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智能美甲大型客站铁路运输房建设备健康监测技术的发展背景与研究摘要：近十年，随着铁路交通的快速发展，铁路运输房建设备健康监测技术的研究也更加深入。本文针对钢结构无柱雨棚的健康监测发展趋势及发展过程中出现的问题进行分析，提出相关建议，以便管理部门及时发现并作出应对雨棚变形等问题的措施。 关键词：铁路运输房建设备；钢结构；无柱雨棚；健康监测技术
1.引言
随着高铁技术的不断发展，铁路的基础设施维护管理面临较多问题，房建设备作为铁路车站设施的重要组成部分，在高铁基础设施的维护管理过程中占据越来越重要的地位。其中钢结构无柱雨棚作由于施工快捷、安装方便等优点已被广泛应用。因此，对钢结构无柱雨棚进行健康监测，用科技手段保障铁路行车安全在行业内部已形成共识。
2.国内外健康监测技术的发展概况
目前结构健康监测技术在建筑领域的应用早已是一个研究的热点，应用的对象包括桥梁、水
坝、超高层建筑等。美国20世纪80年代中后期就开始在多座桥梁上布设监测传感器，监测环境荷载、结构振动和局部应力状态，用以验证设计假定、监视施工质量和实时评定服役安全状态。美国仅1995年，就投资1.44亿美元，在90座大坝上配备了安全监测设备。
在国内，近几年结构健康监测系统的应用逐渐增多，多所高校都开展了不少结构健康监测方面的研究，尤其是针对桥梁结构。我国在许多大型土木工程中也都采用了结构健康监测系统，例如香港青马大桥安装了500个加速度传感器、粘贴了大量的应变片和一套GPS，用以长期监测桥梁的安全状态。江苏的苏通大桥、江阴大桥也同样安装了结构健康监测系统。但由于结构健康监测系统集成技术复杂，成本昂贵，我国的结构健康监测系统多应用于大跨桥梁结构，对于客站钢结构无柱雨棚的健康监测技术还有待于进一步发展。
3.关于大型客站钢结构无柱雨棚实施健康监测技术的必要性
由于铁路部门对运输安全的高标准和严要求，为保证铁路运输设备的安全可控，保障行人及行车安全，用自动化技术尽可能替代传统人工巡检，及时发现并处理设备问题，部分铁路运输设备的健康监测技术也已得到全面研究和应用，例如轨温实时远程监测系统、高速铁路供电安全检测监测系统（简称6C系统）等，但房建设备的健康监测技术还在研发试点质粒拯救
的起步阶段。所以对大型客站钢结构无柱雨棚实施健康监测技术很有必要，主要原因有如下几点：
（1）国外的钢结构厂家通常自己本身就有设计的能力，所以比较容易做到标准化的设计和生产施工。而我国都是通过设计院来进行设计，而设计院它是一个独立的院所，并不是专业的钢结构企业，所以标准化在我国来说还是比较薄弱的一面。又因为对钢结构设计规范中部分标准执行的差异等等，使得钢结构无柱雨棚的设计标准和理念并不能完全契合后期施工、使用以及维护检修的相关要求；
（2）由于对炼钢核心技术的掌握程度不够深入，同时钢结构专业施工人员的理论指导和培训相对匮乏，施工质量达不到原设计要求，且存在部分节点施工等未按设计施工的情况；
（3）钢结构雨棚因受到长期的雨水冲刷、风揭、列车震动及其他环境的影响，使得钢结构在长期使用的过程中存在各种变形以及因锈蚀而产生的结构部分力学性能下降；
（4）由于钢结构雨棚大多与站房、站台等同步施工，因深基坑开挖回填影响，加上后期地基不均匀沉降等等自然因素，可能会导致站台及雨棚的结构部分损伤，从而影响钢结构雨棚结构部分的受力分配，造成设备的安全隐患；
（5）雨棚的检查及维修时需利用“天窗”实施，并不能像一般构筑物那样随时进行观测维护。目前钢结构无柱雨棚大多应用在繁忙干线，受铁路运营的限制，高铁站的天窗时间相对固定，大多为凌晨零点至四点，其他站天窗时间或更短。
综上原因，大型客站钢结构无柱雨棚作为铁路车站设施的重要组成部分，具有结构体系复杂、空间跨度大、使用年限长、服役环境复杂、人密集高和社会影响大等特点。在长期的使用过程中，由于环境荷载作用、疲劳效应、腐蚀效应和材料老化等因素的影响，无柱雨棚会产生损伤，使得结构的抗力衰减，在极端情况下(如地震、台风、暴雪等)甚至会导致结构失效，造成严重的社会影响。将健康监测技术应用于无柱雨棚，能随时掌握雨棚的健康状况，及时发现构件损伤，以便对进行维修和加固，避免结构突然失效，从而保障雨棚的使用安全，在目前铁路运输房建设备管理单位的日常维护工作中十分必要。
4.两种适用于大型客站钢结构无柱雨棚健康监测技术的分析
随着科技的进步，新的健康监测技术也在不断涌现，通过初步的市场调研，列举出目前主要的两种适用于大型客站钢结构无柱雨棚健康监测技术分别是分布式光纤传感技术和测量机器人健康监测技术，下面着重介绍一下以上两种健康监测技术的工作方式和优缺点。 （1）分布式光纤传感技术：分布式光纤传感系统的基本结构主要由传感光纤和后端仪表构成。光在传感光纤内传播到调制区，受到外界物理变化影响。光波的性质，如光的强度、波长、频率、相位偏振态等发生变化。变化了的光信号被后端仪表中的检测设备检获，从而得到相关物理量的变化。分布式光纤传感技术可以测量的环境参量主要有应力、应变、位移、温度、振动及电磁场等。兔毛纱线
