江苏《城市桥梁数字孪生监测系统设计标准》（征求意见稿）.docx

江苏省地方标准DB32JXXXXX-2024DB32TXXXX-2024城市桥梁数字挛生监测系统设计标准StandardforTheDesignofDigitalTwinMonitoringSystemforUrbanBridges（征求意见稿）1总则12术语23监测系统总体设计43.1一般规定43.2单桥数字季生系统设计原则43. 3桥梁群管理系统设计原则83.4兼容性84监测内容与测点布置94. 1一般规定94.2监测内容104. 3测点布设与设备105数据管理155. 1一般规定155.2数据编码155. 3数据存储与预处理165.4 数据交互与共享165.5 数据安全176数字季生模型与接口设计186. 1一般规定186.4 数字季生建模186.5 数据接口设计191.1 4桥址环境构建207桥梁数字季生评估与决策211.2 1一般规定211.3 桥梁荷载水平评估211.4 桥梁静动力状态评估221.5 阈值体系与预警231.6 养护决策24附录A城市各体系桥梁监测内容推荐表27附录B城市特殊结构桥梁案例：某大桥数字李生智慈运维系统.40本标准用词说明46引用标准名录47条文说明481.0.1为规范城市桥梁数字季生监测系统总体设计、监测内容和设备、数据管理.、桥梁数字孳生模型与接口设计、桥梁数字挛生评估与决策，提高工作的科学性和合理性，制定本规范。1.0.2本标准适用于江苏省内城市桥梁建养的各类相关部门，包括设计、建造、施工、管养、运维、以及第三方检测或评估单位对城市桥梁，含新建桥梁及在役桥梁的数字季生监测系统的设计。1.0.3数字李生监测系统的设计除应执行本规程的规定外，尚应符合国家、行业及江苏省现行相关法规和标准的要求。3监测系统总体设计3.1 一般规定3.1.1 一般大跨度桥梁以及特殊桥梁，如位于交通要道或具有历史意义的桥梁，应进行数字挛生监测系统设计。3.1.2 桥梁数字挛生系统应具有实时监测和预警、结构健康评估、桥梁的维护管理以及数据分析反馈等功能。3.1.3 1.3桥梁结构健康监测系统一般应具备五个部分：传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统、健康状态评估系统与数据管理系统。3.1.4 新建桥梁的监测系统应与桥梁土建、机电工程同步设计、实施、验收；在役桥梁的监测系统应结合养护管理需求独立设计、实施、验收。3.1.5 系统设冲文件应明确设计方案、功能要求、工程界面、预留预埋、维护升级要求。3.1.6 系统硬件采购安装工序与质量控制可按照交通机电工程建设管理程序进行。3.1.7 系统软件架构、数据库、应用组件宜采用开源技术。3.1.8 系统宜按省级、部级监测系统平台的数据交互与共享要求侦留传输接口。3.1.9 宜按照信息安全技术网络安全等级保护基本要求(GB/T22239)、信息安全技术网络安全等级保护安全设计技术要求(GB/T25070),信息技术数字季生第1部分：通用要求(GB/T43441.1-2023)的相关规定构建系统。3.2 单桥数字季生系统设计原则3.3 2.I单桥数字享生系统设计应基于桥梁结构计算、分析、风险评估结果进行,包括下列内容：1系统功能要求与总体方案设计；2与数据分析相关算法的确定：3系统各模块的工作流程、功能设计、详细设计及集成方案：4监测内容和测点选择、监测方法、设备选型与安装方案：5系统数据采集、传输、处理与管理方案：6系统供配电、通信、防雷、防护方案：7系统及其附属设施的预埋件和预留孔洞方案：8系统数据分析和超限管理方案：9系统与桥梁主体结构、供配电、通信、监控中心的房建等的工程界面划分；10针对系统维护的桥梁检修通道设计需求；11系统软件和硬件的维护更换、扩容升级建议。3.2.2系统数据采集、传输、供配电、通信、防雷、预埋件、预留孔洞方案等应基于环境适应性、匹配性设计。3.2.3新建、在役桥梁的系统设冲应明确桥梁现场系统供配电、通信接入点技术要求,纳入桥梁机电工程统一设计预留。3.2.4系统设计应提出监控中心环境、技术要求,纳入监控中心房建、机电体系统一设计。