?   项目概况

苏拉马都大桥（Jembatan Suramadu），又称马都拉海峡大桥、泗水-马都拉海峡大桥，该桥由印尼财团和中国路桥集团以及中国港口工程有限公司合作建造，为印度尼西亚第一长桥，连通爪哇岛上的巨港苏腊巴亚和马都拉岛。

苏拉马都大桥连同引桥和连线道路全长18.5公里，其中跨越海峡部分长5438米，双向四车道，主桥跨度434米，主塔高140.62米。桥梁造价1.958亿美元。2005年11月19日方才正式开工，计划于2008年年底建成，直到2009年6月10日正式开通。

图一：苏拉马都跨海大桥

?   系统功能需求

苏拉马都大桥位于台风、地震、海啸等自然灾害多发区，而且桥梁在长期服役过程中的会产生环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应等灾变因素的耦合作用将不可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减。为了保障苏拉马都大桥在运营中的安全，避免灾难性事故的发生，迫切需要构建一个技术先进、措施合理、实用经济、易于管理、开放兼容、符合苏拉马都大桥需求的桥梁运营期健康监测及巡检管理系统。桥梁运营期健康监测及巡检管理系统综合利用现代传感测试、信号分析、远程智能控制、计算机技术、损伤识别、结构安全评定等当代新设备和新技术进行设计与实施。实现如下目标：

1)为运营期大桥科学有序的养护运营管理提供一个平台，建立基于桥梁监测巡检管理系统的桥梁全寿命期数字化、信息化“档案”；

2)通过实时监控大桥结构健康，大桥负载，桥梁内部温湿度等，为大桥自身安全提供保障，同时有效地掌控运营期桥梁的结构使用状态及其发展演化趋势，对桥梁运营期出现的各类异常状况及时作出诊断，当桥梁处于接近危险状态及时预警，根据需求对桥梁健康状况进行综合评估，最终确保桥梁的安全运营；

3)为制定合理、主动、预防性的养护措施提供技术支持，从而有效降低大桥全寿命期的运营养护成本，最大限度延长桥梁的使用年限；

4)数据采集和存储，为大桥长期运营提供支持，据此制定桥梁的巡检养护手册以指导并规范其养护行为，提高运营期桥梁的监（检）测、养护和管理水平。

?   ICONICS解决方案

ICONICS GENESIS64工业自动化和信息化解决方案，是一个开放的基于微软系统和工业标准协议的软件包。GENESIS64 是基于.NET 64bit 平台全新设计的产品，为客户提供一个360 度三维操作视景。二十多年来，ICONICS HMI 可视化，SCADA，实时数据采集及生产智能化产品的用户持续拓展在各行各业。超过350,000 套ICONICS 软件安装和运行在世界各地。GENESIS64-GraphWorX?64 充分利用了 Windows Presentation Foundation (WPF)技术实现丰富的HMI和SCADA数据可视化。用户可以创建可扩展、基于向量的图形，即使缩放过程中也不会丢失细节。

图二：跨平台应用

GENESIS64 作为基于.NET 64bit 平台全新设计的产品，为客户提供一个360度三维操作视景。通过整合Windows Presentation System(WPF)、Card Flow Navigation、Geographical Information System(GIS)以及采用硬件加速3D成像，使用户获得更加丰富的应用体验。其核心模块包括：

