引言

随着我国桥梁数量和规模的不断增加，桥梁病害检测成为影响桥梁使用寿命和交通安全的重要因素，也成了我国公路建设管理的重点工作之一。桥梁检测设备作为桥梁病害检测工作中必不可少的设备，其性能直接决定了公路检测工作效率和质量。随着我国公路桥梁建设的不断发展，对检测设备提出了更高要求，亟须建立完善的自动化控制系统来提升桥梁检测设备运行效率。本文以某高速公路项目为背景，分析了该项目桥检设备自动化控制系统的基本需求，介绍了该项目桥检设备自动化控制系统设计及应用实践情况，并对系统性能进行了评估。

一、桥梁检测设备自动化控制系统设计

桥梁检测设备自动化控制系统主要由桥梁检测设备控制柜、传感器、数据采集与处理模块、远程通信模块、电源模块和其他硬件组成。其中，桥梁检测设备控制柜是自动化控制系统的核心，负责对桥梁检测设备的运行状态进行监测和控制；传感器负责采集桥梁检测设备的运行参数并传输到数据采集与处理模块负责将传感器采集到的数据进行存储和处理，并将结果通过通信模块传输至远程通信模块；电源模块负责为设备供电；其他硬件包括无线收发模组、温度传感器、继电器和变压器等，为系统提供信号和电力保障。

二、自动化控制系统适配应用实践

1.桥梁检测设备与自动化控制系统的集成

在桥梁检测设备与自动化控制系统进行集成的过程中，主要涉及系统设计、平台搭建、系统软件开发等几个方面。以桥梁检测设备与自动化控制系统集成为例，在进行平台搭建时，需要对硬件设备和软件进行选择，在完成硬件设备和软件的搭建后，可以将桥梁检测设备与自动化控制系统进行集成。具体的集成过程为：首先，对桥梁检测设备的传感器进行安装，在此过程中，需要将桥梁检测设备与自动化控制系统进行连接，然后将传感器采集的数据传输到自动化控制系统中。

2.系统调试与性能优化

系统调试是系统集成过程中的关键环节，由于桥梁检测设备自动化控制系统采用了基于PLC的分布式控制结构，各个PLC之间存在着较强的通信关系，同时需要通过上位机进行数据采集和状态显示，因此调试工作相对烦琐。调试过程中需要根据桥梁检测设备自动化控制系统的控制要求，结合通信协议、电气原理、软件编程等方面进行综合考虑。对于桥梁检测设备自动化控制系统而言，其采用分布式结构设计，并且不同设备之间存在着多种通信协议和通信接口。

3.典型案例分析

在某桥梁检测设备自动化控制系统适配应用实践中，共完成了四套控制系统的适配，分别为基于PLC的自动化控制系统、基于上位机的自动化控制系统、基于智能手机App的自动化控制系统和基于工业网络通讯的自动化控制系统，并在某大桥桥梁检测设备中成功应用。其中，基于PLC的自动化控制系统已完成了软件程序的开发，并实现了多套控制功能模块之间的通信；基于上位机的自动化控制系统已开发完成，可实现对四套检测设备的集中控制；基于智能手机App的自动化控制系统已开发完成，可实现对四套设备的远程操控；基于工业网络通讯的自动化控制系统已开发完成，可实现对四套设备的集中管理。

三、系统性能评估与可靠性分析

1.自动化控制系统的测试方法

为确保桥梁检测设备的自动化控制系统的可靠性和稳定性，应对控制系统进行全面、有效的测试。从硬件和软件两个方面进行。硬件测试包括对硬件功能、性能和可靠性的测试；软件测试包括对软件功能和可靠性的测试。为保证测试的全面性，在对控制系统进行全面、有效的测试时，应将不同功能模块都纳入测试范围内，如：控制系统中的自动化检测装置、通信设备、监测设备等。为了确保控制系统的可靠性和稳定性，应定期对控制系统进行测试，包括对关键部件和元器件进行检查、校准、更换等。

