中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)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)。
2025年10月底的一場(chǎng)線上研討會(huì)，聚焦于一個(gè)看似冷門卻關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的話題——公路橋梁的智慧養(yǎng)護(hù)。中交三公局的技術(shù)專家李連友，分享了一套針對(duì)中小跨徑橋梁監(jiān)測(cè)的新思路。這套思路的核心，不只是“裝傳感器、采集數(shù)據(jù)”的老套路，而是試圖回答一個(gè)更深層的問(wèn)題：在橋梁數(shù)量已居世界之首的中國(guó)，我們?cè)撊绾斡糜邢薜馁Y源，真正讀懂每一座橋的健康狀況，并讓數(shù)據(jù)為養(yǎng)護(hù)決策服務(wù)？
一、監(jiān)測(cè)，不等于報(bào)警
交通運(yùn)輸部力推的中小橋梁“輕量化”監(jiān)測(cè)，本是好事。但在李連友看來(lái)，當(dāng)前許多地方的設(shè)計(jì)方案，陷入了一種“復(fù)制粘貼”的誤區(qū)：哪里可能出問(wèn)題，就往哪里裝一堆傾角儀、攝像頭和報(bào)警器。結(jié)果往往是系統(tǒng)臃腫，誤報(bào)頻發(fā)，最終讓數(shù)據(jù)淪為擺設(shè)。他提出了兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)分：
1、“監(jiān)測(cè)”與“報(bào)警”是兩碼事。 監(jiān)測(cè)預(yù)警，需要的是“高靈敏度”的傳感器，捕捉細(xì)微變化；而災(zāi)后報(bào)警，則需要“大量程”的設(shè)備，應(yīng)對(duì)極端情況。把兩者混在一個(gè)系統(tǒng)里，就像既要一把手術(shù)刀，又要一把斧頭，結(jié)果往往兩頭都不夠鋒利。更重要的是，一旦數(shù)據(jù)異常，系統(tǒng)根本無(wú)法判斷這是即將發(fā)生問(wèn)題的“預(yù)警”，還是已經(jīng)出事的“警報(bào)”，誤報(bào)自然層出不窮。
2、監(jiān)測(cè)的最終目的，是服務(wù)“養(yǎng)護(hù)決策”。 如果不能回答“這座橋今天是否需要維修？哪片梁需要加固？”，那再多的數(shù)據(jù)也只是一堆數(shù)字。中小橋梁的監(jiān)測(cè)，必須指向“養(yǎng)護(hù)數(shù)字化”。
二、向軍方和光纖“取經(jīng)”：用AI為橋梁建立“健康指紋”
如何實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)？李連友團(tuán)隊(duì)將目光投向了其他領(lǐng)域。一個(gè)來(lái)自軍方的案例給了他們啟發(fā)：一艘航母上有88架艦載機(jī)，當(dāng)需要30架緊急升空時(shí)，如何快速挑選出狀態(tài)最好的？答案是依靠人工智能，通過(guò)分析每架飛機(jī)傳感器積累的實(shí)證數(shù)據(jù)，瞬間將其分為“狀況好”和“狀況差”兩類。
這給了團(tuán)隊(duì)靈感：橋梁監(jiān)測(cè)，能否也基于橋梁自身的“實(shí)證數(shù)據(jù)”，用AI快速判斷其狀態(tài)是“正常”還是“異?！?？同時(shí)，結(jié)合飛速發(fā)展的光纖陣列傳感技術(shù)——一根光纖上可以刻制多個(gè)光柵，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的密集布點(diǎn)監(jiān)測(cè)。將“AI算法”與“密集布點(diǎn)”結(jié)合，能否打開(kāi)新的大門？
三個(gè)實(shí)踐案例，印證了這種結(jié)合的潛力：
1、云南一座連續(xù)梁橋：僅用3個(gè)傳感器，AI建模就發(fā)現(xiàn)，該橋每晚9點(diǎn)到12點(diǎn)狀態(tài)會(huì)變“差”，次日又恢復(fù)。結(jié)合時(shí)間推測(cè)，這很可能與夜間重型渣土車通行有關(guān)。這揭示了日常荷載對(duì)橋梁的實(shí)時(shí)影響。
