行业新闻
桥梁、隧道、边坡灾害监测报警系统- 监测报警全新解决方案
一. 概述：
自2000年前后开始，桥梁健康监测系统多是高校在主导建设，其目的倾向于科研、理论性研究、结构物设计的实践验证。主要在特大桥、长大桥、典型大桥的范围内建设桥梁健康监测系统。这期间健康监测所用的传感器、采集仪、软件系统未实现规范化、标准化、系统化、高集成化，包括项目实施工艺要求没有统一的规范和标准。自JT/T 1037-2016《公路桥梁结构监测技术规范》开始执行，开创了桥梁健康行业的新篇章。健康监测行业进入快速发展阶段。交通运输部拟定桥梁健康监测建设名录，在完善健康监测系统的同时给予最大力度的支持。随着社会上项目数量的增多，使得公路桥梁、隧道、边坡健康监测行业积累了大量的实践经验。
JT/T 1037-2022《公路桥梁结构监测技术规范》发布后代替了旧有规范，新规范总结经验，把握了新的发展方向，部级、省级、具体运营单位三级平台得到了规范化的建设和发展。桥梁健康监测项目在全国各省各条高速长大桥梁实现了基本覆盖。
时间来到2025年，随着监测报警需求的进步和改变，公路桥隧坡灾害监测报警系统的建设已经势在必行。与传统健康监测有所不同，桥隧坡灾害监测报警系统的核心是：报警。实现方法是：轻量。目标是：保障安全。
近10年以来，国家主动促进结构物健康监测行业的发展，在此驱动下，人才、资金、技术纷纷进入这个赛道，具体到软件硬件方面，如系统构架、传感器、采集仪、通讯技术、监控平台、数据准确性各个方面得到了大幅度的提升。传感器的集成度向着一体化、多参数、低功耗、实用性发展，大量成熟的基于先进芯片的传感器，不仅代替了旧有设备，其所展现的增强能力，在监测业务中令人耳目一新、另眼相看。比如雷达监测设备，10年前健康监测行业还是雷达技术的新大陆，如今桥梁雷达、隧道雷达、边坡雷达已经在性能、功能、算法上有了专业的细分。
2024年梅大高速和柞水灾害事件导致的伤亡令人落泪。作为健康监测从业人员，实现桥梁隧道边坡灾害及时准确的报警，保障人民群众的生命财产安全成为了我们迫切的社会使命。在桥隧坡高风险区域部署灾害监测报警系统，一旦有灾害发生，系统立刻以语音、警号、爆闪灯、LED文字显示屏、电话、短信、启动阻车器、联动导航系统、启动应急预案等等方式提醒车辆及人员、封闭灾害现场挽救那些鲜活的生命，避免或减少灾害事件造成的损失，这是促使健康监测系统从数据分析预警到实时灾害报警发展的重要原因。
为更好的实现灾害监测报警功能，路安交科自主研发了结合LORA、4G无线技术的桥梁隧道边坡灾害监测报警系统。
桥梁隧道边坡灾害监测报警系统的特点是：设备功能一体化、硬件采集低功耗、危险工况全覆盖、管理流程全到位、报警及时不漏报、误报情况不发生、边缘计算高效率、无线组网更科学、报警手段更多样、监测系统长寿命、安装运维更简单。
桥梁隧道边坡灾害监测报警系统除了完成高速路长大桥梁、边坡、隧道的监测，还涵盖整个高速路网、市政路网的所有危险区域、危险路段和危险结构。桥梁隧道边坡灾害监测报警系统可支持有人或无人值守模式，支持有关部门人员定期检测功能。使得桥梁隧道边坡灾害监测报警系统长期处于有效警戒状态。
桥梁隧道边坡灾害监测报警系统关乎生命财产安全，需要系统设计更科学实用、系统集成更专业、设备选型更严格、实施人员更专业、数据更加准确有效、数据分析高水平、运维工作更严谨。如果在项目建设中存在诸多瑕疵，那么会产生报警不准确、不及时甚至根本报不出警的严重问题。报警及时准确，是对灾害监测报警体系的严格考核。