分布式光纤传感技术有以下优点：①体积小、重量轻、铺设方式灵活。传感光纤体积小，对整体结构产生的影响小，并可以有许多种不同的封装方式和铺设手段；②与结构和环境相容性好。由于光纤封装方式的多样性，能与各种结构体很好地契合。同时，光纤材质为二氧化硅，耐腐蚀、耐高温、耐高压。在一些环境恶劣的应用场合，也能正常地工作；③灵敏度高。光纤布拉格光栅传感技术对应力的检测精度可达1μm,温度可达0.01℃；④能够实现远程监测。传感光纤本身既是传感组件，也是数据传输组件，避免了传统的电式传感器大线束传送电缆的问题。同时，数据中心与传感区域的距离可达数公里。⑤可以进行长距离监测。分布式光纤传感技术的测量长度都达到公里级，其中利用布里渊散射技术的仪表的测量距离(传感区域线性长度)标称为80km,实测可达65km；⑥抗电磁干扰。传感光纤不产生热、火花，也不产生电磁场。在有较强电磁场的环境中，如有接触网的车站雨棚上
等，具有特殊优越性。
分布式光纤传感技术有以下缺点：①设备健康监测是目前较为先进的理念，目前只有高校和科研单位较为热衷，但是很多投资方和运营方还没有强烈的需求意识，对于设备健康监测的认识比较欠缺，还没像现代光纤通信技术那样形成一个成熟的市场；②分布式光纤传感技术是一个新兴技术，在国外成熟的后端仪表产品也是在进入2000年以后才在国内逐渐出现。项目的投资方、运营方和结构的设计单位对于这项技术的认可度不够；③仅仅简单的敷设传感光纤，并采用仪表采集数据对于设备健康监测并没有太大的意义。首先需要针对结构体设计合理有效的传感网络。其次，要能够有效的获得这个网络产生的海量数据。最后，需要设计一个专用系统，进而分析得到对于用户有意义的数据；④分布式光纤传感的应用技术也需要突破，比如光纤的敷设工艺、光纤的存活率、铺设设备、特种传感光纤的研制等，这些技术影响了数据釆集的精确性，并且光纤的敷设等于在雨棚上增加了部件，存在脱落隐患，所以光纤安装和固定方式对于客站雨棚的独特使用性质而言也是一个难点。
（2）测量机器人变形监测技术：测量机器人是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、识别和
精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪，也称测地机器人。它是在全站仪基础上集成步进马达、CCD影像传感器构成的视屏成像系统，并配置智能化的控制及应用软件发展而形成的TPS系统。传统的测量模式是测量人员在接受了某一项测量任务之后，首先是基于已掌握的测量基本知识，根据任务与使用的仪器作出操作计划，然后用感觉器官对环境、目标进行识别与理解，操作仪器，按计划实施以完成测量任务。而测量机器人则由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理，在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标。它通过CCD影像传感器和其他传感器对现实测量世界中的“目标”进行识别，迅速作出分析、判断与推理，实现自我控制，并自动完成照准、读数等操作，以完全代替人的手工操作。测量机器人还能够制订测量计划、控制测量过程、进行测量数据处理分析的软件系统相结合，完全可以替代测量人员完成许多测量任务。
测量机器人健康监测技术有如下优点：①基于测量机器人的自动化监测能够不受高铁现场环境和监测时间的限制，实时获取观测数据，能够保证列车正常运营过程中对高铁结构进行监测，提高了监测效率；②造价相对较低，可以实现不同区域不同架构部分的专项监测，对于目前大型客站无柱雨棚的运维阶段而言，实用性较强；③安装和使用相对简单，
运维单位和后期设备监测管理单位监测人员较为容易上手，无需专门配置使用人员。
测量机器人变形监测的缺点：①测量机器人的监测手段所实现的功能与人工巡检基本一致，很难对结构部分进行监测；②监测技术通过监控监视手段，对于监视位置和角度的选取严格，且容易存在“监视盲区”；③受到监测手段影响，未来发展前景有待于拓展开发。
超前支架5.关于大型客站钢结构无柱雨棚健康监测技术的建议
通过对目前适用于大型客站无柱钢结构雨棚的健康监测技术的简单分析，得出的结论是相较于铁轨、供电系统等铁路行业独有的监测技术来说，大型客站钢结构无柱雨棚健康监测技术可以从其他大型钢结构建筑健康监测技术中进行借鉴并应用。就现阶段而言，分布式光纤传感技术对于光纤敷设工艺有较高要求，同时敷设的光纤对于钢结构雨棚也增加了一定脱落风险和安全隐患，结合大型客站钢结构无柱雨棚的实际发展情况，采用以测量机器人变形监测技术为基础，在重要结构杆件上布置传感器的现场传感技术相结合的手段，基本可以达到对外界结构体系进行有关环境荷载、结构荷载等荷载的自动监测效果，对所监测设备的状况进行随时监视，并收集监测到的相关信息数据，通过前后照片的扫描对比，再结合当前盛行的无线网络技术和对物联网技术的研发程度不断加大，将以上技术应用到
大型客站无柱钢结构雨棚健康监测及健康评估理论的分析中，分析出钢结构雨棚受损状况，从而科学的进行维修处理。智能卡制作
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