《钢桥结构质量评估数据管理系统》征求意见稿

1T/CASMESXXXX—2023钢桥结构质量评估数据管理系统本文件规定了钢桥结构质量评估数据管理系统的基本要求、数据表要求、外部数据交换、系统的构建和实施步骤、评估流程。本文件适用于钢桥结构质量评估的数据管理系统。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2887计算机场地通用规范GB/T11708公路桥梁命名编号和编码规则GB/T20273信息安全技术数据库管理系统安全技术要求GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB50982建筑与桥梁结构监测技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1传感器transducer/sensor能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。3.2监测系统monitoringsystem由监测设备组成实现一定监测功能的软件及硬件集成。3.3第三范式thirdnormalform第三范式（3NF）是符合第三级别的关系模式的集合。满足第三范式的数据库，是在满足第二范式（2NF）的基础上，要求一个数据库表中不包含已在其它表中己包含的非主关键字信息。3.4TCP/IP协议传输控制/网络协议，也称作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且，TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。3.5HTTP协议超文本传输协议，是一个请求——响应协议，它通常运行在TCP之上，用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议。HTTP是万维网的数据通信的基础。4基本要求4.1数据库4.1.1数据库宜采用技术先进、稳定可靠、易于扩展的设计方案，设计方案应遵循数据的完整性和一致性原则；管理技术平台应安全、稳定、高效。2T/CASMESXXXX—20234.1.2数据库系统宜具备身份鉴别、主动访问控制、安全审计等安全防护功能。4.1.3数据库系统的设计及功能等应符合GB50982相关要求。4.1.4数据库的表结构设计应满足第三范式（3NF）的要求。4.1.5数据库系统宜构建若干子数据库，对数据进行分类存储和管理。4.1.6数据库中表的模块应区分：系统架构实体、业务功能实体、存储数据实体。4.1.7数据库系统宜针对具体需求提供数据备份功能，保障数据安全。4.1.8数据库架构设计应根据业务分析模型，选择合适的数据库类型。4.1.9数据库中的表宜根据其存储数据的具体特征，设计合理的表结构。4.1.10数据库系统宜具备数据仓库拓展功能或具备向数据仓库系统迁移能力。4.1.11数据库的维护、安全要求应符合GB/T20273及GB/T22239的相关要求。4.1.12数据库中设计时宜对常用查询字段设置索引。4.1.13数据库中表应使用单独的字段作为对应表的主键。4.1.14数据库中表的主键应体现或计算得出数据存储的时间戳信息，字段名宜用“SID”。4.2监测系统4.2.1根据桥面铺装的设计要求和具体情况，设置合理的监测点。4.2.2监测点的设置应包括横向和纵向两个方向，同时覆盖整个桥面。4.2.3监测点的数量和位置应考虑到桥面的整体布局和局部细节的影响。同时为了方便实时监测，应在监测点处设置标志。4.2.4监测系统宜具有完整的传感、调理、采集、传输、存储、数据处理及控制、预警及状态评估功4.2.5监测传感器除应符合下列规定：a)传感器的选型应根据监测对象、监测项目和监测方法的要求，遵循“技术先进、性能稳定、兼顾性价比”的原则；b)宜采用应变传感器和位移传感器；c)传感器应符合监测系统对灵敏度、通频带、动态范围、量程、线性度、稳定性、供电方式及寿命等要求；d)传感器在安装后需要进行调试和校正，以保证其精度和准确性。