二. 灾害监测报警系统构架简述
我们提出问题，目的是要更好的解决。明确了桥梁隧道边坡灾害监测报警系统建设的必要性、范围、原则，那么具体要怎么建设呢？能否实现桥梁、隧道、边坡灾害监测报警系统的统一理念设计呢？我们的答案是肯定的！以下是桥梁隧道边坡灾害监测报警系统结构图：
由以上三个系统图可知，桥梁、隧道、边坡三种场景灾害监测报警系统结构高度一致，监测系统结构的核心是报警网关。报警网关相对于报警外围设备和无线采集仪而言是星型结构的中心。它处理项目现场的所有静态数据、动态数据、视频抓拍、视频转发以及报警数据，并与云平台保证实时通讯连接。经过采集仪、报警网关两层边缘计算后，报警网关生成报警策略，并驱动报警外设执行报警联动行为。
该系统设计功能十分强大，系统既适应原有长大桥梁健康监测体系，又适合现有桥梁群、隧道群、边坡群灾害监测报警体系。另外该系统在设计时充分考虑了系统的扩充能力、供电系统的多样性、符合行业特点的报警缓冲能力，更加完善了报警机制的测试、远程管理、人工参与减少误报、网格员日常有效运维、报警期间现场应急管理等诸多细节。
另外值得肯定是的，基于灾害报警系统的统一规划理念，我们实现了桥梁边坡隧道灾害监测报警系统的物理结构一致性。在统一的系统结构下，更换不同监测场景的专业传感器，就可以实现桥、隧、路、边坡专业的灾害监测报警体系建设。这种设计理念，是我们团队多年的技术积累和项目实践的优秀成果。
该系统设计功能十分强大，系统既适应原有长大桥梁健康监测体系，又适合现有桥梁群、隧道群、边坡群灾害监测报警体系。另外该系统在设计时充分考虑了系统的扩充能力、供电系统的多样性、符合行业特点的报警缓冲能力，更加完善了报警机制的测试、远程管理、人工参与减少误报、网格员日常有效运维、报警期间现场应急管理等诸多细节。
另外值得肯定是的，基于灾害报警系统的统一规划理念，我们实现了桥梁边坡隧道灾害监测报警系统的物理结构一致性。在统一的系统结构下，更换不同监测场景的专业传感器，就可以实现桥、隧、路、边坡专业的灾害监测报警体系建设。这种设计理念，是我们团队多年的技术积累和项目实践的优秀成果。
三. 系统功能
桥梁隧道边坡灾害监测报警系统构建了一个低功耗、低成本、快速安装、高效报警的智能监测体系。
五大目标：
五大目标：
| 精指标 | 精准采集数据，达到高精度监测要求，为决策提供可靠依据 |
| 低成本 | 降低设备采购与部署成本，实现技术普惠，推动行业更广泛应用。 |
| 快安装 | 优化安装流程，快速完成部署，缩短施工周期，为应急场景提供支持。 |
| 便维护 | 提供远程监控、自动诊断功能，大幅减少长期运维成本与人工投入。 |
| 重报警 | 构建可靠的多级报警机制，实现不漏报、不误报，确保危险警情能够第一时间被发现并处理。 |
特点：
1. 一体化传感器
灾害监测报警体系突破传统单一传感器模式，采用MEMS传感器，将振动、倾角、位移多种监测功能整合于一体，极大减少硬件数量，同时提升整体性能。
2. 高兼容性，适应多场景需求
支持与传统传感器兼容，系统可实现分布式或一体化部署，灵活适配不同监测场景，满足多样化需求。
3. 超低功耗与持久续航
在休眠模式下，设备功耗低至微安级别，内置电池可续航5年，无需频繁更换电池，适应长期监测场景。
4. 智能无线组网，实时传输数据
通过LoRa无线自组网技术，无线采集仪与网关通信距离可达3公里，适应复杂地形。