2.性能指标与评价标准

系统的可靠性指系统在规定时间内，正常、稳定地完成工作任务的能力。可靠性通常有两个评价标准：一是“平均故障间隔时间”（MTBF），它是指在规定时间内，平均每一故障点发生的故障次数与该平均故障点连续运行总次数的比值。MTBF可从可靠性水平和平均故障间隔时间两个方面进行评估。MTBF越高，则系统可靠性越高；MTBF越低，则系统可靠性越低；二是“平均恢复时间”（Recovery Time），它是指在规定时间内，系统能快速恢复正常运行所需要的时间，一般认为MTBF值应大于等于100 ms。

3.运行稳定性与故障诊断

基于桥梁检测设备自动化控制系统，采用自动故障诊断方法，实现故障的及时发现和有效处理，保障了系统运行稳定性与可靠性。系统具有两级诊断功能，一级诊断主要针对硬件设备出现的异常状况进行初步诊断，并记录故障类型、原因、发生时间等信息；二级诊断是针对监控中心的实时监控信息进行分析和处理。在桥梁检测设备自动化控制系统的每个关键环节设置两个监控报警模块，实时检测设备运行状态，一旦出现异常情况及时报警。通过监控报警模块对桥梁检测设备运行状态进行实时监控，在监控中心进行异常报警及故障分析、处理、记录。

4.安全性分析

系统的安全性主要体现在两个方面，一是硬件安全，二是软件安全。硬件方面，控制系统的各功能模块都设置了相应的硬件安全保护措施，如：控制箱上安装有总开关控制线路保护装置，当控制箱处于通电状态时，总开关立即断电；采用光电隔离和继电器输出的控制方式，确保各功能模块与系统设备不受外界干扰；在关键部件上使用金属屏蔽、防静电、防水防尘等措施。软件方面，系统采用了严格的权限管理和访问控制措施，如：在主控制台界面中设置用户登录界面，只有授权用户才能登录操作；采用多种身份验证方式，如：人脸识别、指纹识别、数字证书等。

四、结论与展望

1.研究成果总结

通过研究分析桥梁检测设备控制系统，设计出一套适用于桥梁检测设备的自动化控制系统。该系统能够自动完成桥梁检测设备的升降、横移、旋转及垂直升降等动作，并通过控制箱和传感器采集数据，实现对设备的实时监控。该系统可以完成对桥梁检测设备的自动化控制，提高桥梁检测设备的自动化程度，减少人工操作环节，从而提高工作效率。在设计中考虑了安全因素，在实际应用中未发生安全事故。此外，通过该系统的应用，将传统人工操作模式转变为自动化操作模式，提升了作业效率和质量。

2.系统存在的不足及改进方向

桥梁检测设备自动化控制系统在设计过程中，存在一定的不足。主要包括以下几个方面：（1）系统仍处于初步研究阶段，软件和硬件的稳定性仍有待进一步验证，特别是对于传感器信号的采集和处理，以及通过无线方式与主控单元通信，以达到控制目的；（2）检测设备自动化控制系统的软硬件功能还有待进一步优化。如何将不同传感器信号通过通信网络实时传送到主控单元，实现设备控制过程中的自适应，是下一步研究方向；（3）如何通过有效的手段采集桥梁检测设备自动化控制系统运行过程中的实时数据，并进一步分析检测结果，实现更高层次的智能化控制是下一步研究方向。

参考文献

[1]范子文,鞠晓臣,尹京.桥梁混凝土空心墩外观状态智能检测设备[J].铁道建筑,2025,65(08):65-68.

[1]张佳祥,侯晨晨.钢结构桥梁检测中的无损检测技术[J].工程建设与设计,2025,(15):120-122.

[1]刘孝奇.公路桥梁检测无损检测技术应用[J].中国水运,2025,(06):120-121+131.