重庆交通大学交通信息工程与控制研究所

关于我们     研究所概况
重庆交通大学交通信息工程与控制研究所成立于****年，共有技术人员30多名，其中高级职称9人，具博士学位6人。学科涵盖电子、计算机、通信、桥梁、力学、光电等，形成多学科交叉互补的组合。主要致力于高新信息技术及交通信息技术方面的研究和应用。领先实现了机敏网仿生结构裂缝监测方法、点激光投射挠度监测系统等多种先进方法技术，近三年申报和获得四十余项国家专利。与多家国外研究机构有长期合作关系。
研究所主要提供交通基础设施相关单一或成套仪器和技术服务。与研究所合作的后期配合厂商具备专业资质及较强的生产配套能力。
关于我们     技术成果
针对目前国内外桥梁垮塌事故频繁，本研究所围绕桥梁健康监测展开了多年研究。在传感器及系统寿命、系统便利性与经济性、监测数据有效解析等方面均提出了有效解决方案，实现了多个桥梁健康监测瓶颈突破。在此基础上，形成了传感、数据传输、在线评估应用及相关管理机制与协议的成体系桥梁结构健康监测系统，并在众多桥梁进行了实际应用。
其中机敏网仿生裂缝监测方法被院士鉴定为“属国际首创，达到国际领先水平”；挠度监测方法被院士鉴定为“经济实用，性能可靠，实现重要创新，达到国际先进水平，具有明显的社会、经济效益和良好的应用前景”。目前桥梁健康监测相关技术已获得了发明专利9项、实用新型专利9项。同时裂缝仿生监测系统已通过重庆市科委、重庆市计量质量检测研究院的标定校准。 
1、专家鉴定意见
院士鉴定意见如下图所示：
 

                     
                        赵国藩院士鉴定意见                                                    杨士中院士鉴定意见
2、鉴定证书
重庆市科委、重庆市计量质量检测研究院等机构鉴定和认证证书如下图所示：

重庆科委鉴定证书                                               重庆市计量质量检测研究院鉴定证书
 
3、专利证书
本系统获得的相关专利如下图所示：
 

 一种用于结构损伤监测的网络传感系统           位移/挠度检测和监测方法                 张力线视频挠度测量装置及方法              

       自动化应变测量和监测系统及其方法               张弦可控的振弦式应变仪             结构裂缝仿生监测系统及其监测方法

 神经网络仿生裂纹传感器                        弱衍射激光准直装置                  采用无线供电的无线存储设备   

用于桥梁荷载实验的无线遥控式挠度测量系统        远程应变测量采集器                 多点挠度快速测量系统                      

桥梁线形自动测绘系统                        多功能桥梁安全监测系统                  桥梁震动智能供电系统

国家专利
[1]国家发明专利：一种用于结构损伤监测的网络传感系统.专利号：ZL200410063073.1
[2]国家发明专利：位移/挠度检测和监测方法.专利号：ZL200510057473.6
[3]国家发明专利：张力线视频挠度测量装置及方法.专利号：ZL200610095083.2
[4]国家发明专利：用于桥梁荷载实验的无线遥控式挠度测量系统及其测量方法.专利号：ZL200810069529.3
[5]国家发明专利：桥梁健康监测网络的传感器电源管理系统及方法；200910104282.9
[6]国家发明专利：压电阵列融合机敏网结构裂缝监测系统及监测和安装方法；200910103936.6
[7]国家发明专利：自动化应变测量和监测系统及其方法.专利号：ZL200810233390.1
[8]国家发明专利：张弦可控的振弦式应变仪.专利号：ZL200910103935.1
[9]国家发明专利：结构裂缝仿生监测系统及其监测方法.专利号：ZL200810069808.X
[10]国家实用新型专利：神经网络仿生裂纹传感器.专利号：ZL200620111072.4
[11]国家实用新型专利：弱衍射激光准直装置.专利号：ZL200620111261.1
[12]国家实用新型专利：采用无线供电的无线存储设备.专利号：ZL200820099499.6
[13]国家实用新型专利：用于桥梁荷载实验的无线遥控式挠度测量系统.专利号：ZL200820097957.2
[14]国家实用新型专利：远程应变测量采集器.专利号：ZL200820099052.9
[15]国家实用新型专利：多点挠度快速测量系统.专利号：ZL200920126826.7
[16]国家实用新型专利：桥梁线形自动测绘系统.专利号：ZL200920126829.0
[17]国家实用新型专利：多功能桥梁安全监测系统.专利号：ZL200820097916.3
[18]国家实用新型专利：桥梁震动智能供电系统.专利号：ZL201120016638.6
 

