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　　5月5日下午至6日中午的約20個(gè)小時(shí)內(nèi)，廣東虎門(mén)大橋發(fā)生多次異常抖動(dòng)，引發(fā)外界關(guān)注。隨后，相關(guān)專(zhuān)家奔赴現(xiàn)場(chǎng)勘察，初步認(rèn)定振動(dòng)原因系沿橋跨邊護(hù)欄連續(xù)設(shè)置水馬，破壞了大橋的斷面流線型，在特定風(fēng)環(huán)境條件下，產(chǎn)生了橋梁渦振現(xiàn)象。

　　不過(guò)，專(zhuān)家組表示虎門(mén)大橋?qū)儆趹宜鳂?，結(jié)構(gòu)安全可靠，不會(huì)影響后續(xù)使用的結(jié)構(gòu)安全和耐久性。

　　但并非所有的橋梁公路在對(duì)抗外力時(shí)都能那么幸運(yùn)。去年10月，臺(tái)灣省宜蘭縣21年橋齡的南方澳跨港大橋和無(wú)錫高架橋皆因外力發(fā)生結(jié)構(gòu)型橋梁垮塌。

　　由于近幾年我國(guó)重型汽車(chē)帶來(lái)的交通壓力增大，同時(shí)惡劣天氣帶來(lái)的腐蝕性也越來(lái)越高，對(duì)已有一定使用年代的基建結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不小的負(fù)面影響。因此，橋梁健康檢測(cè)、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估以及損耗監(jiān)測(cè)等顯得尤為重要。

　　其實(shí)，作為重要的交通樞紐，虎門(mén)大橋是有一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的。大橋在設(shè)計(jì)之初就加入了GPS位移、應(yīng)變實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期形變、超限超載等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)獲取橋梁在各種情況下的受力、工作狀態(tài)以及抗風(fēng)、抗震等結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的安全監(jiān)測(cè)。

　　從虎門(mén)大橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的表現(xiàn)看，融入物聯(lián)網(wǎng)的基建監(jiān)測(cè)系統(tǒng)市場(chǎng)將會(huì)加速擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)目前鐵路營(yíng)運(yùn)里程12.9萬(wàn)公里，橋梁20萬(wàn)座;公路總里程14.26萬(wàn)公里，82.55萬(wàn)座橋梁;還有其他2萬(wàn)余座水電站、200多個(gè)機(jī)場(chǎng)等大型公共基礎(chǔ)設(shè)施。這些基建中，并非全部都有完整的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng);并且，在新基建的加持下，相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求和市場(chǎng)將越來(lái)越大。

　　物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

　　事實(shí)上，類(lèi)似解決方案已在上海、武漢等地施行，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用案例也屢見(jiàn)不鮮。

　　具體來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)中臺(tái)及應(yīng)用端。

　　數(shù)據(jù)采集包括智能傳感器、傳感網(wǎng)和巡檢終端等;數(shù)據(jù)傳輸包括LoRa、NB-IoT等;數(shù)據(jù)中臺(tái)包括數(shù)據(jù)管理、分析以及可視化平臺(tái);應(yīng)用層則對(duì)應(yīng)了各類(lèi)基建設(shè)施，如軌道交通、能源行業(yè)等安全性需求較高的領(lǐng)域。

　　而橋梁作為連接現(xiàn)代交通的“咽喉”，一旦投入使用，就會(huì)進(jìn)入不斷退化、老化的階段。

　　近些年，相關(guān)橋梁損害甚至坍塌事故，時(shí)刻提醒我們必須高度重視橋梁健康檢測(cè)與安全評(píng)估，以及危橋損傷檢測(cè)和監(jiān)控，爭(zhēng)取消除隱患。所以，對(duì)橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，掌握其健康狀況意義重大。橋梁結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，成為橋梁結(jié)構(gòu)安全養(yǎng)護(hù)和保障正常使用的主要技術(shù)手段。

　　但該過(guò)程僅靠人力是不可能的，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)成本，且無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。上文中提及的“南方澳跨港大橋21年未做獨(dú)立檢測(cè)”的現(xiàn)象絕非個(gè)例，因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在遠(yuǎn)程橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中，成為一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

港珠澳大橋

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于橋梁監(jiān)測(cè)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面

　　1、應(yīng)對(duì)貨車(chē)超載

　　在高架橋兩端加裝路面壓力傳感器，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)獲取車(chē)輛載重、類(lèi)型識(shí)別、違規(guī)車(chē)輛車(chē)牌等信息，在進(jìn)行分級(jí)告警的同時(shí)，還可以統(tǒng)計(jì)路面總體載荷。

　　案例：

　　交通設(shè)施智能管理平臺(tái)已在上海投入試運(yùn)營(yíng)。今后，超載貨運(yùn)車(chē)一旦違規(guī)駛上高架橋梁，橋上埋設(shè)的線圈會(huì)自動(dòng)感知微小受力變化，同步向智能管理平臺(tái)報(bào)警，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一座設(shè)施的荷載和運(yùn)行狀況。

　　一旦有超負(fù)荷車(chē)輛出現(xiàn)，傳感器將實(shí)時(shí)感應(yīng)并向監(jiān)控平臺(tái)自動(dòng)報(bào)警，工作人員上報(bào)信息，由執(zhí)法者對(duì)違規(guī)車(chē)輛及時(shí)處理。目前，這項(xiàng)技術(shù)已在松江辰塔大橋試運(yùn)作。