3.2.5系统设计宜给出不同功能硬件的合理使用寿命，以及设备的维护与更换、软件模块更新升级的要求。3.2.6系统硬件设计符合下列规定：1硬件设备安装设计方案应避免损伤桥梁主体结构：2传感器选型应与监测内容、测点布设、监测方法和软件系统相适配,并考虑安装、维护的便易性和易保护性：3数据采集设备应与传感器和数据采集与传输软件功能相适配,满足数据同步采集、实时传输要求；本标准用词说明1为便于执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如卜.：1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”：2）表示严格，布正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”：3）表示允许稍有选择，布条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”：4）表示允许有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的，写法为“应按执行”或“应符合的规定（或要求）”。引用标准名录1信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T222392信息安全技术网络安全等级保护安全设计技术要求GB/T250703信息技术数字李生第1部分:通用要求GB/T43441.1-20234综合布线系统工程设计规范GB503115供配电系统设计规范GB500526低压配电设计规范GB500547高速公路机电系统防雷技术规范GB/T370488建筑物电子信息系统防雷技术规范GB503439动态公路车辆自动衡器第1部分：通用技术规范GB/T21296.110交通信息采集视频交通流检测器GB/T24726-202111建筑与桥梁结构监测技术规范GB5098212公路桥梁养护规范JTG5120-202113数字强震动加速度仪DB/T10-201614压力变送器检定规程JJG882-201915线位移传感器设计规范JJFI305201116公路数据库编目编码规则JT/T132-201417公路桥梁结构监测技术规范JT/T1037-202218公路桥涵设计通用规范JTGD60-201519城市桥梁设计规范CJJ11-201120公路桥梁结构监测技术规范JT/T1037-2022江苏省地方标准标准名称DB32TXXXX-2024条文说明制定说明本规程制订过程中，编制组进行r广泛、深入的调查研究。总结了无锡市桥梁数字季生系统设计工程实践经验，参考了桥梁结构健康监测系统等相似系统的国家技术标准及地方技术法规、技术标准。为便于江苏省内城市桥梁建养的各类相关部门，包括设计、建造、施工、管养、运维、以及第三方检测或评估单位在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，城市桥梁数字季生监测系统设计标准编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明.但是，本条文说明不具备与规程正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。无锡市城市重点建设项目管理中心，无锡市市政公用产业集团有限公司，无锡市市政设施管理中心，无锡市市政设施建设工程有限公司等单位，在本规程编制过程中提供了技术支持。3监测系统总体设计523.1一般规定523.2单桥数字挛生系统设计原则523. 3桥梁群管理系统设计原则523.4兼容性534监测内容与测点布置544. 1一般规定544. 3测点布设与设备545数据管理565. 1一般规定565.3 数据存储与预处理575.4 数据交互与共享585.5 数据安全586数字李生模型与接口设计596. 1一般规定596. 2数字季生建模596.3 数据接口设计596.4 桥址环境构建607桥梁数字李生评估与决策617. 1一般规定618. 2桥梁荷载水平评估619. 