对于应变传感器而言，需要进行标定和线性化处理；位移传感器需要进行零点校正和灵敏度校正等操作。此外，还需要进行传感器的防水、防护和防雷等环境保护措施，以确保其长期稳定运行。4.3一致性制定统一的数据交换和共享模式，保证数据资源最大化地利用，充分发挥系统整体效能。4.4可靠性保证系统具有较高的可靠性、完善的错误处理机制和数据备份机制，保证系统能够提供不间断访问服务。5数据表要求5.1基础信息表5.1.1基础信息表应包括：桥梁信息表、传感器配置表、设备信息表、监测类型配置表等。5.1.2基础信息表应考虑不同类型桥梁的具体情况，统一进行字段设计。5.1.3基础信息表应保证其字段能完整覆盖钢桥监测系统需要的桥梁、传感器及设备信息。5.1.4桥梁信息表中的记录应符合GB/T11708的要求。5.1.5桥梁信息表可参考表A.1进行表结构设计。5.1.6传感器配置表应根据不同类型传感器分别进行编号。5.1.7传感器配置表字段应包括传感器编号、传感器类型、监测数据类型、传感器安装位置、数据采集频率、初始修正值等。3T/CASMESXXXX—20235.1.8设备信息表应根据不同类型的设备分别进行分类编号。5.1.9设备信息表的字段应包括设备编号、设备类型、设备安装位置、状态等。5.1.10设备信息表可参考表A.2进行表结构设计。5.2监测数据表5.2.1监测数据表应根据不同类型的监测数据分表进行设计，其对每个具体测量参数应设计独立的表。5.2.2监测数据表的字段应包括监测数据采集时间、传感器编号、传感器采集值等。5.2.3监测数据表的监测数据采集时间字段精度应体现传感器数据采集精度和存储精度。5.2.4监测数据表的传感器编号字段应与基础信息表中相应字段统一。5.2.5监测数据表的传感器采集值字段数据精度应为单精度浮点数。5.3业务功能表5.3.1业务功能表应体现对基础信息数据及业务数据的统计、展示、分析等功能，应根据不同功能模块分表进行设计。5.3.2业务功能表的设计应体现钢桥监测系统中业务数据与具体功能的相关性。5.3.3业务功能表应负责存储其他功能性数据，包括分析评估数据、视频、图像、音频等结构化及非结构化数据。5.3.4业务功能表应通过合理设计对重要的中间计算数据进行存储。5.3.5业务功能表不宜将业务表中的数据进行额外存储或备份。6外部数据交换6.1一般规定6.1.1数据库架构设计应考虑基础信息表、监测数据表、功能表与其他数据库系统或软件系统的数据交换需求。6.1.2数据库表结构具体设计时，应添加清晰完整的字段说明信息。使用不具备备注功能的数据库产品时，应独立以文档形式维护说明信息表。6.1.3数据库架构宜选取支持ODBC和JDBC等常用接口规范的方案。6.1.4在设计数据库数据交换方法时，数据交换双方应商讨统一的数据结构或中间数据格式。6.1.5数据库数据交换时，双方最终目标存储数据的数据格式应自行负责转换。6.2数据交换方式6.2.1以本文件为基础设计的数据库之间进行数据交换时，宜采用以下方式：a)方式一：在权限允许和数据交换环境安全的条件下，可在数据库层面，采用对表数据同步的方式进行数据交换；b)方式二：依据本文件搭建双方共享数据库，对共享数据库中表的读写权限进行分离；c)方式三：以TCP/IP协议为基础，通过HTTP协议，基于JSON的数据格式，来进行对外提供数据接口。6.2.2以本文件为基础设计的数据库与非本文件为基础设计的数据库或均未按本文件为基础设计的数据库之间的数据交换，宜采用6.2.1条的方式二或方式三。6.2.3非结构化的数据交换，宜采用以FTP、网络共享等共享结构目录的方式进行的数据交换。7系统的构建和实施步骤7.1步骤7.1.1确定评估指标。根据钢桥的实际应用场景及其特点，确定合适的评估指标，例如材料性能、制造标准、工艺要求、连结性能等。7.1.2建立质量评估体系。从质量管理体系、成本管理体系、过程控制体系、环境管理体系、安全性管理体系等角度出发，不断完善质量评估体系。4T/CASMESXXXX—20237.1.3开发评估工具。开发符合标准和实际应用需求的评估工具，例如基于标准规范的手工评估、基于数据分析的统计模型评估、基于计算机辅助的数值仿真评估等。