中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
在眾多橋梁項(xiàng)目引入橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的初期，業(yè)主方常常會問一個(gè)直截了當(dāng)?shù)膯栴}：這套系統(tǒng)能否在一定程度上，甚至完全取代人工巡檢？這個(gè)問題也引起了諸多專家學(xué)者的關(guān)注，他們紛紛設(shè)立研究課題，探討如何將橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與人工檢測獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合。從業(yè)主和學(xué)界的共同訴求來看，目前橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工檢測數(shù)據(jù)往往是各自為政，缺乏深度融合。
我們此前曾提及，從“檢測時(shí)效性”和“檢測精確度”這兩個(gè)維度來審視橋梁養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，可以將其分為三類：常規(guī)的人工檢測，時(shí)效性相對滯后，但精度較高；橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)則能提供近乎實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，但在識別具體病害方面能力有限；而快速檢測技術(shù)則介于兩者之間，平衡了時(shí)效與精度。這種分類僅僅是從數(shù)據(jù)獲取方式的角度進(jìn)行的，并未深入探討不同方式之間的可替代性以及數(shù)據(jù)融合的可行性。據(jù)我們觀察，關(guān)于橋梁檢測與監(jiān)測數(shù)據(jù)的融合，業(yè)界已有幾種初步的探索方向。
一、相輔相成
早期的橋梁損傷識別理論在工程實(shí)踐中的應(yīng)用效果有限，因此，一個(gè)務(wù)實(shí)的做法是讓橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)充分發(fā)揮其時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，損傷識別算法能初步判斷損傷是否存在并大致定位，隨后由人工進(jìn)行檢測，以確定損傷的具體類型和嚴(yán)重程度。這種模式下的人工檢測是“按需觸發(fā)”，區(qū)別于常規(guī)的、按照規(guī)范要求定期進(jìn)行的例行檢查。
早期針對特大型橋梁設(shè)計(jì)的監(jiān)測系統(tǒng)，往往會同步編制專門的橋梁檢測手冊。這是因?yàn)閲鴥?nèi)現(xiàn)行的橋梁檢測規(guī)范更側(cè)重于量大面廣的普通橋梁，對于結(jié)構(gòu)特殊、體量巨大的橋梁，其適用性有所不足。因此，為這類特殊橋梁量身定制的檢測手冊或指南具有重要的工程價(jià)值。然而，在實(shí)際操作中，這些手冊是否得到了嚴(yán)格執(zhí)行，還有待進(jìn)一步的調(diào)查和評估。我們在一份提交的報(bào)告中也建議，應(yīng)加強(qiáng)對長大橋梁的日常養(yǎng)護(hù)和巡檢工作，這一建議是基于我們有限的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這方面的工作可能存在不足或需要加強(qiáng)。
二、在橋梁整體評價(jià)層面融合
橋梁經(jīng)過定期檢測后，會依據(jù)規(guī)范對其整體狀況評定為一至五類（或A、B、C、D等級），對于評定為四、五類（或C、D級）的橋梁，需及時(shí)采取維修措施。部分學(xué)者提出，可以將橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充，納入橋梁整體評價(jià)體系，使其成為評價(jià)的重要參考指標(biāo)。橋梁的整體評價(jià)看似量化，實(shí)則帶有較強(qiáng)的主觀判斷色彩；而橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)則更偏向于客觀的定量參數(shù)。是讓定量參數(shù)去適應(yīng)定性判斷，還是讓定性判斷來協(xié)調(diào)定量參數(shù)？早期橋梁監(jiān)測系統(tǒng)多側(cè)重于損傷分析，分析結(jié)果需人工確認(rèn)，并在承載力評估中通過折減系數(shù)體現(xiàn)，而承載力評估本身與基于技術(shù)狀況的評級屬于不同的評價(jià)維度（這一點(diǎn)將在后續(xù)關(guān)于橋梁評估層次的討論中詳述）。近期的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)則更關(guān)注結(jié)構(gòu)局部的某些參數(shù)，這些局部參數(shù)是應(yīng)與具體構(gòu)件或部件的狀況相結(jié)合，還是應(yīng)與橋梁的整體評價(jià)指標(biāo)相融合，這仍是一個(gè)需要探討的問題。