3桥梁静动力状态评估6110. 阈值体系与预警626211. 养护决策3监测系统总体设计3.1 一般规定3.1.3 传感器系统用于实时监测桥梁结构的各项参数：数据采集与传输系统负责将传感器采集到的数据传输至数据处理与控制系统；数据处理与控制系统对数据进行处理并提供控制功能：健康状态评估系统用于评估桥梁结构的健康状况；数据管理系统用于存储和管理监测数据。3.1.8 为了确保系统与上级监测系统平台以及其他监测系统的数据交互与共享，宜在设计时预留相应的传输接口。3.2单桥数字挛生系统设计原则3.2.2监测系统各组件应符合环境要求。若桥梁位于高寒地区，设计时需要考虑低温对设备的影响，选择耐寒型材料和设备，保证在极端低温环境下系统正常运行：若桥梁经常受到海水侵蚀，需要采用防水防潮的设计，选择耐腐蚀的材料，确保系统长期稳定运行。3.2.7B/S架构是一种基于浏览器/服务器的软件架构模式，通过Web网站，用户可通过网页浏览器在授权下访问系统，该架构具有时客户端电脑要求低、支持多人同时在线访问的特点。3.2.11不同桥型受力与变形特性不同，如拱桥应该侧重考虑主拱圈的变位与受力，而简支梁应着重考虑主梁变形与受力，伸缩缝的变形等。3,3桥梁群管理系统设计原则3.3.I桥群管理平台基于桥梁专业基础上通过信息技术化，通过集约高效构建一个技术先进的软件平台，按需分步系统集成接入多座标准统一桥梁数据，既可避免单桥软件系统重复投资建设成本，又可避免单桥数据标准不统一，保障运维期数据互联互通。3. 4兼容性3.41传感器以及监测数据等若可重复使用能够有效减小监测系统的建设与使用成本，若具有可扩展接口有利于监测系统的扩容、升级与维护。4监测内容与测点布置4.1 一般规定4.1.1 1.1城市桥梁车辆运行环境复杂、结构形式多样，根据监测、管理需求针对性确定监测内容。4.1.3 城市桥梁通常为中小型桥梁，常见的桥型有简支梁桥、拱桥以及刚构桥，斜拉桥与悬索桥通常适用于大型桥梁，在城市桥梁中较为少见。4.1.5 监测点的布设应具有代表性、经济性与实用性，能够反映整个结构的状态，避免过度设置监测点造成资源浪费，并且确保监测数据的准确性和可靠性。同时，应考虑监测设备的布设条件，如电源供应、通信网络等方面的约束，合理安排监测点的布设位置，以使设备能燃正常运行并进行数据传输。4.1.6 城市桥梁经常有被超高车辆刷蹭的风险和事故发生，尤其是桥卜道路历次加铺导致净空有变化，因此应注意对运营车辆高度及桥梁净高的监测和预警。4. 3测点布设与设备4.1.1 3.2温度监测包括环境温度和结构温度监测。桥梁外部环境温度监测一般选择在无阳光直射（或加装百叶箱）、通风良好的部位。湿度传感器一般选择在通风良好、无阳光有射（或加装百叶箱）的部位,并采取必要的防尘措施。4.3.7 近年来地下工程临近穿越桥梁引发的桥梁下部结构沉降或倾斜的情况不断增加，因此应考虑桥梁下部结构的竖向沉降及倾斜监测。4.3.16 风速仪一般位于不受干扰的自由风场处，尽可能避免处于建筑物遮挡和结构绕流干扰区域。5数据管理5.1 一般规定5.1.1 数据是数字季生技术的核心，为保证监测数据的准确性、数据存储的一致性和数据传输的稳定性，针对城市桥梁量大面广的基本特点，规范各个单体桥梁监测系统的数据语义、语法、数据传输协议、数据存储格式等，以保障系统的兼容性和共享性，进而充分发挥数字季生技术的潜能。5.1.2 数据库应具备可靠性，确保数据存储和访问的稳定性和可靠性。其次，应具备先进性，即采用最新的技术和方法进行设计和实现。开放性是指数据库系统应该具备与其他系统进行数据交换和集成的能力。可扩展性要求数据库系统能够根据需要进行扩展，以应对不断增长的数据量和需求。标准性要求数据库设计符合行业标准和规范，以确保系统的兼容性和互操作性。经济性则要求在保证功能和性能的前提卜.，尽可能节约成本。此外，数据库设计还应保证数据的共享性，数据结构的整体性，数据的安全性，以及数据库系统与应用系统的统一性，以提高系统的效率和安全性。5.1.3 软件必须具备良好的兼容性和稳定性，能够有效地处理不同r系统之间的数据交换，并与各种通讯协议进行有效的通讯。