5. 数据采集频率可灵活设置
系统支持1Hz静态数据采集及50Hz动态数据采集，同时满足各种边坡隧道或者长大桥梁与中小跨径桥梁的监测数据采集要求。
系统硬件主要包括传感器，无线采集仪，无线网关，报警装置，太阳能供电系统等。无线采集仪通过LoRa信号将传感器数据传输至网关，网关解析后通过4G网络将数据上传至云平台。在发生异常报警时，无线采集仪会首先进行阈值判断。如果监测数据超出设定阈值，采集仪会将报警数据和状态同时传输至网关。网关接收到多个采集仪的数据后综合判定报警等级，并本地触发语音、文字、警号、闪灯、短信、电话报警，同时网关也将现场数据和报警状态通过4G网络上传至云平台。
1. 一体化传感器
灾害监测报警体系突破传统单一传感器模式，采用MEMS传感器，将振动、倾角、位移多种监测功能整合于一体，极大减少硬件数量，同时提升整体性能。
2. 高兼容性，适应多场景需求
支持与传统传感器兼容，系统可实现分布式或一体化部署，灵活适配不同监测场景，满足多样化需求。
3. 超低功耗与持久续航
在休眠模式下，设备功耗低至微安级别，内置电池可续航5年，无需频繁更换电池，适应长期监测场景。
4. 智能无线组网，实时传输数据
通过LoRa无线自组网技术，无线采集仪与网关通信距离可达3公里，适应复杂地形。
5. 数据采集频率可灵活设置
系统支持1Hz静态数据采集及50Hz动态数据采集，同时满足各种边坡隧道或者长大桥梁与中小跨径桥梁的监测数据采集要求。
系统硬件主要包括传感器，无线采集仪，无线网关，报警装置，太阳能供电系统等。无线采集仪通过LoRa信号将传感器数据传输至网关，网关解析后通过4G网络将数据上传至云平台。在发生异常报警时，无线采集仪会首先进行阈值判断。如果监测数据超出设定阈值，采集仪会将报警数据和状态同时传输至网关。网关接收到多个采集仪的数据后综合判定报警等级，并本地触发语音、文字、警号、闪灯、短信、电话报警，同时网关也将现场数据和报警状态通过4G网络上传至云平台。
支持多种警情确认联动模式
支持报警外设标准化定制
3.1. 核心产品功能与特点
低功耗一体化采集设备特点如下：
1、低功耗设计，锂亚电池供电；
2、LoRa无线数据通信；
3、支持两路RS485接口数据采集、转发功能；
4、内置倾角及加速度传感器；
5、支持外部电池扩展接口
6、可本地设置多级报警门限（前三级平台预警，四级以上灾害报警，联动现场报警设备），根据预设门限和工作模式自主采集传感器数据分析上报；
7、设备激活方式：网关唤醒、自动上线。
8、设备采用上位机软件进行设置。
9、数据采集频率可以设置，静态数据1赫兹，动态数据50赫兹（有外部长期供电情况下）
10、具备人工确认后启动联动报警功能。
低功耗无线数据采集工作模式 ：
1、低功耗接收模式：采集仪休眠后可周期性唤醒，只能接收指定网关发出的唤醒命令。采集仪根据命令协议，采集传感器数据并上传网关后，再次进入休眠模式。休眠模式下，采集仪耗电量为微安级；
2、定时唤醒采集发送模式：采集仪预设采集频率，自主唤醒采集数据，并通过LoRa上传至网关，完成后再次进入休眠模式；
3、门限判断模式：采集仪预设采集频率自主唤醒采集传感器数据，采集仪判断传感器数据是否超限，若超限立即向网关上报实时数据，并发送报警信息，若数据未超限，采集仪将不会向网关发送数据，采集完成后再次进入休眠模式，直到下次被唤醒；
报警网关功能 ：
1、支持LoRa无线数据采集通信；
