巡查；
✓对由于台风、暴雨、冰冻、雪、迷雾或地震等自然灾害造成各类灾害，所有运营人员不得脱岗，在保证自身安全的前提下，等待救援。
2健康监测系统运行情况详述
2.1系统运营情况
从2009年12月至2010年12月运营维护期间，作为长江隧桥健康监测系统的运营维护方。
严格按照运营维护方案，对大桥、隧道的健康监测系统传感器及设备定期巡检和维修。
在这期间，出现不少故障，但都在方案要求时间内，及时排除故障恢复运作。
保证健康监测系统对大桥、隧道结构实时变化监测数据的完整性。
为科研和养护单位提供大桥和隧道结构实时变化数据，为突发事件后对大桥、隧道结构变化影响提供评估数据。
具体情况如下述。
2.1.1长江大桥大桥传感器运营情况汇总
序号
传感器名称
总数
损坏数量
损坏率
完好数量
备注
1
风速仪
4
0
0
4
2010年4月PM62塔塔顶风速仪因受自然环境影响导致风速仪损坏送供应商维修两周恢复。
2
大气温度计
5
0
0%
5
3
钢结构温度
25
0
0%
25
4
砼温度
22
0
0%
22
5
温度补偿计
42
0
0%
42
6
钢纵向应变
74
0
0%
74
7
钢横向应变
10
0
0%
10
8
砼竖向应变
8
0
0%
8
9
砼纵向应变
8
0
0%
8
10
位移计
4
0
0%
4
通过5月份，6月份，8月份数次的现场标定与比对达到现场数据与系统数据基本一致。
倾斜仪
4
0
0%
4
11
光纤合计
202
0
0%
202
12
竖向加速度
34
0
0%
34
2010年12月因传感器问题导致幅值偏小更换现场传感器。
13
横向加速度
14
0
0%
14
14
纵向加速度
2
0
0%
2
15
双向加速度
4
0
0%
4
16
三向加速度
2
0
0%
2
17
加速度合计
56
0
0%
56
18
索力计
20
0
0%
20
19
纵向疲劳计
37
0
0%
37
20
横向疲劳计
8
0
0%
8
21
竖向疲劳计
2
0
0%
2
22
疲劳计合计
47
0
0%
47
23
GPS
12
0
0%
12
2010年3月GPS基站加高
24
静力水准
21
0
0%
21
26
大桥传感器合计
358
0
0%
358
27
动态称重仪
1
0
0%
1
2010年8月车道矫正
2.1.2长江隧道传感器运营情况汇总
2.1.2.1钢筋应力计
环号
总数
9月前损坏数量
损坏率
至今损坏数量
损坏率
至今完好数量
49环
20
4
20%
4
20%
16
984环
20
5
25%
5
25%
15
985环
20
5
25&
6
30%
14
986环
20
6
30%
6
30%
14
3077环
20
1
5%
1
5%
19
3078环
20
5
25%
5
25%
15
3079环
20
3
15%
3
15%
17
3429环
20
3
15%
3
15%
17
3430环
20
3
15%
3
15%
17
3431环
20
2
10%
2
10%
18
2985环
20
11
55%
12
60%
8
2986环
20
11
55%
13
65
7
2987环
20
6
30%
6
30%
14
总数
260
65
25%
69
26.5%
191
2.1.2.2土压力计
环号
设备
损坏情况
损坏时间
985环
SSP3C01
已坏
2007-6-18
SSP3C02
正常
SSP3C03
正常
SSP3C04
正常
3430环
SSP3P01
正常
SSP3P02
正常
SSP3P03
正常
SSP3P04
正常
2986环
SSP3G01
正常
SSP3G02
正常
SSP3G03
正常
SSP3G04
正常
从2010-7-12起恢复正常
2.1.2.3长兴岸边段钢筋计
位置
设备
损坏情况
数量
损坏时间
614BD4段
SSF5J05
已坏
1
2010.10.912:
00
SSF5J11
已坏
1
2010.6.2912:
00
614工作井南侧
SSF5T01
已坏
1
2010.8.166:
00
SSF5T03
已坏
1
2010.8.166:
00
316BD5段
SS5Q08
已坏
1
2010.10.613:
00
614BD3
SSF5W01
已坏
1
2010.11.208:
20
总数
40
合计
6
损坏率：
15%
2.1.2.4三向位移计
序号
编码
位置
具体位置
备注
1
STP3101
浦东工作井上行线三向位移计
上行侧车道板下第一环与第二环内侧变形缝三向位移计
2
STP3201
浦东工作井下行线三向位移计
下行侧车道板下第一环与第二环内侧变形缝三向位移计
3
STP3102
SK1+282.500
上行侧连接通道一处三向位移计
