橋梁輕量化監(jiān)測有幾種類型?
輕量化監(jiān)測系統(tǒng)是近年來交通基礎(chǔ)設(shè)施智慧化領(lǐng)域的熱點(diǎn)概念，已密集出現(xiàn)在國家級政策文件中。2024 年 4 月 30 日發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)公路橋梁隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)工作實(shí)施方案》明確提出，2025 年需完成 150 米以上橋梁監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，并組織開展部分橋梁輕量化結(jié)構(gòu)監(jiān)測試點(diǎn);《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》也明確要求 “推廣橋梁長期監(jiān)測技術(shù)”，將中小橋梁納入城市生命線工程體系。
從學(xué)理化定義來看，橋梁輕量化監(jiān)測并非簡單的 “簡化監(jiān)測”，而是以 “低功耗、易安裝、高集成、低成本” 為核心特征，通過微型智能設(shè)備與先進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)橋梁關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的精準(zhǔn)感知、智能分析與高效預(yù)警的技術(shù)體系。其核心要義是在控制建設(shè)與運(yùn)維成本的前提下，滿足不同場景下的橋梁安全管理需求。從政策解讀角度，推廣的輕量化監(jiān)測系統(tǒng)需具備三大核心特質(zhì)：適配中小橋梁規(guī)模化覆蓋需求、兼容現(xiàn)有數(shù)字化管理平臺(tái)、能夠打通 “監(jiān)測 - 預(yù)警 - 處置” 的閉環(huán)管理鏈路，最終實(shí)現(xiàn)橋梁安全保障與養(yǎng)護(hù)效率的雙重提升。
實(shí)踐中，橋梁輕量化監(jiān)測并未形成統(tǒng)一范式，而是隨著政策導(dǎo)向與技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的類型分化，不同類型的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)路徑與應(yīng)用場景各有側(cè)重：
一、早期針對性輕量化監(jiān)測(江蘇先行模式)
這一類型是輕量化監(jiān)測概念的雛形，最早由江蘇省率先提出并通過地方政策推廣應(yīng)用，2025 年 1 月實(shí)施的《橋梁輕量化監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范》(DB32/T 4987-2024)更是為其提供了首個(gè)地方技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
其核心設(shè)計(jì)理念是 “按需監(jiān)測、精準(zhǔn)聚焦”，主要針對中小跨徑橋梁的特點(diǎn) —— 這類橋梁數(shù)量龐大、分布零散，無法承擔(dān)長大橋梁動(dòng)輒數(shù)百萬的監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)成本。監(jiān)測對象并非全域覆蓋，而是經(jīng)過篩選的 “有需求橋梁”，例如服役超 25 年、技術(shù)狀況評定等級較低或存在撞擊風(fēng)險(xiǎn)的橋梁。監(jiān)測內(nèi)容聚焦關(guān)鍵安全參數(shù)，避開復(fù)雜的多維度監(jiān)測，重點(diǎn)關(guān)注支座位移、橋梁動(dòng)撓度、裂縫寬度等直接關(guān)系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的核心指標(biāo)，通過針對性監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)剛性位移、疲勞損傷等顯性風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn) “花小錢辦大事” 的監(jiān)測目標(biāo)。
二、應(yīng)急導(dǎo)向型輕量化監(jiān)測(數(shù)字化轉(zhuǎn)型政策驅(qū)動(dòng))
2024 年 5 月 1 日財(cái)政部、交通運(yùn)輸部聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于支持引導(dǎo)公路水路交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的通知》，將橋梁智慧監(jiān)測納入重點(diǎn)建設(shè)任務(wù);同年廣東梅大高速、陜西柞水兩起橋梁安全事故后，行業(yè)對風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與災(zāi)后報(bào)警的關(guān)注度顯著提升;2025 年 3 月交通運(yùn)輸部辦公廳發(fā)布的《公路自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)指南(試行)》，進(jìn)一步明確了風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與災(zāi)后報(bào)警的技術(shù)要求，推動(dòng)輕量化監(jiān)測向應(yīng)急導(dǎo)向轉(zhuǎn)型。
