【摘 要】桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其安全性已成为人们普遍关注的热点话题。近年来，桥梁交通事故频发，桥梁的安全监测已经成为研究的重点。采用PMU6050传感器对桥梁震动的数据进行检测，通过MCU进行数据的分析处理，利用ZigBee无线传输技术将数据远程传输给上位机。通过实时检测桥梁震动数据，完成对桥梁的安全管理。
　　【关键词】桥梁 震动 监测 Zigbee
　　一、引言
　　建国以来我国桥梁事业得到迅速发展，现如今已经从大规模建设向管理维护方向发展着，又因为我国近年来桥梁事故频发，那么桥梁监测力度就应增强。我国桥梁已经出现了三千多年，随着经济与交通事业的蓬勃发展，我国的大型桥梁越来越多，据不完全统计，我国现有桥梁有50万座。但是据不完全统计，自2007年算起，5年来，全国共有37座桥梁垮塌，其中13座在建桥梁发生事故，共致使182人丧生，177人受伤。平均每年有7.4座“夺命桥”，即平均不到两个月就会有一起事故发生。从记者所调查到的24座桥梁事故来看，2009年3起，2010年4起，2011年6起，到2012年发生8起，桥梁事故逐年增长。因桥梁问题较为严重，所以本系统通过对大桥震动的检验来提高对桥梁监测的力度，及时的反馈数据，从而让监测人员提高管理效率。
　　二、桥梁现状及监测现状
　　桥梁检测存在的问题主要有： 桥梁检测技术落后， 桥梁检测的主要手段仍是目测， 评估采用专家评分方法，主观人为因素较大， 有时不能客观准确反映桥梁的实际情况；检测仪器设备落后；检测复杂、耗时长、技术要求高、工作量大、费用高， 一些检测项目必须中断交通进行， 给交通造成不便；没有充分利用现代科学技术发展最新成果和理论， 尽管表观检测仍然是桥梁检测的重要手段，但一方面表观检测结构的分析方法或理论需要进一步发展，另一方面逐渐引入先进的检测技术更是桥梁管理与养护的发展趋势。
　　在试验阶段，本系统基于STM32与MPU6050在桥梁模型中模拟车辆在桥上行驶，对大桥产生震动，经过无线传输（Zigbee）将数据传入监控系统，来显示桥梁震动情况，分析数据，由此来保证桥梁的安全管理。
　　三、总体结构设计
　　其流程是先由MPU6050传感器采集震动数据，将数据传输给MCU（STM32）进行有效性的检验，再通过A/D转换，将传感器所采集的模拟量转换为能处理的数字量，经算法计算后在得到可以进行监控的的数据，经过无线通信传输（Zigbee），将数据传输给上位机，监控人员可以通过上位机得到的数据对大桥的健康情况有直接的了解，提高了大桥监测的效率。
　　四、系统硬件
　　（一）STM32片上资源。系统采用了ST公司基于Cortex-M3内核的32位增强型闪存微控制器STM32F103ZE作为控制核心，Cortex-M3内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。该芯片最高工作频率可达到72 MHz，具有512K字节的闪存以及64K字节的SRAM，丰富的片上资源大大简化了系统硬件，同时大大降低了系统功耗。
　　（二）Zigbee无线传输设备。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、传输层（TL）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。Zigbee作为一种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。
　　五、系统软件设计及结果
　　六、结语
　　系统采用ST公司的ARM芯片STM32芯片包含丰富的功能模块，系统无需外扩芯片即可实现A/D转换、数据通信等功能，大大简化了硬件设计，节约了投资。MPU6050更是在监测震动方面能够提供精确的数据。本系统具有功耗低、可靠性高等优点，而且对大桥的震动数据传输的实时性与可靠性有显著提高。随着电力系统的发展，这种基于STM32的电力数据采集系统将有更高的应用价值和广阔的市场前景。
　　参考文献：
　　[1]王永虹， 徐炜， 郝立平. STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理及实践[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社，2008
　　[2]秦权. 桥梁结构的健康监测. 中国公路学报，2000（2）.
　　[3]连启滨. 现有桥梁结构的安全监测与评估技术. 公路，2002（9）.