萬賓科技城市生命線應用場景（結構篇） | 橋梁結構健康監測系統

在現代城市中，橋梁不僅是連接兩岸的紐帶，更是城市生命線的重要組成部分。然而，隨著時間的推移、交通流量的增長以及環境因素的影響，橋梁面臨著各種各樣的挑戰和風險。隨著“新基建”戰略的深入推進，智能化技術正逐漸成為城市基礎設施安全管理的關鍵。特別是在橋梁安全管理領域，城市生命監測系統以其先進的技術手段，正為橋梁結構健康提供著全方位的守護。

一、橋梁結構健康監測的定義與意義

1、定義

橋梁結構健康監測(Bridge Structural Health Monitoring, BSHM)是一種通過安裝在橋梁上的各種傳感器，對橋梁的物理狀態和性能進行連續或定期監控的技術。這一過程涉及采集、處理、分析結構響應數據，包括但不限于振動頻率、模態形狀、應變、位移、溫度、濕度、裂縫寬度等參數，以評估橋梁的當前健康狀況及預測其未來的性能。BSHM系統通常由傳感器網絡、數據采集單元、通信模塊、數據分析系統組成，共同構成一個綜合監測平臺。

2、意義

安全性增強：通過實時監測，可以及時發現橋梁結構的潛在缺陷或損傷，如混凝土開裂、鋼材腐蝕、支座失效等，從而提前采取修復措施，防止事故的發生，保障行人和車輛的安全。

延長使用壽命：定期的健康監測有助于了解橋梁的服役狀態，通過科學的維護策略，可以有效延長橋梁的使用壽命，減少因結構老化導致的頻繁大修或重建。

優化維護策略：BSHM系統提供的數據可以用于構建橋梁的健康檔案，基于實際監測結果制定合理的維護計劃，實現按需維護而非定期檢查，節約維護成本，提高工作效率。

災害預警：在地震、洪水、臺風等自然災害發生時，BSHM系統能夠迅速反應，評估橋梁的受損情況，為緊急救援和災后重建提供重要信息。

二、橋梁結構健康監測的關鍵技術

1、傳感器技術：

利用設置在橋梁關鍵部位的智能監測儀器，如智能結構診斷器、GNSS監測一體機、智能視覺形變儀、多功能氣象站等，實時監測橋梁的位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、索力、溫濕度、動態平衡和人體舒適度等關鍵參數為后續的數據分析和評估提供原始數據。

2、數據采集與傳輸技術：

數據采集系統負責將傳感器捕捉到的信號轉化為數字信息，以便于存儲和分析，通過4G/5G無線傳輸技術或有線網絡，將這些數據傳輸到中心控制系統或遠程監控平臺。

3、數據處理與分析技術：

對采集到的數據進行預處理、特征提取和模式識別，分析橋梁結構的健康狀況，識別潛在的損傷或異常。

4、結構評估與預警技術：

對監測數據進行分析和處理，識別橋梁結構的異常和潛在問題，在發現異常情況時，及時發出預警信號，提醒管理人員采取必要的維護和修復措施。

城市生命線工程的推進為橋梁結構健康監測技術提供了強大的發展動力。以5G、大數據、云計算為代表的新一代信息技術，正推動著橋梁監測技術的革新。實時監測、數據傳輸、智能分析等環節的效率得到了顯著提升，為橋梁安全提供了更加堅實的保障。