? Workbench - 集中组态与部署环境

? GraphWorX^TM64 - 2D 和3D 可视化

? AlarmWorX^TM64 - 企业级报警管理软件

? TrendWorX^TM64 - 组态和浏览3D 图表

? GridWorX ^TM64 –关系型管理数据集成

? VideoWorX ^TM64 - 视频集成和管理

? AssetWorX ^TM64 –基于ISA-S95的对象化信息管理

? EarthWorX ^TM64 – 地理信息集成和管理

? FDDWorX ^TM64 – 设备故障诊断与预防性维护管理

? PortalWorX ^TM64 –角色化管理层驾驶舱

? ScheduleWorX ^TM64 –Outlook风格的指挥与调度管理

图三：GENESIS64架构                          图四：Workbench

该软件的特点如下：

1.  支持3D、基于WPF、Silverlight和Win7的信息展现技术

2.  单一组态开发环境，面向多种运行平台

3.  卓越的集成化和Web化开发、运行和项目管理能力

4.  组件化的HMI /SCADA 解决方案

5.  OPC-To-The-Core^TM 技术、SNMP、BACnet 和数据库连接

6.  跨媒体OPC报警和报警发布

7.  支持冗余和服务器集群 / 稳定性、可靠性和冗余技术

8.  防火墙应用透明友好、易于无线设备集成

9.  多语言切换和可重复使用的全局别名

10.强大的数据挖掘技术

11.基于日历的排程调度技术

?   本项目的软件架构与配置

本子系统的应用服务器为5000点GENESIS64三维HMI/SCADA软件套件，该套件包含开发和运行版授权，动态计算有效I/O点；Web服务器一台，包含GENESIS64 Web服务器授权；5个WEBHMI64客户端开发/运行浮动授权，应用于GraphWorX64、AlarmWorX64、TrendWorX64和GENESIS64 Workbench等GENESIS64组件的胖客户端或瘦客户端。此外系统还包括GENESIS64 FrameWorX、Unified Data Manager，OPC-UA数据网桥、数据聚合、全局别名等功能模块。

图五：三位一体的信息化平台

根据用户的功能需求，我们将系统设计为不同的功能模块。通过点击菜单栏的下拉菜单按钮，打开相应的窗口画面，主要的功能模块有：现场仪表、环境监测、视频监控、负载监测。

?   系统结构及特点

ICONICS的GENESIS64作为创新一代工业信息化和自动化信息平台，为自动化和信息化的融合提供了快速、稳定、可靠，安全的解决方案；OPC-UA实现了数据采集的高效性和实时性；企业级实时历史数据库Hyper Historian与关系型数据库Oracle或SQL Server等一起构建了自动化、信息化的数据仓库平台；GraphWorx64提供强有力的2D图形和3D模型控制功能；嵌入式的视频组件、趋势组件及报警组件实现了真正管控一体化、数据共享、数据标准化等功能。

图六：主界面

应用GENESIS64的3D可视化功能和视频管理套件，结合GENESIS64独有的2.5D技术，我们将检测参数、3D模型、视频监测整合到一个客制化的视图：

1.   定制仪表盘－－监测数据通过可视化的仪表盘进行形象的显示，实时准确的掌握现场传感器反馈的监测数据。

2.   3D可视化－－传感器的安装位置通过形象的3D模型进行显示，应用Camera view功能获得客制化的视野，可以准确的定位传感器的类型和安装位置。

3.   嵌入视频－－将网络摄像仪的实时影像嵌入监测界面，为操作员掌握现场情况提供多重选择。

数据采集与测量的内容主要为：索力、位移、应力、温度&湿度、地震、加速度、降雨量、钢筋腐蚀度、倾斜度、阴极保护系统、干燥系统等。

典型子系统

1.   位移：对桥梁主体结构关键部位的位移、倾斜量进行监测，GPS测定三维位移量。

                   图七：位移           

                   图八：GPS定位

2.   应力：监测桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起的。外部条件主要有气候、撞击和其他突发事件等，而内部状态有混凝土的收缩徐变、预应力损失等。应力监测数据可以定量性地反映出桥梁主体结构的内应力变化和性能变化情况。

                          图九：倾斜角

                         图十：索力

3.   表观：桥梁混凝土裂缝、强度、碳化深度、外观质量检测、钢梁及金属结构外观及腐蚀检测及支座、桥面铺装、伸缩缝、锚端连接等部位、部件的损坏情况观察等。

                        图十一：混凝土

                     图十二：钢材腐蚀度

4.   环境：通过对整桥温度场及降雨量的监测，可以设法消除温度及降雨量变化对某些监测过程或传感器本身的测量精度的影响;可以了解桥梁结构在某种温度场下的结构变形、内力变化等情况。

                         图十三：温湿度

                         图十四：雨量

5.   动力特性：　桥梁结构的动力特性与桥梁结构的刚度、质量、阻尼值及其分布有关，动力监测是在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的条件下进行，主要对桥梁结构由桥址处风荷载、水流等随机荷载激振引起的微小振动响应进行测定。

                         图十五：加速度

                            图十六：风速

6.   其他：为获取监测数据而设置的传感元器件和配备的仪表、设备、装置，如为保护大桥免受雨水和海水侵蚀所用到的干燥系统和阴极保护系统。

                                                     图十七：干燥系统

                                                    图十八：阴极保护

?   结语

苏拉马都大桥结构监测系统充分利用了GENESIS64的2D及3D可视化技术，将2D仪表和3D模型的结合，操作管理人员只需要通过简单操作即可获取所需信息，所有现场数据和仪表状态一目了然，快速、简洁的实现对大桥的监控和管理。系统自投入运行以来，以其简介的操作和易于维护的特点也受到操作员及系统维护人员的欢迎，其卓越的性能和杰出的稳定性获得了用户的高度认可。在近年来桥梁事故频繁发生的严峻形势下，GENESIS64必将在未来的桥梁监测中得到更加广泛的应用。