2010年5月更换传感器
4
STP3202
XK1+279.660
下行侧连接通道一处三向位移计
5
STP3103
SK2+112.500
上行侧连接通道二处三向位移计
6
STP3203
XK2+109.660
下行侧连接通道二处三向位移计
7
STP3104
SK2+942.50
上行侧连接通道三处三向位移计
8
STP3204
XK2+939.020
下行侧连接通道三处三向位移计
9
STP3105
SK3+772.50
上行侧连接通道四处三向位移计
10
STP3205
XK3+764.880
下行侧连接通道四处三向位移计
11
STP3106
SK4+602.500
上行侧连接通道五处三向位移计
12
STP3206
XK4+597.460
下行侧连接通道五处三向位移计
13
STP3107
SK5+432.500
上行侧连接通道六处三向位移计
14
STP3207
XK5+431.220
下行侧连接通道六处三向位移计
15
STP3108
SK6+262.500
上行侧连接通道七处三向位移计
16
STP3208
XK6+261.220
下行侧连接通道七处三向位移计
17
STP3109
SK7+092.500
上行侧连接通道八处三向位移计
18
STP3209
XK7+091.220
下行侧连接通道八处三向位移计
19
STP3110
长兴工作井上行线三向位移计
上行侧车道板下倒数第一环与倒数第二环内侧变形缝三向位移计
20
STP3210
长兴工作井下行线三向位移计
下行侧车道板下倒数第一环与倒数第二环内侧变形缝三向位移计
2.2系统管理
健康监测系统为专业服务系统，运营过程中需要管理工程师、结构工程师、网络系统工程师、运营养护工程师和值班人员通力共同完成。
同时，运营过程中还需要健康监测系统维护单位、科研单位、结构养护单位等外单位协作。
下图为运营阶段运营养护的组织结构图。
2.2.1日常系统管理
✓结构健康状态页面的日常监控
值班人员每小时一次通过健康监测系统中结构健康状态页面，按各监测内容及不同的实时监测区段设置，如动态变形（墩台相对沉降及饶度、梁塔相对变形）、结构温度、气象环境、应力应变、索力、相对沉降等，及时掌握各实时监测内容当前的实测数据和预警情况。
如发现异常情况，及时通知养护工程师确认异常现象，以便采取进一步措施。
做好日常记录和故障记录。
✓设备工作状态页面的日常监控
值班人员每小时一次通过健康监测系统中设备工作状态页面，对传感器子系统、数据采集及传输子系统、数据处理及控制子系统的所有硬件设备工作状态进行监视，具体又可分为气象监测子系统、光纤传感器监测子系统、疲劳监测子系统、GPS监测子系统、加速度监测子系统、索力监测子系统、静力水准监测子系统、动态称重监测子系统、三向位移计、统钢筋应力计、土压力计、混泥土应力计、网络传输子系统、外场机柜工作状态、监控中心设备等，值班人员通过该页面可以直观地了解健康监测系统所有设备当前的实时工作状态及设备预警信息。
如发现异常情况，及时通知养护工程师进行确认，以便采取进一步措施。
做好日常记录和故障记录。
✓人工检测及数据的录入维护
养护单位人工检测人员按检测计划定期检测系统要求的人工检测项目，并对数据及报告进行整理后录入健康监测系统。
虽然人工检测数据原则上应有养护单位相关人员直接录入系统，部分较复杂的数据，也可由养护单位委托数据维护人员进行培训维护，以指导养护人员最终能够直接录入检测数据。
数据维护人员还可接受日常评估人员收集、整理、预处理的部分人工检测数据，并按预定要求录入系统。
同时，数据维护人员需按日常评估人员反馈的人工检测数据维护情况，对人工检测数据进行补充、修改等维护工作。
人工检测数据管理的目标是保证人工检测数据能够按照设计单位和科研单位的规划要求按期、按质地进入健康监测系统，按期就是要按照设计文件要求的检测周期，按质就是要按照设计文件要求的检测数据要求；此外，还需保证人工检测数据的完整性。
数据维护人员主要负责人工检测数据的收集、整理，并按照设计文件的要求对数据进行预处理，以满足健康监测系统对人工检测数据的要求。
为此，数据维护人员需切实监督执行人工检测的人员按设计要求提供完整的人工检测数据。
数据维护人员维护完人工检测数据后，需编制人工检测数据维护文档。
✓各类文档的挂接
日常监控人员需按照数据维护人员及日常评估人员的要求，将其编制、收集、整理的各类有关健康监测系统运营维护的文档挂接入健康监测系统，以便各级使用人员查询。
2.2.2数据维护
✓基础数据的管理与维护
基础数据管理的目标是使基础数据与实际设备及结构信息相一致，保证信息的完整性和准确性，基础数据最终支撑系统的正确运行，基础数据的调整必须在实际情况调整后一周内完成。
