智能物聯(lián)技術(shù)：橋梁安全的守護(hù)者

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為一種趨勢。

交通基礎(chǔ)設(shè)施作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)脈，其健康狀態(tài)不僅關(guān)系到公共安全，也是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，其運(yùn)維管理尤為重要。交通運(yùn)輸部網(wǎng)站顯示，截至2023年底，我國公路橋梁約有108萬座，這些橋梁每天承載著車輛的通行，是公路交通大動(dòng)脈的重要組成部分，其安全運(yùn)行及長期性能受到社會和業(yè)界的高度關(guān)注。

傳統(tǒng)的人工巡檢方式已難以滿足現(xiàn)代橋梁管理的需求，智能物聯(lián)技術(shù)賦能橋梁運(yùn)維成為行業(yè)發(fā)展的新方向。

橋梁運(yùn)維面臨的挑戰(zhàn)

我國橋梁眾多，且隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，橋梁數(shù)量仍在持續(xù)增長。橋梁作為重要的交通樞紐，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響到交通安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。然而，橋梁運(yùn)維管理面臨著諸多挑戰(zhàn)：

橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢測難度大

橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，包括梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等多種類型，且不同橋梁的材料、設(shè)計(jì)、施工工藝等存在差異，這使得橋梁的檢測和評估工作難度加大。

環(huán)境因素復(fù)雜多變

橋梁所處的自然環(huán)境復(fù)雜多變，包括地震、洪水、風(fēng)災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害等自然災(zāi)害，以及車輛荷載、人為破壞等人為因素，這些都會對橋梁的結(jié)構(gòu)安全造成影響。

運(yùn)維管理資源有限

橋梁運(yùn)維管理需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，然而在實(shí)際操作中，運(yùn)維管理資源有限，難以滿足對所有橋梁進(jìn)行全面、細(xì)致的檢測和維護(hù)。

傳統(tǒng)巡檢方式存在局限

傳統(tǒng)的橋梁巡檢方式主要依靠人工，存在巡檢周期長、數(shù)據(jù)不全面、安全隱患大等問題。同時(shí)，人工巡檢難以實(shí)時(shí)監(jiān)測橋梁的運(yùn)行狀態(tài)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

智能物聯(lián)技術(shù)在橋梁運(yùn)維中的應(yīng)用

智能物聯(lián)技術(shù)通過傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對橋梁運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和智能分析，為橋梁運(yùn)維管理提供科學(xué)依據(jù)，提高運(yùn)維效率和管理水平。

傳感器技術(shù)

傳感器是智能物聯(lián)技術(shù)的核心部件之一，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測橋梁的振動(dòng)、位移、應(yīng)變、溫度等參數(shù)。通過在橋梁的關(guān)鍵部位安裝傳感器，可以實(shí)時(shí)采集橋梁的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為橋梁的安全評估和健康監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸方式發(fā)送到云端或數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對橋梁運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)巡檢方式的時(shí)間和空間限制，實(shí)現(xiàn)了對橋梁運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。

大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)通過對海量數(shù)據(jù)的存儲、處理和分析，挖掘出橋梁運(yùn)行狀態(tài)的變化規(guī)律和潛在風(fēng)險(xiǎn)。通過建立橋梁健康監(jiān)測模型，對橋梁的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和預(yù)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)通過機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)手段，對橋梁的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和診斷。通過訓(xùn)練模型，實(shí)現(xiàn)對橋梁運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)識別、分類和預(yù)測，提高橋梁運(yùn)維的智能化水平。

特別是高分辨率4K相機(jī)和紅外補(bǔ)光燈的使用，為橋梁的安全監(jiān)測和維護(hù)提供了前所未有的精確度和實(shí)時(shí)性。高分辨率4K相機(jī)能夠捕捉橋梁的微小位移變化，這對于評估橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性至關(guān)重要。市面上高分辨率4K相機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對橋梁主梁豎向、水平位移指標(biāo)的長期監(jiān)測，測量精度可達(dá)±0.1毫米（在20米測量距離下），AI ISP技術(shù)成像，利用強(qiáng)光抑制、特定波段成像算法，消除順逆光、霧氣、高溫?zé)崂恕⑺娣瓷涞葘Τ上竦母蓴_，穩(wěn)定監(jiān)測確保數(shù)據(jù)的有效性，這種高精度的位移監(jiān)測有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁的變形和位移，運(yùn)維人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控橋梁的交通狀況、結(jié)構(gòu)完整性以及潛在的安全隱患，為橋梁的維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。

同時(shí)，紅外補(bǔ)光燈與紅外相機(jī)結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的非接觸式溫度監(jiān)測。通過測量橋梁表面的溫度分布，可以評估橋梁的熱狀態(tài)和結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而分析橋梁的安全性和穩(wěn)定性。紅外補(bǔ)光燈在夜間或低光照條件下也能提供清晰的圖像，這對于橋梁的24小時(shí)不間斷監(jiān)測至關(guān)重要。

智能物聯(lián)技術(shù)在橋梁運(yùn)維中的實(shí)踐案例

杭州灣跨海大橋是我國最長的跨海大橋，全長36公里。為了保障大橋的安全運(yùn)行，大橋管理部門引入了智能物聯(lián)技術(shù)，建立了大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)。通過在橋梁的關(guān)鍵部位安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測大橋的振動(dòng)、位移、應(yīng)變等參數(shù)，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)，對大橋的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

港珠澳大橋是我國又一重大交通基礎(chǔ)設(shè)施，連接香港、珠海和澳門三地。大橋管理部門引入了智能物聯(lián)技術(shù)，建立了大橋結(jié)構(gòu)健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估與預(yù)警子系統(tǒng)等多個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)對大橋運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。通過該系統(tǒng)，大橋管理部門可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，保障大橋的安全運(yùn)行。

南京長江大橋是我國著名的鐵路公路兩用橋，承載著繁重的交通任務(wù)。為了保障大橋的安全運(yùn)行，大橋管理部門引入了智能物聯(lián)技術(shù)，建立了大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測大橋的振動(dòng)、位移等參數(shù)，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測。通過該系統(tǒng)，大橋管理部門可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，為大橋的維修和養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能物聯(lián)技術(shù)在橋梁運(yùn)維中的應(yīng)用將不斷深化。未來，將出現(xiàn)更多技術(shù)融合和協(xié)同創(chuàng)新的應(yīng)用場景，如基于5G的遠(yuǎn)程監(jiān)控、基于AI的智能診斷等，為橋梁運(yùn)維提供更加高效、智能的解決方案。

結(jié)語

智能物聯(lián)技術(shù)賦能橋梁運(yùn)維是行業(yè)發(fā)展的新方向。通過傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對橋梁運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和智能分析，為橋梁運(yùn)維管理提供科學(xué)依據(jù)和智能決策支持。

未來，將出現(xiàn)更多基于AI的智能物聯(lián)應(yīng)用場景，如基于深度學(xué)習(xí)的智能診斷、基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能控制等，為橋梁運(yùn)維提供更加智能、自主的解決方案。