7.1.4建立质量评估数据管理系统。运用信息化手段，建立钢桥质量评估数据管理系统，以对质量评估数据进行归类、存储、管理、分析和应用。7.1.5实施质量评估管理。通过运用评估体系、评估工具、数据管理系统等进行实施，采取企业内部开发和外部第三方审查相结合的方式，确保评估的客观性和准确性。7.2构建和实施7.2.1需求分析：根据监测对象的特点和使用环境，确定监测指标、监测频率和数据处理需求，并制定监测计划。7.2.2传感器安装：根据监测指标和几何结构，确定传感器的类型、位置和数量，并进行传感器的安装和校准。7.2.3数据采集和处理：建立数据采集系统，实时采集传感器所获取的数据，存储并进行处理和分析，得到结构状态的评估和预测。7.2.4特征提取和诊断：根据监测数据，利用特征提取和诊断技术，发现钢桥结构的异常现象，确定异常原因和程度，制定相应的维修和加固措施。7.2.5系统监督：对监测系统进行日常监督和维护，确保传感器的正常工作和数据的准确性。7.2.6系统优化：根据监测结果和用户反馈，不断优化系统结构和算法，提高数据处理和分析的准确性和效率，提高监测系统的可靠性和实用性。7.2.7在钢桥结构监测系统的实施过程中，还需要考虑数据安全和隐私保护问题，采取相应的安全措施，例如加密数据传输，限制数据访问权限等。同时，还需要充分考虑系统成本和实用性，并制定合理的监测方案和应急预案，确保钢桥结构的安全和可靠性。7.3技术原理7.3.1传感器技术：传感器是监测技术的核心设备。通过传感器可以采集钢桥结构的温度、应变、振动、位移、加速度等参数，并把这些数据传输到数据采集装置中进行处理和分析。7.3.2数据采集和处理技术：数据采集和处理技术是钢桥结构监测技术的另一个核心环节。传感器所采集到的数据需要进行处理和分析，以获取结构的状况信息。7.3.3特征提取和诊断技术：特征提取和诊断技术是识别结构异常的关键技术。通过对传感器采集到的数据进行特征提取和诊断，可以发现异常现象，并实现结构的故障诊断和损伤评估。7.3.4机器学习技术：机器学习技术是钢桥结构监测技术的一种新发展趋势。利用机器学习技术，可以对海量数据进行自动化处理和分析，并实现结构状况的预测和预警。7.4维护技术与措施7.4.1定期巡检：钢桥每年至少进行一次检查，及时发现腐蚀、破损、变形等问题，然后针对不同的状况采取不同的维修方法。例如，钢桥面有污渍需要进行清洗，发现部分受损的钢板需要及时更换。7.4.2清洗除锈：钢桥表面的油漆层和钢板表面会因为潮湿等因素出现腐蚀和生锈，这会导致结构变形和安全隐患。一般的维护方法应当是进行清洗除锈，并施以抗腐涂料或沥青涂层，以达到保护钢桥表面的目的。7.4.3油漆保护：钢桥外部表面的沥青涂料或防腐涂料能够桥面表面形成一层保护膜，防止空气的氧化侵袭，保持钢桥内部金属的原始状态，从而延长使用寿命。7.4.4加强支撑：长期使用会导致钢桥结构变形，也可能因为重载导致变形，可以使用加固材料进行支援，以减轻材料变形的影响。例如，可以使用钢筋混凝土支撑架等设备对钢桥进行加强固定。7.4.5变形监测：采用变形监测仪器，实时监测钢桥结构的变形情况。钢桥结构变形评估是为了更准确地预测变形趋势，及时处理结构问题，达到保护钢桥安全的目的。7.4.6钢板更换：钢桥受到长期重载或者气候作用容易出现钢板剥落、崩口或断裂等问题，对这些危险等至高点进行组成检查，发现不正常的部分及时更换可避免引发更大的安全隐患。7.4.7钢缆维护：钢缆是钢桥中的重要部件之一，需要定期检查其外观形态，确认有否毛刺、腐蚀、裂纹、疲劳现象等，及时修复和更换，以延长缆索的使用寿命。7.4.8监测与预测：钢桥监测需要借助现代化的监测仪器和自动化设备，对钢桥进行定期联网监测，5T/CASMESXXXX—2023并对钢桥结构状态进行评估和预测，及时发现问题，采取针对性的维护措施，以保障钢桥的安全运行。同时，可以利用数据分析和预测算法，进行结构预警和预测，确定钢桥的保养和更新计划，从而提高钢桥的使用率和经济效益。8评估流程8.1收集数据阶段建立质量监测体系后，应根据监测点和方