日常评估人员主要负责健康监测系统基础数据的规划、设计、和确认工作，数据维护人员负责健康监测系统基础数据的收集、整理、预处理、和录入维护工作。
基础数据包括型号信息、设备信息、位置信息、通道信息、监（检）测项目、数据采样制度、布置图和预设显示方案。
日常评估人员根据系统的运营情况，合理调整基础数据，或从结构养护单位及科研单位的使用反馈信息中收集、整理基础数据，并对相应的基础数据按照系统录入的要求进行预处理，以形成基础数据的规划设计文档。
关键的基础数据还需获得科研单位的确认，如采样制度、通道信息、监（检）测项目等。
日常评估人员编制基础数据规划设计文档，交给数据维护人员按设计文档要求维护，维护后进行结果确认；日常评估人员也可以自己维护基础数据，但是维护后需编制基础数据维护文档。
数据维护人员需按照日常评估人员确认的基础数据进行日常维护，包括基础数据的添加、修改、删除等操作。
数据维护人员可进行维护的基础数据包括型号信息、设备信息、位置信息、通道信息、监（检）测项目、数据采样制度、逻辑组定义和评估体系。
✓人工检测数据的管理
数据维护工程师主要负责人工检测数据的收集、整理，确保完整性。
按照设计要求对数据进行预处理，编制人工检测数据维护文档。
✓在线评估模型数据的管理
数据维护工程师应保持与科研单位的信息交流，密切维护在线评估模型数据的收集、整理、预处理、录入维护和核对确认等工作，认真完成维护记录表。
2.2.3运营养护管理
✓设备的日常定期维护
系统维护人员根据预定的系统养护计划，定期对全桥所有监测设备进行专业维护，以保证设备始终处于高效的运转状态。
根据养护计划，当前对主要的外场设备每个季度均进行一次定期维护工作。
✓故障设备的检修维护
按照故障检修相关流程，系统维护人员在收到相应的维保单后，对故障情况进行综合分析，判断故障点和故障原因，并及时组织专业检修人员到现场对故障设备进行修理或更换，保证重要故障在2小时内恢复，以不影响系统总体运行。
✓7*24小时值班人员管理
运营工程师严格执行24小时值班制，按运营流程规定对网络系统、健康监测系统进行全面监测，收集数据并认真填写各类表格。
发现问题与故障，及时进行分析、判断与汇报，配合养护工程师进行系统、设备的养护和维修工作。
✓养护工作管理
养护工程师每日对设备运行情况进行初检、分析和记录归档，严格按养护流程规定执行养护计划，对要养护、维修个更换的设备记录详尽，有据可查。
对各个设备运行的性能要具有可预测性和判断准确性，及时向管理公司提出详尽的运营养护建议、措施和方案。
✓运营养护工具管理
运营养护班长要在每次运营养护之前，对汽车、工具、设备钥匙、防撞桶和荧光背心等必须认真、仔细的检查，并对使用情况做好详细记录。
发现问题及时维修与更换。
✓运营养护制度与安全管理
定期对员工进行运营养护和安全性教育，做到所有人员仪表端庄，态度认真，遵章守纪。
运营人员不擅自离岗和脱岗，养护人员时刻牢记安全作业的思想，做好各项安全防范工作。
2.3监测数据在线评估
按运营管理的要求，健康监测系统每月生成在线评估简报与在线评估报告各一份；
2009年12月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。
2010年1月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。
2010年2月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。
2010年3月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份。
2010年4月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、叠合梁桥墩台差异沉降分析报告一份、阴极保护维护数据一份以及关于4月27日翻车事故临时报告一份。
2010年5月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年6月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年7月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年8月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年9月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年10月：
健康监测系统在线评估简报一份、在线评估报告一份、阴极保护维护数据一份。
2010年11月：
健康监测系统在线评估简报一份
升级会员 