2、实现远程电话告警、本地麦克风喊话告警；
3、本地预设报警门限、采集阈值联动告警；
4、485数据采集功能；
5、本地实现预警抓拍联动；
6、远程通话广播、一键报警；
7、实现远程短信告警；
8、支持喇叭广播告警；
9、支持外接太阳能或市电供电；
10、支持远程控制，程序升级；
11、支持4G数据传输；
12、支持以太网接口数据传输；
13、支持远程测试功能，支持现场测试/停止测试功能;
14、自身状态上报云端功能;
无线网关工作模式 ：
1、LoRa无线唤醒模式：网关预设监测频率，向低功耗无线数据采集仪发送唤醒采集命令；
2、远程控制模式：网关可通过云服务端控制程序，远程控制网关工作状态和报警设备工作；
3、虚拟传感器模式：网关可根据采集仪上报的数据汇总虚拟出关联传感器做为报警阈值的判断，减少误报和漏报情况发送；
4、告警模式：网关可本地预设报警门限，根据预设工作模式做出相应报警动作，并支持本地麦克风喊话告警、远程语音告警、短信告警等，支持多种报警方式发送，确保路上行车安全；
1、低功耗设计，锂亚电池供电；
2、LoRa无线数据通信；
3、支持两路RS485接口数据采集、转发功能；
4、内置倾角及加速度传感器；
5、支持外部电池扩展接口
6、可本地设置多级报警门限（前三级平台预警，四级以上灾害报警，联动现场报警设备），根据预设门限和工作模式自主采集传感器数据分析上报；
7、设备激活方式：网关唤醒、自动上线。
8、设备采用上位机软件进行设置。
9、数据采集频率可以设置，静态数据1赫兹，动态数据50赫兹（有外部长期供电情况下）
10、具备人工确认后启动联动报警功能。
低功耗无线数据采集工作模式 ：
1、低功耗接收模式：采集仪休眠后可周期性唤醒，只能接收指定网关发出的唤醒命令。采集仪根据命令协议，采集传感器数据并上传网关后，再次进入休眠模式。休眠模式下，采集仪耗电量为微安级；
2、定时唤醒采集发送模式：采集仪预设采集频率，自主唤醒采集数据，并通过LoRa上传至网关，完成后再次进入休眠模式；
3、门限判断模式：采集仪预设采集频率自主唤醒采集传感器数据，采集仪判断传感器数据是否超限，若超限立即向网关上报实时数据，并发送报警信息，若数据未超限，采集仪将不会向网关发送数据，采集完成后再次进入休眠模式，直到下次被唤醒；
报警网关功能 ：
1、支持LoRa无线数据采集通信；
2、实现远程电话告警、本地麦克风喊话告警；
3、本地预设报警门限、采集阈值联动告警；
4、485数据采集功能；
5、本地实现预警抓拍联动；
6、远程通话广播、一键报警；
7、实现远程短信告警；
8、支持喇叭广播告警；
9、支持外接太阳能或市电供电；
10、支持远程控制，程序升级；
11、支持4G数据传输；
12、支持以太网接口数据传输；
13、支持远程测试功能，支持现场测试/停止测试功能;
14、自身状态上报云端功能;
无线网关工作模式 ：
1、LoRa无线唤醒模式：网关预设监测频率，向低功耗无线数据采集仪发送唤醒采集命令；
2、远程控制模式：网关可通过云服务端控制程序，远程控制网关工作状态和报警设备工作；
3、虚拟传感器模式：网关可根据采集仪上报的数据汇总虚拟出关联传感器做为报警阈值的判断，减少误报和漏报情况发送；
4、告警模式：网关可本地预设报警门限，根据预设工作模式做出相应报警动作，并支持本地麦克风喊话告警、远程语音告警、短信告警等，支持多种报警方式发送，确保路上行车安全；