合作方式
1、 产品合作：提供相应的监测系统及相关产品，同时提供必要的技术支持及服务，帮助用户完成相应的监测任务。
2、 监测服务：提供监测服务，提供监测解决方案，按要求完成相应的监测服务，并提供相应的监测报表。
3、 代理：我们诚招各地代理，欢迎来电咨询（023-62652123）；

 
工程案例
1、 土坎乌江大桥
简介
土坎乌江大桥属于渝湘高速公路（重庆至长沙）武隆至水江路段。该桥斜跨乌江，斜交角约为45度，采用连续刚构形式。主桥长420米（110+200+100），采用左右幅分别设计，主跨200米预应力砼连续刚构跨越乌江。
 
土坎乌江大桥
系统介绍
本研究所根据该桥的特点，针对主跨结构设计并安装了成套桥梁健康监测系统。系统由仿生裂缝监测系统，准直点激光投射式挠度监测系统，振弦式应变监测系统以及温度监测系统和各系统传感器的相应信号采集和控制器、电源、防雷设备、防盗设施、现场控制中心及远程监控中心（服务器）构成。
    
           腹板内侧裂缝传感器         挠度标靶
 
监测系统界面
该成套桥梁健康监测系统能够实时采集数据，并将数据通过无线网络传送到远程监控中心，为专家评估桥梁健康状况提供详实、准确的数据支持。
2、 马桑溪长江大桥
简介
马桑溪长江大桥位于重庆市上界高速公路大渡口区马桑溪至巴南花溪镇先锋村区间，距下游李家沱长江大桥6公里，西接成渝高速公路，横跨成渝铁路，通过东西交通道与城区各主干线连接。主桥上部结构为179米+360米+179米的三跨预应力钢筋混凝土双塔双索面斜拉桥，主梁截面形式采用预应力混凝土分离式三角箱型断面。桥面宽为30.6米，分为独立的左右两幅桥。
 
马桑溪长江大桥
系统介绍
针对马桑溪长江大桥的索塔病害情况，设计了针对该桥的裂缝监测系统。各监测点的数据传送回现场控制中心后，再通过无线网络传到远程监控中心，从而对索塔的开裂情况进行长期实时监控。
   
索塔外壁仿生裂缝监测系统           索塔内壁中间处理器
 
监测系统界面
该系统在2008年5.12汶川大地震中仍处于服役状态，对主桥索塔在地震发生前后的裂缝情况进行了可靠的监控，为震后桥梁安全评估提供了详实的数据参考。
3、 太平庄大桥
简介
太平庄特大桥位于渝黔高速公路綦江县东溪镇，为跨越东溪河的跨河大桥。该桥主桥为62.78+110+62.78米连续刚构，两题采用单箱单室三向预应力变高度箱梁。桥宽24.5米，主桥桥墩为双薄壁墩。
 
太平庄大桥
系统介绍
根据大桥的情况设计了包括裂缝监测、挠度监测、应变监测、温度监测在内的成套桥梁健康监测系统。
  
裂缝传感布安装效果        激光挠度监测系统点标靶
 
监测软件界面
该系统在2008年5.12汶川大地震中仍处于服役状态，对主桥索塔在地震发生前后的裂缝发生情况进行了可靠的监控，为以后震后桥梁安全评估提供了详实的数据参考。

4、 河耳沟大桥
简介
安稳大桥位于渝黔高速公路綦江县安稳镇，为跨越跳鱼河而设置的一座特大桥。大桥全长454米，主桥为122+210+122米连续刚构，梁体采用单箱单室三向预应力变高度箱梁。
 
安稳大桥

系统介绍
桥梁在中跨合拢段张拉底板预应力束施工工程中，曾出现混凝土被崩裂脱落的质量问题。针对该桥的特点，设计了包括挠度监测、应变监测、温湿度监测在内的成套健康监测系统。各监测系统的监测数据传输到现场控制中心后，通过无线网络汇总到远程监控中心，经过分析处理后，给专家提供准确的数据参考。
              
激光挠度监测点标靶       振弦式应变监测系统

该系统在2008年5.12汶川大地震中仍处于服役状态，对桥梁在地震发生前后的状态进行了可靠的监控，为以后震后桥梁安全评估提供了详实的数据参考。
 
监控软件界面
5、 高家花园大桥
简介
重庆嘉陵江高家花园大桥位于沙坪坝区高家花园与江北区石马河之间，是主城外环高速跨越嘉陵江的公路桥梁。主跨240米预应力混凝土连续刚构桥。
 
