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、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
在智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的浪潮下，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)已成為保障城市橋梁安全運維的關(guān)鍵支柱。該系統(tǒng)依托B/S架構(gòu)，集成人工定期檢測與實時動態(tài)監(jiān)測功能，構(gòu)建起覆蓋關(guān)鍵構(gòu)件的綜合性監(jiān)控平臺。通過融合現(xiàn)代傳感、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，系統(tǒng)能夠在橋梁正常通行狀態(tài)下，持續(xù)感知并評估其結(jié)構(gòu)健康狀況。借助布置于核心部位的多種傳感器，系統(tǒng)可實時采集結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)；一旦監(jiān)測到潛在風(fēng)險，管理人員可通過分析統(tǒng)計指標、研判數(shù)據(jù)是否超限，輔助進行結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)診斷。目前，中交路橋科技橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)已在多地城市橋梁中投入實際應(yīng)用。然而實踐表明，在對吊索、吊桿及斜拉索等索結(jié)構(gòu)進行模態(tài)參數(shù)識別時，現(xiàn)有算法常因自身局限，難以在結(jié)構(gòu)響應(yīng)發(fā)生顯著變化時準確捕捉其真實振動規(guī)律。
城市橋梁突發(fā)風(fēng)險事件，多指因意外狀況導(dǎo)致橋面長時間中斷或阻塞，需緊急搶修以恢復(fù)通行，或為滿足特殊運輸需求而須啟動應(yīng)急保障的緊急情況。各類風(fēng)險事件誘因各異，但其直接后果通常表現(xiàn)為橋面交通擁堵。在橋梁健康監(jiān)測日常運維中，即使是伸縮縫維修等局部封閉作業(yè)，也可能引發(fā)短時、小范圍擁堵，若處置不及時，極易導(dǎo)致?lián)矶路秶鷶U大、程度加劇。針對交通大流量或惡劣天氣等可預(yù)見事件，可結(jié)合日程計劃與氣象預(yù)報提前部署應(yīng)急預(yù)案；而對于地質(zhì)災(zāi)害、交通事故等突發(fā)事件，則需事后迅速啟動應(yīng)急響應(yīng)，在同步評估橋梁運營安全狀態(tài)的基礎(chǔ)上，有序恢復(fù)橋面通行。
橋梁模態(tài)參數(shù)主要包括頻率、振型與阻尼比等關(guān)鍵指標：頻率反映結(jié)構(gòu)振動快慢，振型體現(xiàn)振動變形形態(tài)，阻尼比則表征振動衰減特性。在該監(jiān)測領(lǐng)域，頻率是最常用的參數(shù)，需通過識別算法對振動信號進行時域、頻域或時頻域分析獲取。不同算法原理各異，識別精度亦存在差別。當部分風(fēng)險事件引發(fā)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)大幅變化時，現(xiàn)有算法的分析能力往往不足以實現(xiàn)精準識別。為克服這些局限性、提升識別精度，研究瞄準算法現(xiàn)存瓶頸，引入經(jīng)驗小波變換對既有識別方法進行改進。
經(jīng)驗小波變換實現(xiàn)精準模態(tài)識別的技術(shù)實現(xiàn)路徑上，其效能直接取決于頻譜分割的精度。然而，橋梁在運營中持續(xù)受環(huán)境噪聲干擾，常導(dǎo)致信號傅里葉譜中的特征頻率被噪聲淹沒，進而影響頻譜分割準確性。為此，研究采用多重信號分類算法（MUSIC）對原始信號進行譜估計以提高精度。該方法基于采集數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣進行特征分解，得到信號子空間和噪聲子空間后，利用信號方向向量與噪聲子空間的正交特性完成參數(shù)估計。MUSIC譜估計曲線能有效抑制噪聲成分、凸顯特征頻率，且曲線形態(tài)平滑，為后續(xù)分割奠定了良好基礎(chǔ)。
對應(yīng)力、位移及轉(zhuǎn)角等非振動信號，改進方法有助于獲得更準確的特征統(tǒng)計結(jié)果；面對主梁、橋塔、拉索等構(gòu)件的振動信號，該方法可在結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性變化時實現(xiàn)模態(tài)參數(shù)的自適應(yīng)提取。具體應(yīng)用中，當振動構(gòu)件為索結(jié)構(gòu)時，可結(jié)合頻差法與分析優(yōu)勢，將索結(jié)構(gòu)基頻計算為末尾區(qū)間與起始區(qū)間代表性頻率之差除以“間隔區(qū)間數(shù)+1”；對于主梁振動，則可依托經(jīng)驗小波變換的識別區(qū)間，計算各區(qū)間代表性頻率，進而獲取結(jié)構(gòu)各階振動頻率。
橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)所獲數(shù)據(jù)敏感度高，易受干擾產(chǎn)生孤立點、階躍或噪聲等異常；同時，系統(tǒng)長期運行積累的海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，也對高效處理與分析提出了嚴峻挑戰(zhàn)。展望未來，研究可圍繞多類數(shù)據(jù)的異常特征，發(fā)展適用性更廣、精度更高的數(shù)據(jù)恢復(fù)方法，并深入挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)中蘊涵的深層信息，從而在風(fēng)險發(fā)生前或發(fā)生初期實現(xiàn)智能感知。這將有力推動橋梁風(fēng)險管理向自動化、智能化演進，真正實現(xiàn)健康監(jiān)測系統(tǒng)與橋梁運維實踐的高效融合與價值提升。
中交路橋科技結(jié)合多年行業(yè)先進經(jīng)驗，融合數(shù)字經(jīng)濟和國家安全體系發(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)運維三大業(yè)務(wù)板塊。公司技術(shù)實力雄厚，當前擁有一支高素質(zhì)工程醫(yī)生團隊，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)、信號、集成電路、智能科學(xué)等專業(yè)。公司試驗、檢測、監(jiān)測儀器設(shè)備齊全，用于試驗檢測、測繪的儀器設(shè)備共計千余套，為試驗檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)、準確提供了硬件保證。