5.1.4 长时间的运行过程中能够保持良好的性能和稔定性，确保监测数据的及时传输和处理。这样可以确保安全监测系统的持续有效运行,及时发现并应对可能出现的问题，保障监测系统的稳定性和可靠性。5.1.5 数据管理必须具备标准化的读取和存储接口，这意味着数据应以标准格式存储和读取，以确保数据能够被各种系统和应用程序有效地访问和利用。5. 3数据存储与预处理5. 3.1数据存储宜在线存储，以便实时访问和处理监测数据。但也可以考虑离线存储，以备份重要数据或在网络连接不稳定时使用。这样的存储方案可以根据监测需求和资源情况进行灵活调整，从而更好地满足桥梁监测系统的数据存储需求。6. 3.2存储要求旨在确保在网络中断或其他异常情况下，仍能够保留足够长时间的监测数据，以支持桥梁结构的安全监测和管理工作。7. 3.3数据库指的是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。桥梁结构信息数据库主要内容包含桥梁概况、历史检查记录等；监测系统信息数据库主要内容包含监测系统概况、监测内容、测点布设位置、传感器设备等；结构有限元模型数据库主要内容为结构有限元分析计算结果等；实时数据库只要内容为实时监测数据、视频监测数据等：数据分析数据库主要内容为统计分析、相关性分析、趋势性分析等；监测应用数据库主要内容为分析报告、超限阈值与报警、检查建议、特殊事件应急管理等。8. 3.6数据异构转换是实现不同系统之间数据互通的重要环节，能够有效地提高系统的整体效率和灵活性。支持多种通信协议和数据结构转换方式，有利于感知控制设备与网关或系统之间的无缝集成和数据共享。9. 3.7数据提取功能的灵活性和可定制性对于满足不同场景和需求的数据获取具有重要意义。支持多种抽取模式和数据格式的自定义配置，有助于实现数据的高效提取和利用，同时满足地理空间信息数据的抽取需求。5.4 数据交互与共享1. 4.2为保障数据交互的安全性，应采取必要的权限验证和安全管理措施，以确保数据的安全传输和有效管理。特别是在数据通过互联网传输时，应进行传输加密和身份认证，以防止数据被非法篡改或窃取。5. 4.3在监测系统与省、部级桥梁监测平台进行数据交互与共享时,应严格遵守省、部级平台统一的链路、传输、安全技术要求，以确保数据交互的稳定性和安全性。5.5 数据安全5. 5.1数据的完整性、加密、访问权限控制以及审计性是确保监测系统数据安全的关键方面。完整性确保数据在传输和存储过程中不被篡改或损坏，加密保护敏感数据免受未经授权的访问，访问权限控制确保只有授权用户可以访问和操作数据，审计性则记录外部用户对监测数据的访问行为，以便进行监控和审计。6. 5.5数据完整性要求确保数据在传输和存储过程中不被篡改或损坏，采用相关技术手段保障数据传输和存储的完整性。对于敏感字段或业务数据，应采用加密技术进行存储，以防止未经授权的访问。在数据传输过程中，应采用加密技术，确保数据的安全传输。数据审计功能应记录外部用户对监测数据的访问行为，以便进行监控和审计。同时，监测系统应具备灵活的数据访问权限控制功能，能够对用户访问权限进行细致的管理和控制。6数字挛生模型与接口设计6.1 一般规定6. 1.1模型是数字字生技术的关键，建立完善的数字模型是城市桥梁数字挛生分析的前提，以桥梁BlM模型为载体，规范相应模型编码标准、建模精度要求、数据结构设计、模型动态更新等要求。7. 1.3接口设计可以保证与其他系统的数据交换和集成的兼容性，从而促进数字空生系统与相关领域的互操作性和信息共享。这样做有助于不同系统之间的无缝连接，提高了系统的整体效率和效力，同时也为系统之间的数据互通提供了基础。6.2 数字挛生建模6.2. 1保证模型元素能够全面表达工程对象在设计各阶段中的所有设计内容，确保模型的完整性和准确性。需要根据各阶段设计深化的需要及时更新信息，以确保模型与设计的同步和一致性。这包括在设计过程中对模型进行必要的修改和调整，使其反映出最新的设计状态和要求。6.3 数据接口设计6. 3.1桥梁结构的安全性和稳定性需要得到实时的监测和评估。通过从监测设备和传感器实时获取数据，可以及时发现结构的变化和异常情况，提前预警可能的安全风险。