橋梁評估可分為多個(gè)層次（參考《橋梁養(yǎng)護(hù)數(shù)字化-橋梁評估》）：遴選型評估是從眾多橋梁中篩選出需要重點(diǎn)關(guān)注的對象，總體指標(biāo)評價(jià)即屬此類；承載力評估關(guān)注橋梁的承載安全性，某些國家甚至規(guī)定重大維修決策前必須進(jìn)行承載力評估；詳細(xì)評估則針對加固方案的設(shè)計(jì)與選擇。每個(gè)評估層次都需要數(shù)據(jù)和信息支撐。那么，橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)應(yīng)在哪個(gè)評估層次上進(jìn)行融合呢？例如，監(jiān)測系統(tǒng)若進(jìn)行模態(tài)分析，可通過模態(tài)校準(zhǔn)有限元模型；通過監(jiān)測車輛荷載，可建立評估汽車荷載的模型，這些信息可用于承載力評估。從監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，對于長大橋梁，尤其是柔性體系橋梁，其監(jiān)測數(shù)據(jù)最終服務(wù)于承載力評估是較為合理的。而人工檢測數(shù)據(jù)則更多地用于遴選型評估。由此可見，對于長大橋梁，監(jiān)測與檢測數(shù)據(jù)的融合點(diǎn)并不容易確定。
三、在養(yǎng)護(hù)數(shù)字化基礎(chǔ)層面的融合
除了評估層次，還有一個(gè)對橋梁構(gòu)件進(jìn)行詳細(xì)評級的基礎(chǔ)性評估，這是構(gòu)建整個(gè)養(yǎng)護(hù)數(shù)字化技術(shù)體系的基礎(chǔ)。橋梁構(gòu)件評級主要依賴于人工檢測數(shù)據(jù)。對于中小跨徑橋梁，如果橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠用于評價(jià)構(gòu)件的技術(shù)狀況，那么在構(gòu)件層面實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)的融合便成為可能。這也引出了我們之前討論過的一個(gè)問題：對于中小橋梁，是側(cè)重于橋梁整體監(jiān)測，還是更細(xì)化的構(gòu)件監(jiān)測？
四、借助人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)融合
設(shè)想有一位資深的橋梁專家，能夠綜合查閱定期檢測報(bào)告和橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的分析結(jié)果，對橋梁給出非常精準(zhǔn)的評估判斷，并提出切實(shí)可行的養(yǎng)護(hù)建議。這種工作模式是切實(shí)可行的。如果通過模型訓(xùn)練，將眾多此類專家的經(jīng)驗(yàn)融入系統(tǒng)，并結(jié)合監(jiān)測與檢測數(shù)據(jù)，是否能夠?yàn)闃蛄吼B(yǎng)護(hù)決策提供強(qiáng)大的支持呢？這或許是一條可行的發(fā)展路徑。橋梁定期檢測工作持續(xù)進(jìn)行，監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用也日益廣泛，如何有效融合這兩類數(shù)據(jù)、在哪個(gè)層面進(jìn)行融合、融合后應(yīng)輸出怎樣的結(jié)果等等，這些問題亟待解決。目前來看，單獨(dú)看待這兩類數(shù)據(jù)，其價(jià)值都尚未得到充分挖掘和利用。最終，可能需要從更高的維度來思考這些問題，養(yǎng)護(hù)數(shù)字化和人工智能的應(yīng)用或許能提供這樣一個(gè)“升維”的解決方案。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，融合數(shù)字經(jīng)濟(jì)和國家安全體系發(fā)展需求，構(gòu)建“智能監(jiān)測、科技領(lǐng)先、智慧城市、數(shù)字賦能”的品牌戰(zhàn)略，形成了工程檢測、城市安全監(jiān)測、數(shù)字化研發(fā)運(yùn)維三大業(yè)務(wù)板塊。公司技術(shù)實(shí)力雄厚，當(dāng)前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團(tuán)隊(duì)，囊括了鐵道工程、城市道路與公路、橋梁工程、隧道工程、建筑工程、水利工程、工程物探、安全技術(shù)、電力、信號、集成電路、智能科學(xué)等專業(yè)。公司試驗(yàn)、檢測、監(jiān)測儀器設(shè)備齊全，用于試驗(yàn)檢測、測繪的儀器設(shè)備共計(jì)千余套，為試驗(yàn)檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)、準(zhǔn)確提供了硬件保證。