高家花园大桥
系统介绍
大桥于2009年9月意外发生火灾，为评定其事故后的通行安全状况，根据业主要求三天内安装挠度监控系统对该桥的挠度变化进行监控，然后将数据实时传输回远程监控中心，并在2个月的时间内实现对该桥挠度变化进行实施监控，而其他方法难以同时达到如此短时间内安装、0.1mm精度的动、静态挠度实时监测（每分钟40帧图像采集）的要求，为专家和业主判断桥梁火灾后桥梁安全情况提供了迅速、准确的数据资料。
     
桥墩处的投影标靶         跨中合拢段激光发射器
 
监控软件界面
 
监测方法介绍
1、 裂缝监测系统
混凝土桥梁病害发展、性能退化及结构失效多源于裂缝的发生和发展。因此裂缝状态监测是混凝土桥梁安全监测中最重要的内容之一。
针对此监测问题，我们提出的裂缝仿生监测方法通过模拟动物肌肤神经系统对损伤的感知机理，在国内外首次突破了裂缝远程监测这一世界性的难题，实现了大型桥梁结构裂缝的远程在线监测。
 

裂缝仿生监测方法示意图        算法及监测过程示意图
利用仿生裂缝监测系统能够实现对桥梁局部和总体结构裂缝的早期（裂缝萌生期）识别和损伤跟踪分析，帮助桥梁维护人员进一步综合了解桥梁结构的失效行为、路径及结构的准确极限状态。
 
仿生机敏网及中间处理器
该方法在2006年由重庆市科委组织的评审会中，经由中国工程院院士为组长的鉴定组鉴定为“成果属国际首创，达到国际领先水平”；经重庆市计量质量检测研究院进行标定，机敏网裂缝仿生监测系统所能监测到的最小的裂缝宽度为0.02mm，所监测裂缝宽度中值为0.03mm，并能够反映出裂缝产生的时间和位置。
主要参数：
名称            型号               参数
 
裂缝监测宽度（中值） 0.04mm～0.2mm
裂缝监测宽度灵敏度 0.02mm～0.16mm
裂缝监测宽度精度 0.01mm～0.02mm
尺寸 2.5m*0.9m（根据监测要求定制）
网格尺寸 10cm*10cm（根据监测要求定制）
机敏线数量 80（根据监测要求定制）
单根机敏线长度 <6m
裂缝监测长度灵敏度 10.1cm（由网格尺寸决定）
工作环境 0～70℃，相对湿度≤90%
最佳安装温度 25℃
工作电压 AC220V

2、 挠度监测系统
桥梁位移变形监测是利用测量手段，对桥梁各控制断面的位移变形进行监测，并描绘相应的位移变形影响线和影响面以检测各控制部位位移变形状态，从而为总体评估大桥的承载能力、营运状态和耐久能力提供依据。因此，桥梁变形监测系统是桥梁健康监测的一个重要组成部分。
针对此监测问题，我们提出利用准直半导体点光源激光发射器、具有半反射效应的投影靶、视频采集设备和电脑组成的基于激光投射的漫反射式变形监测方法
 
             基于激光投射的漫反射式挠度监测方法示意图
利用该方法，测量精度可以达到±0.2mm，且不随监测距离发生变化，有效克服了以前挠度监测方法应用于大型桥梁结构上的各种问题，实现了简单、方便、高精度的桥梁位移、挠度、沉降监测。
经中国工程院院士鉴定，鉴定结论为“经济实用，性能可靠，实现重要创新，达到国际先进水平，具有明显的社会、经济效益和良好的应用前景”。
   
激光发射器                                    投影标靶
3、 温湿度监测系统
对于大型的混凝土桥梁而言，外界因素中温度和湿度所引起的荷载是引起桥梁变形和应力变化的主要荷载之一。如果不对桥梁在运营过程中的温度和湿度进行监控，就无法准确计算桥梁变形及应力变化中的温度效应，从而无法对桥梁结构的安全状态进行正确地评判。
针对此监测问题，我们采用长期工作稳定性很高的温/湿度传感器及温湿一体采集器，对温/湿度数据进行采集，从而为桥梁建康状况的分析提供重要参考。温度测量精度0.1℃，采用串口（RS485）与上位机相连，进行命令及数据的传输。
 
温/湿度监测系统
主要参数
项目 参数
湿度测量量程 1%～99%
湿度测量精度 ±3.0%RH
回差 ±2.0%RH（典型值）
年漂移 ±0.5%RH（典型值）
温度测量范围 -10℃～+85℃
温度测量精度 ±0.5℃

