在你眼前的這片土地上，大自然的鬼斧神工造就出高山峽谷、自然奇跡，蜿蜒的海岸線描繪出海天一色，這些無限風光是無數(shù)人的心之所向，然而，當我們換一個視角，許多盛景有了另外一種形容——天塹，中國人花費數(shù)百年時間跨越這些阻擋人們交通與交流的天塹，建成了世界上最為龐大數(shù)量的橋梁，其中，跨海大橋需要留下足夠?qū)掗煹暮竭\通道，促使橋梁跨度越來越大，主跨動輒幾百米上千米甚至2000米，于是往往設計了懸索、斜拉、大跨拱橋和連續(xù)剛構(gòu)等復雜結(jié)構(gòu)橋梁。有些橋梁或處在臺風地帶，或位于高烈度震區(qū)，或跨越航道，受到臺風地震和船舶撞擊等復雜荷載作用，僅憑人工定期檢測無法滿足橋梁安全運營管理的要求。于是上個世紀末，中國開始了橋梁監(jiān)測系統(tǒng)建設領域的探索和實踐，通過橋梁上安裝傳感設備，及時掌握橋梁荷載和結(jié)構(gòu)響應信息，保障橋梁安全運營。歷經(jīng)20余年技術和理論發(fā)展，橋梁健康監(jiān)測領域進入一個全新的時期。

2021年，交通運輸部發(fā)布了《公路長大橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)建設實施方案》，全國統(tǒng)一部署，要求在400余座特大橋梁安裝橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，橋梁監(jiān)測領域迎來了跨越式發(fā)展的歷史契機，各省開始進行了不同層面的探索。

湖北，地處華中腹部，獨特的地理條件決定了湖北公路建設中跨越江河山川的大跨徑橋梁眾多，為了進一步提升長大橋梁精細化管理水平，湖北交投智能檢測團隊想要突破傳統(tǒng)單橋系統(tǒng)由于彼此獨立引發(fā)的數(shù)據(jù)孤島難題，探索出集中、統(tǒng)一、匯聚、聯(lián)動的新的監(jiān)測模式。

9月，湖北恩施，百米高的橋梁上，工人們準備前往主拱安裝硬件設備，山區(qū)變化多端的天氣是這項工作的一大挑戰(zhàn)。

：一定注意安全，腳下踩穩(wěn)，手上扶好，慢一點，慢一點。

龍橋特大橋為主跨280m的上承式鋼管混凝土拱橋，為監(jiān)測橋梁環(huán)境、作用、結(jié)構(gòu)響應及結(jié)構(gòu)變化等內(nèi)容，全橋共布置94個測點，13種監(jiān)測設備，計劃30天完成現(xiàn)場安裝調(diào)試工作，10月，健康監(jiān)測系統(tǒng)整體上線，未來這套系統(tǒng)也將同步接入新一代智慧化橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測平臺——湖北交投橋群結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測平臺。

橋群平臺，顧名思義，要實現(xiàn)橋梁集群式、平臺化監(jiān)管理念，意味著將要納入幾十座長大橋梁，監(jiān)測設備和監(jiān)測數(shù)據(jù)的指數(shù)級增長將帶來海量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)往往密度高并且價值低，如何實現(xiàn)集中統(tǒng)一管理并在龐大的數(shù)據(jù)中挖掘出有效信息，技術團隊需要找到自己的解決之道。

：我這里有一些想法，我們是不是可以在原有架構(gòu)的基礎上打造一個大數(shù)據(jù)管理中心，然后通過大數(shù)據(jù)管理中心，對我們橋群平臺現(xiàn)場的所有設備以及它的數(shù)據(jù)進行一個規(guī)?；墓芾怼?/strong>

相比于大數(shù)據(jù)管理中心的形容，技術團隊更習慣稱之為物聯(lián)網(wǎng)中臺，它的意義在于解耦前后臺的復雜性，向上承接橋群平臺應用層，向下延伸到設備的感知層，實現(xiàn)一個平臺+一個中臺來管理所有橋梁的效果，而這只是一個開始，在信息技術不斷發(fā)展的今天，全域感知、數(shù)據(jù)分析技術的突破性進展使健康監(jiān)測系統(tǒng)前景更加光明，此時，技術團隊正在一個特殊的環(huán)境中測試重載車輛監(jiān)測模塊。

：發(fā)現(xiàn)重載車輛上橋

：系統(tǒng)已抓拍到重載車車重及車牌信息，現(xiàn)繼續(xù)觀測橋梁結(jié)構(gòu)響應變化信息

另一面，傳感技術的升級賦予硬件設備新的機遇。

湖北交投智能檢測股份有限公司 橋隧檢測事業(yè)部副部長 龔凱
為了提升感知能力的話，突破傳統(tǒng)的一個單點式傳感器監(jiān)測的一個瓶頸，我們這個平臺在軟件算法層面做的一些大量工作之外，還是首次在國內(nèi)將光柵陣列傳感網(wǎng)絡技術應用到四種不同的一個橋型，實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的一個全時全域的監(jiān)測。
我現(xiàn)在所處的位置是滬渝高速四渡河特大橋，在大橋主梁的關鍵弦桿上面，我們布設了光柵陣列溫度、應變和振動傳感纜，通能光柵陣列傳感網(wǎng)絡技術，能夠?qū)崿F(xiàn)主梁全長范圍的應變、溫度和振動的實時全域在線監(jiān)測。