這一階段的輕量化監(jiān)測設(shè)計(jì)方案相對簡化，通用配置為振動(dòng)傾角一體機(jī) + 橋上攝像機(jī) + 現(xiàn)場報(bào)警裝置，設(shè)計(jì)目標(biāo)定位為 “災(zāi)后報(bào)警為主、監(jiān)測預(yù)警為輔”。但從技術(shù)原理分析，這類方案存在明顯局限：單一參數(shù)監(jiān)測難以全面捕捉結(jié)構(gòu)異常前兆，簡單的硬件堆砌缺乏智能算法支撐，導(dǎo)致既難以實(shí)現(xiàn)有效的事前預(yù)警，也無法保障災(zāi)后報(bào)警的精準(zhǔn)性與及時(shí)性。工程實(shí)踐中，部分省份為追趕建設(shè)進(jìn)度，存在 “先裝設(shè)備、后理邏輯” 的現(xiàn)象，使得監(jiān)測系統(tǒng)未能充分發(fā)揮實(shí)際效用。
三、養(yǎng)護(hù)數(shù)字化導(dǎo)向型輕量化監(jiān)測(全覆蓋賦能模式)
隨著政策要求從 “重點(diǎn)監(jiān)測” 向 “全面覆蓋” 演進(jìn)，多地開始推動(dòng)輕量化監(jiān)測系統(tǒng)的全域部署 —— 不僅包括高風(fēng)險(xiǎn)橋梁，也逐步延伸至普通服役橋梁。這一背景下，“數(shù)據(jù)賦能養(yǎng)護(hù)決策” 成為輕量化監(jiān)測的核心設(shè)計(jì)理念，即監(jiān)測系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)安全預(yù)警，更要生成可直接用于養(yǎng)護(hù)管理的數(shù)據(jù)支撐，推動(dòng)橋梁管理從 “被動(dòng)搶險(xiǎn)” 向 “主動(dòng)防控” 轉(zhuǎn)型。
這類輕量化監(jiān)測的核心訴求是數(shù)據(jù)的實(shí)用性與連續(xù)性，需要通過多維度參數(shù)采集、智能化數(shù)據(jù)分析，為橋梁全生命周期養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。萬賓科技的 WITBEE? 橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)正是這一類型的典型實(shí)踐，其解決方案深度契合養(yǎng)護(hù)數(shù)字化需求，構(gòu)建了 “感知 - 分析 - 應(yīng)用” 的全鏈條技術(shù)體系：
在感知層，采用輕量化設(shè)計(jì)理念，傳感器輕巧便攜、安裝簡便，可最大程度減少對橋梁結(jié)構(gòu)本身的影響，同時(shí)降低施工與維護(hù)成本。監(jiān)測范圍覆蓋結(jié)構(gòu)、外部荷載、氣象環(huán)境三大核心維度，包括位移、沉降、傾斜、加速度、裂縫寬度、索力等關(guān)鍵指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)橋梁關(guān)鍵受力點(diǎn)與易損部位的全方位監(jiān)測。
在分析層，集成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、4G/5G 通信與 AI 算法技術(shù)，通過邊緣計(jì)算對實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，自動(dòng)識(shí)別異常行為模式，構(gòu)建 “黃色 - 橙色 - 紅色” 三級預(yù)警體系，一旦發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，可通過云平臺(tái)即時(shí)發(fā)出預(yù)警，為養(yǎng)護(hù)干預(yù)提供及時(shí)依據(jù)。針對數(shù)據(jù)缺失問題，系統(tǒng)還能通過歷史數(shù)據(jù)與周邊設(shè)備數(shù)據(jù)補(bǔ)全，保障數(shù)據(jù)連續(xù)性。
在應(yīng)用層，搭建云端可視化管理平臺(tái)，支持用戶通過任意互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控橋梁健康狀況，查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與健康評估報(bào)告。通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)可對橋梁長期運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，為橋梁壽命預(yù)測、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃制定提供科學(xué)支撐，真正實(shí)現(xiàn) “按需養(yǎng)護(hù)”，降低結(jié)構(gòu)管理養(yǎng)護(hù)成本，延長橋梁使用壽命。
結(jié)語
橋梁輕量化監(jiān)測的類型分化，本質(zhì)上是政策需求、技術(shù)發(fā)展與管理目標(biāo)三者動(dòng)態(tài)適配的結(jié)果。早期針對性監(jiān)測解決了 “監(jiān)測覆蓋難” 的問題，應(yīng)急導(dǎo)向型監(jiān)測回應(yīng)了 “安全預(yù)警急” 的訴求，而養(yǎng)護(hù)數(shù)字化導(dǎo)向監(jiān)測則滿足了 “管理效能升” 的長遠(yuǎn)需求。
在實(shí)際應(yīng)用中，必須明確所采用的輕量化監(jiān)測類型，因?yàn)椴煌愋偷脑O(shè)計(jì)理念差異直接決定了數(shù)據(jù)分析方法與應(yīng)用方式的選擇：針對性監(jiān)測需聚焦核心參數(shù)的趨勢分析，應(yīng)急導(dǎo)向型監(jiān)測需強(qiáng)化報(bào)警響應(yīng)的時(shí)效性，養(yǎng)護(hù)數(shù)字化導(dǎo)向監(jiān)測則需注重?cái)?shù)據(jù)的全生命周期價(jià)值挖掘。
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