4、 应变监测系统
桥梁结构在外荷载作用下，内部产生应力，不同部位的应力值是评定桥梁结构工作状态的重要指标。目前直接测定桥梁结构截面的应力值还没有较好的方法，一般的方法是先测定应变，而后通过应力应变的关系间接测定应力。应变量测在桥梁结构试验中有极重要的地位，往往还是其他物理量量测的基础。
针对此监测问题，我们研发了振弦式应变传感监测系统，利用扫频激振的方法对振弦传感器可靠激振，从而测得钢弦的准确自振频率，进而推算出结构物所受应力情况。相应的应变采集器实现对多通道（带温度8通道，不带温度16通道）传感器数据的采集。
 
          应变数据采集单元
该系统具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点；其输出为频率信号，便于远距离传输，可以直接与微机接口。
主要参数
 模式一 模式二
通道数 8通道 16通道
测频范围 400-3000Hz 400-3000Hz
测频精度 <1Hz <1Hz
频率分辨率 0.01Hz 0.01Hz
是否有温度测量 有 无
测温范围 －50℃～+100℃ 　
测温精度 1℃  　
温度分辨率 0.1℃  　
接口类型 RS232/RS485 RS232/RS485
工作温度 0℃～70℃，相对湿度≤90%
工作电压 AC220V
5、 索力（体外预应力）监测系统
拉索是斜拉桥和悬索桥的重要组成部分，在桥梁运营期内，准确掌握拉索的索力分布和变化有助于监测拉索的状态，分析索力对桥梁结构内力的影响和正确指导索力校正，为进一步监测提供依据。
针对此监测问题，我们利用单向加速度传感器测量索力。利用加速度传感器拾取拉索在环境激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。该类型加速度计具有精度高、灵敏度高、可靠性高、寿命长等优点；广泛用于桥梁等大型结构低频振动监测。
 
加速度传感器测量索力示意图
 
索力传感器                    数据采集单元
主要参数
项目 参数
索力测量范围 10～10000kN
索长范围 2～500M
测量精度 0.5%±0.001Hz
工作温度 0℃～70℃，相对湿度≤90%
工作电压 AC220V

根据不同情况也可采用拉索测力环测量斜拉索索力。该传感器不仅测量精度高、长期稳定性好，而且信号可以远距离传输，能自动克服温度对测量的干扰，安装使用方便。
6、 风速风向监测
通过安装风速风向实时监测系统，能了解桥梁环境风力、风向的变化情况，为分析桥梁的工作环境、评定行车安全状况、验证桥梁风振理论提供依据。
针对此监测问题，我们采用风向风速仪。该仪器具有性能可靠、功能齐全、精度高、操作方便等特点，具有瞬时、二分钟和十分钟平均风向风速处理、显示、大风告警等功能。主机可任意设置报警值，可存储前一日24小时数据，配有RS232接口，可与上位机进行通信，输出前一日24小时的整点、三小时数据和全天极大值及出现时间、大风告警持续时间等数据。
主要参数
名称 参数
风速 1m/s～60m/s
风向 0°～360°
启动风速 ＜0.8m/s
误差 风速＜0.4m/s，风向±3°
接口类型 RS485/RS232
工作电压 AC220V
工作环境 0℃～70℃，相对湿度≤90%

7、 结构动力特性监测
桥梁动态性能的改变反映了桥梁刚度性能的改变。通过对主梁和索塔振动的监测，不仅可以识别主梁结构的动态特性参数，还可以实现对主梁结构承受波动载荷历程的记录。振动特性的监测可采用加速度传感器来实现，但在选择传感器时要充分考虑传感器的技术性能（频率范围、灵敏度、采样特性等）。
针对此监测问题，我们采用单向加速度传感器。该类型加速度计具有精度高、灵敏度高、可靠性高、寿命长等优点；广泛用于桥梁等大型结构低频振动监测。
  
加速度传感器                 数据采集单元
主要参数
名称 参数
量程 ±2、±4、±8
噪声 99

接口 RS485/RS232
工作电压 AC220V
工作环境 0℃～70℃，相对湿度≤90%

8、 关键区段及交通流视频监测
本系统选用含视频、称重传感器等车流量检测系统来实施关键区段及交通流视频监测。
采用第三代视频技术，全数字高清摄像机来实施关键区段及交通流视频监测，系统图像分辨率达1024*768像素，重车车型识别率达99.5%；同时利用车辆称重传感器来测量行驶中车辆的重量，该系统静态计量精度符合国家III级标准，动态计量精度优于0.2%F.S。
 
交通监控系统

9、 塔顶偏位监测系统
采用精密倾角仪，对索塔偏移进行监测，这种倾角仪适用于自动化集中监测，具有长期稳定，灵敏度高、精度高、不受温度影响等优点。
  
倾角仪