目前，橋群平臺已納入30多座長大橋梁。2023年6月，蔡甸漢江大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)上線，共布設110個監(jiān)測點，涵蓋12項監(jiān)測內(nèi)容，系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測大橋健康狀況；2023年6月26日下午5點，四渡河特大橋出現(xiàn)車輛異常偏載情況，健康監(jiān)測系統(tǒng)第一時間發(fā)出警報；2023年7月3日下午6點，丹江口地區(qū)突發(fā)8級大風，丹江口水庫特大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)超限報警；2023年8月6日凌晨4點，3輛超重車同時駛?cè)胨亩珊犹卮髽颍l(fā)系統(tǒng)報警，監(jiān)測系統(tǒng)及時評估橋梁結(jié)構(gòu)安全并將相關信息記錄推送至相關單位；2023年8月，翟家河大橋伸縮縫位移監(jiān)測數(shù)據(jù)多次出現(xiàn)削峰現(xiàn)象報警，助力及早發(fā)現(xiàn)伸縮縫堵塞問題。

截至2022年底統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國擁有公路橋梁103.3萬座，長大橋梁只占據(jù)其中一小部分，在如何應對不同類型橋梁健康監(jiān)測需求的問題上，蘇交科結(jié)構(gòu)監(jiān)測中心已經(jīng)在長大橋梁安全長壽與健康運維的基礎上率先研發(fā)出了輕量化橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，這是一種面向場景需求的重點指標監(jiān)測。

蘇交科集團股份有限公司 首席工程師 張宇峰
我們在和很多橋梁管理者進行溝通和聊的時候，他們也提到，他們可能只關心或者只關注當中的個別幾個指標。而我們傳統(tǒng)的這樣的一些監(jiān)測系統(tǒng)，它本質(zhì)上是一種以工控機為核心的、集中采集傳輸這樣的一個系統(tǒng)，它是為了支撐我們前面成百上千個傳感器進行同步的測量，這時候當我只做很少幾個指標監(jiān)測的時候，后端系統(tǒng)的復雜度過高，成本也過高了，同時對于我供電和通訊的要求也會很高，在很多橋上又難以滿足要求，因此在這個情況下，我們提出了這樣的一種面向場景需求的、針對重點指標進行專項觀測的這樣的一種輕量化監(jiān)測技術。

超載是影響橋梁服役壽命的重要因素，對重荷載引起的大撓度變形監(jiān)測是監(jiān)測領域一大重點，也是輕量化監(jiān)測的典型場景之一，光電撓度儀是一種基于機器視覺的高精度橋梁安全預警技術。

：下面進行光電撓度儀精度測量測試，初始值設定完成，X方向初始值0.0mm，Y方向初始值0.02mm，先進行Y軸方向下?lián)?mm精度測試

：已調(diào)整下?lián)?mm

：測量誤差為0.02mm；接下來進行X方向左移0.5mm測試

：已調(diào)整左移0.5mm

：誤差為0.03mm

光電撓度儀測量精度可達到0.1mm，采樣頻率高達10Hz以上，秦淮河大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)自2022年6月2日上線以來，已累計對超限撓度值進行多次準確報警，通過對抓拍記錄的留檔，為超載車輛的治理提供數(shù)據(jù)和圖像支撐。

在另一個典型場景中，因為一些跨江跨河橋梁修建時需要在水中設置橋墩，因此船舶碰撞橋梁隱患治理是安全生產(chǎn)專項整治的一項重要內(nèi)容。丁溪南橋就是其中一座，結(jié)合加速度傳感器數(shù)據(jù)和相機抓拍照片，可對發(fā)生碰撞的情況進行報警、記錄，并觀測橋梁的動態(tài)變化，從而輔助對橋梁受損情況進行評估，指導維修。而進一步地，對于一些通航船舶等級高、維修成本大且技術復雜的橋梁，管理單位已不滿足于僅僅發(fā)生船撞后及時報警，提出了提前主動預警的需求。

崇啟長江公路大橋位于長江入海口，大橋主橋部分跨越長江一級航道，為此，橋梁首次應用船撞監(jiān)測預警系統(tǒng)，自2022年11月份運行以來，多次監(jiān)測到船舶行駛不規(guī)范、施工船舶逗留等風險源信息，從未發(fā)生過撞擊事件，實現(xiàn)這一目標的秘密在這里：基于機器視覺的橋梁通航船舶追蹤與撞擊風險多級預警方案，利用在橋上安裝的高清攝像頭，對橋下通行的船舶進行位置捕捉、軌跡跟蹤與軌跡預測，一旦發(fā)現(xiàn)船舶進入到橋墩防撞預警區(qū)域，就會高聲示警，不僅如此，技術團隊通過改進YOLOv5網(wǎng)絡模型，結(jié)合表觀信息匹配技術，解決了活動水域船舶檢測的水紋強干擾問題；基于構(gòu)建船舶特征庫，可識別到500米外遠端船舶目標，滿足管理單位提前一分鐘以上的預警要求；識別到目標后，船撞監(jiān)測預警系統(tǒng)可自動完成船舶軌跡預測，對碰撞風險進行實時評估。三年間，輕量化監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)服務于300余座橋梁，基于“裝置-終端-平臺”的產(chǎn)業(yè)化探索，高度集成、簡單便捷的特點讓橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的未來充滿無限可能。

從1937年中國人自己設計和施工建成的第一座現(xiàn)代鋼鐵大橋——錢塘江大橋到今天，橋梁所到之處帶動著社會經(jīng)濟發(fā)展，也改變了人們的生活，它們數(shù)十年、上百年甚至更久矗立在中國大地上，與這份堅守相伴而生的是橋梁健康問題，而如今，橋梁醫(yī)生們拾起重任，利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術，為橋梁譜寫生命線，并且形成了三級數(shù)據(jù)層設計，讓橋梁健康信息變得互聯(lián)互通，伴隨著未來越來越多的橋梁被納入到遠程監(jiān)測系統(tǒng)中，將促進橋梁大國的觸角向世界舞臺延伸，中國橋，將再次成為時代洪流最閃耀的存在。

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