数字李生系统是一个实时反映实际结构状态的虚拟模型，其准确性和实用性依赖于及时的数据输入。因此，监测评估数据接口需要支持将实时监测数据传输至数字季生系统,以确保系统能够及时反映出实际结构的状态。7. 3.3接口应该支持各种类型的监测数据，以满足数字李生系统对多维度监测数据的需求。这样可以确保系统能够全面地监测和评估结构的各种状态和变化，提高数字季生系统的全面性和实用性。6.3.5设计接D的目的是将机器视觉系统采集到的实时数据传输至数字季生系统。这需要建立可分的数据传输通道，确保图像和视频数据能够及时准确地传输到数字孳生系统中。6. 4桥址环境构建6. 4.1三维实景重构的目标是确保采集到的数据完整和准确。这意味者在采集实毋数据时，需要尽可能覆盖所有需要重构的区域，并确保采集到的数据准确反映了实际场景的特征和结构。数据的完整和准确对于实景重构与可视化渲染的精度和质量至关重要。只有通过采集到完整和准确的数据，才能够实现对实景的精确重构，并在可视化渲染中呈现出高质量的效果。保证采集数据的完整和准确性是实现数字挛生系统对真实环境的精确重构的基础，也是提高系统的11J信度和实用性的关键。7. 4.2遵循地理信息标准和规范有助于保证数据的质量和一致性。通过采用统一的数据格式、数据结构和数据标准，可以减少数据处理和集成过程中可能出现的错误和偏差，提高数据的准确性和可靠性。8. 4.4模型应具备良好的可视化效果，即能够以直观的方式呈现实景场景的特征和结构。这包括模型的外观、色彩、纹理等方面的表现,需要能够清晰地展现出实景的特点和细节。模型还应具备良好的交互性，即能够与用户进行有效的交互。这包括但不限于用户能够通过缩放、旋转、平移等操作来查看模型的不同部分，以及能够通过点击、拖动等方式与模型进行互动。7桥梁数字挛生评估与决策8.1 一般规定8.1.1 本条规定了桥梁数字挛生评估与决策的目的和意义，即利用数字季生技术，将桥梁的物理实体和数字模型进行实时同步，实现桥梁的在线监测和预测，为桥梁的全生命周期管理和决策提供数据支撑和智能服务。本条的依据是数字挛生技术的发展和应用，以及桥梁结构健康监测的需求和发展。本条的执行要求是桥梁数字挛生分析评估应采用动态更新的仿真模型，而不是静态的或固定的模型，以及应结合数据处理算法，而不是仅仅依赖于传感器数据，以提高模型的仿真准确度。8.1.3 桥梁数字挛生评估与决策原则确保了实时监测数据的准确性和模型的一致性，全面考虑了桥梁结构和环境因素的相互作用，通过智能算法提高预测准确性，增强决策的可视化和透明性，并推动桥梁的可持续发展和环境保护。这些原则为桥梁管理提供了科学、高效和环保的决策支持。7. 2桥梁荷载水平评估7.2.4在对车辆荷载水平进行分析时，应综合考虑1小时内的车辆荷我，使得对车辆荷载数据的分析连续且充分，而不是每小时分析当前时刻的车辆荷载水平。7.3 桥梁静动力状态评估7. 3.3每口的实时分析应利用当天内的所有静力响应数据进行分析。8. 3.5动力学参数的实时更新所分析的数据应包括分析间隔内的所有数据进行分析。例如当分析间隔设置为15分钟时，分析的数据应包含当前时刻的前15分钟的所有数据。7.4 阈值体系与预警7.4.2根据城市桥梁设计规范(CJJl1-2011)(2019年最新版)第10.0.1条规定：除可变作用中的设计汽车荷载与人群荷载外，作用与作用效应组合均按现行行业标准公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)的有关规定执行。7.5养护决策7.5.I本条明确了养护决策的定义和目的，强调了基于桥梁数字挛生系统的监测数据和分析结果来制定维护策略的重要性。养护决策不仅关注桥梁当前的维护需求，也考虑了长期的性能优化和寿命延长，以及公共安全的保障。通过这种综合性的决策方法，可以有.效地指导桥梁的养护活动，确保桥梁在其服务期内保持最佳性能和安全状态。7.5.2本条详细规定了养护决策的完整流程，从数据收集到策略制定,再到实施计划的制定和执行，以及后续的评估和调整。这一规范化流程确保了养护决策的科学性、系统性和可持续性，为桥梁的安全运行和有效管理提供/坚实的基础。