　　2、松江辰塔大橋

　　對(duì)橋梁健康狀況進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)

　　在大橋中植入若干不同種類(lèi)的傳感設(shè)備，設(shè)立匯集節(jié)點(diǎn)/網(wǎng)關(guān)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，利用LPWAN等技術(shù)無(wú)線傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)至匯集節(jié)點(diǎn)，再將數(shù)據(jù)傳入平臺(tái)層進(jìn)行儲(chǔ)存、處理與分析，并根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。比如，當(dāng)橋梁極限承載力損失嚴(yán)重時(shí)，考慮將其拆除。

　　案例：

　　在武漢，中鐵大橋科研院的技術(shù)人員為42座橋梁安裝15種、1929個(gè)傳感器，硬件設(shè)備更是達(dá)到了25類(lèi)、共3053套。技術(shù)人員通過(guò)這些傳感器和硬件設(shè)備對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全(即應(yīng)變、裂縫、位移、撓度、傾角、溫濕度)、車(chē)輛荷載(即車(chē)型、車(chē)速、車(chē)重、軸重、車(chē)長(zhǎng))、獨(dú)柱墩匝道傾覆及滑移(即應(yīng)變、位移、傾角)、沉降及橋面線形(即撓度、GPS)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

武漢長(zhǎng)江大橋

　　橋梁的結(jié)構(gòu)狀況、基礎(chǔ)沉降、車(chē)輛監(jiān)測(cè)抓拍等各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中，實(shí)現(xiàn)“一橋一檔”的電子化戶籍式管理。

　　其次，技術(shù)人員還將到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)橋梁外觀進(jìn)行檢查，并將結(jié)果通過(guò)手機(jī)APP上傳。各級(jí)管理人員或技術(shù)人員可通過(guò)任何一臺(tái)電腦的瀏覽器或手機(jī)APP登錄訪問(wèn)，實(shí)時(shí)掌握這42座橋梁的健康狀況，便于及時(shí)處理突發(fā)事件、修復(fù)病害橋梁、確保橋梁運(yùn)營(yíng)安全。

　　另外，“智慧橋梁”系統(tǒng)還能自動(dòng)生成維修建議，并通過(guò)查閱系統(tǒng)中的監(jiān)控視頻、檢測(cè)數(shù)據(jù)，為事后追溯、索賠提供依據(jù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)在結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

　　當(dāng)然，不只是橋梁，未來(lái)隧道、樓宇、軌道等各種結(jié)構(gòu)物都開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)使用階段。但是，在各種自然界不確定外力及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的影響下，結(jié)構(gòu)物超載疲勞運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)象頻發(fā)。

　　然而，前期的設(shè)計(jì)、施工并不能確定結(jié)構(gòu)物是否正常運(yùn)營(yíng)，這需要一種更實(shí)時(shí)、快捷的方式對(duì)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行全面的精細(xì)化監(jiān)測(cè)，尤其是對(duì)已經(jīng)服役多年的老舊結(jié)構(gòu)物。

　　結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)前景大有可為

　　中國(guó)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)剛起步，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的發(fā)展，未來(lái)五年有望產(chǎn)生數(shù)十億的市場(chǎng)份額。同時(shí)，隨著現(xiàn)有建筑物的逐步老化，市場(chǎng)還會(huì)越來(lái)越大。鑒于傳感器的生命周期一般為8年左右，所以這基本是一個(gè)無(wú)限循環(huán)的市場(chǎng)。如果新建筑物在施工階段就采用物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方案，那么整個(gè)市場(chǎng)無(wú)疑會(huì)擴(kuò)大更多。

　　例如，一座普通的200米橋梁，監(jiān)測(cè)費(fèi)用需10萬(wàn)左右，每公里隧道監(jiān)測(cè)費(fèi)用5萬(wàn)左右，每公里地鐵監(jiān)測(cè)費(fèi)用5萬(wàn)左右，一座體育場(chǎng)館監(jiān)測(cè)費(fèi)用100萬(wàn)左右，高層建筑監(jiān)測(cè)費(fèi)用30萬(wàn)左右。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2015年，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大小橋梁70多萬(wàn)座，隧道8000多座(總長(zhǎng)度4000多公里)，地鐵總長(zhǎng)度超過(guò)3000公里，大型體育場(chǎng)館上千座，老舊建筑，高層建筑數(shù)量龐大，未來(lái)都將具有實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警的需求。

　　同時(shí)，日益增多的地質(zhì)災(zāi)害也是一個(gè)龐大的監(jiān)測(cè)市場(chǎng)。猶記得2018年5月9日，成都高新區(qū)聯(lián)合成都高新減災(zāi)研究所，在成都高新區(qū)60個(gè)社區(qū)啟用地震預(yù)警“大喇叭”，通過(guò)社區(qū)廣播、手機(jī)、電視等多途徑，在地震波到達(dá)前提前預(yù)警，為民眾避險(xiǎn)爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。

　　在虎門(mén)大橋“深呼吸”的同時(shí)，我們看到了物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在舊基建中承擔(dān)的安全責(zé)任和擔(dān)當(dāng)。同時(shí)，我們也應(yīng)當(dāng)看到，在新舊基建需求同時(shí)增加后，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將得到進(jìn)一步擴(kuò)張。