监测系统的整体分析与设计

中小跨径桥梁结构安全监测系统共分为四个子系统，分别是传感器子系统、数据采集子系统、数据传输和处理子系统、远程综合管理与安全预警子系统。

（一）传感器子系统

由监测结构安全性、环境、适用性和耐久性的各种不同类型传感器组成，按照设定的采集制度采集并将其送到数据采集单元，为状态识别提供实测数据。它是监测系统的源头，直接关系到安全监测系统中各种原始数据的可靠性和有效性，进而影响到整个安全监测的效率和精度。在技术条件上，不但要考虑传感器本身的性能指标，而且还应顾及传感器与通讯设备、放大器等的兼容性。在经济条件上，进口仪器的各种性能指标虽然较为优良，但价格昂贵，近年来国产仪器性能水平正不断提高，结合长期维护的便捷性和综合价格因素，我们可采取进口与国产相结合的方式。

（二）数据采集子系统

该系统是各类信号采集、存储和传送的硬件系统[3]，功能是将传感器信号转换成数字信号，并通过网络将数据传输到监测中心的数据处理与控制子系统上，为下一步的分析和处理传输数据。主要包括信号的调理、数据的采集和数据通讯三部分。通过底层网络传输得到的传感器信号微弱，需经过放大、滤波、模数转换等程序使其信息得到增强，接着利用数据采集仪器的转变将电信号（模拟信号）转换为数字信号。数据通讯主要制信号的收发和网络传输，通过传输光缆或无线网络将数字信号传输至软件系统中心节点。数据采集是实时在线而且长期进行的，所以必须采取自动化数据采集装置，工作流程一般为：传感器将量测的非电量转换成容易量测的电量后，通过模/数转换，将数字量直接输入到计算机中。数据采集硬件系统配合相应的软件系统组成一套数据采集系统。一套数据采集系统可以将试验量测阶段和试验数据整理阶段合而为一，实现快速、多点、自动测量和记录试验数据。

（三）数据传输和处理子系统

主要包括各类数字信号的处理，如A/D转换及数字滤波去噪等，以便为系统识别和损伤识别准备充分的数据信息。数据传输部分主要由硬件设备组成，包括数据远程传输模块和设备监测模块。数据远程传输模块负责定时将数据传输给分析中心系统。设备监测模块负责监测系统设备运行情况，当设备出现故障时，可以及时发现进行处理，并可对设备进行远程控制。数据处理分析部分是对采集及传输到的基站的现场监测数据进行处理和分析。数据预处理主要对采集的数据、信号进行滤波、统计等运算，计算的结果作为安全监测系统的初级输入，这部分工作主要在在数据采集子系统中进行；数据二次预处理在基站电脑或服务器上进行，主要是利用信号处理技术，对数据进行降噪处理、时频域参数识别，以及结构特征参数获取等工作；数据后处理主要是利用模态分析、相关性分析等技术手段，结合桥梁运营特点以及环境因素，对获得的监测数据进行深入分析，从而对桥梁的安全性能及使用性能做出诊断和评估。

（四）远程综合管理子系统