2、四座特大橋：用AI分析每座橋7個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中三座狀態(tài)良好，一座狀態(tài)“較差”。但這座橋是新建的，結(jié)構(gòu)本身沒(méi)問(wèn)題。問(wèn)題出在哪？追溯發(fā)現(xiàn)，狀態(tài)差的橋，其監(jiān)測(cè)設(shè)備由另一家公司安裝。AI“診斷”出的，很可能是安裝質(zhì)量的缺陷。
3、一座跨黃河的橋梁：業(yè)主提供的數(shù)據(jù)非常粗糙，是10分鐘一個(gè)特征值。但即便如此，AI模型依然發(fā)現(xiàn)，在1月底到2月初，兩座獨(dú)立的橋竟同時(shí)出現(xiàn)狀態(tài)波動(dòng)。這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)有何特殊之處？團(tuán)隊(duì)將謎題交還給業(yè)主去實(shí)地排查。
傳統(tǒng)橋梁損傷識(shí)別，分為四個(gè)層次：從發(fā)現(xiàn)“有沒(méi)有損傷”，到確定“在哪”、“是什么”，再到評(píng)估“還能承受多少”。而李連友團(tuán)隊(duì)的實(shí)踐表明，通過(guò)AI為橋梁建立獨(dú)一無(wú)二的“健康指紋”，不僅能發(fā)現(xiàn)異常、定位異常發(fā)生的時(shí)間和位置（相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了第二層次），還能通過(guò)多傳感器數(shù)據(jù)融合，有效避免因單一傳感器故障導(dǎo)致的誤報(bào)。
基于這些探索，他們已在北京首發(fā)集團(tuán)的一座高速橋梁上進(jìn)行“破壞性實(shí)驗(yàn)”，通過(guò)切割、破損梁體來(lái)驗(yàn)證AI模型的敏銳度。初步的布點(diǎn)方案也浮出水面：橫橋向監(jiān)測(cè)每片梁的動(dòng)撓度，判斷橫向聯(lián)系是否劣化；順橋向用光纖陣列，每片梁只需約10個(gè)傳感器即可滿足需求。
三、用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估橋梁的“真實(shí)承載力”
有了數(shù)據(jù)，如何評(píng)估橋梁的“真實(shí)承載力”？他們把評(píng)估分為“汽車荷載建?！焙汀皹蛄航Y(jié)構(gòu)分析”兩步。第一步，不再依賴?yán)碚摴?，而是直接?10國(guó)道的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在橋梁的“影響線”上進(jìn)行模擬加載，得出更符合實(shí)際的荷載極值，進(jìn)而修正設(shè)計(jì)規(guī)范中的參數(shù)。第二步，結(jié)合大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元模型，利用“深度學(xué)習(xí)代理模型”技術(shù)，不斷提升橋梁模型的精準(zhǔn)度，最終為橋梁的剩余壽命和承載能力給出更靠譜的判斷。
四、從“一橋一策”到“構(gòu)件級(jí)”的養(yǎng)護(hù)革命
當(dāng)前國(guó)內(nèi)橋梁養(yǎng)護(hù)數(shù)字化的基礎(chǔ)近乎空白。李連友引入了一個(gè)重要概念：網(wǎng)絡(luò)級(jí)優(yōu)化和項(xiàng)目級(jí)優(yōu)化。
1、網(wǎng)絡(luò)級(jí)優(yōu)化，是把目光投向更宏觀的層面。比如北京有10萬(wàn)根T梁，不必對(duì)每根都實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而是抽樣監(jiān)測(cè)一部分，建立這類“構(gòu)件”的技術(shù)狀況退化規(guī)律，從而在整體層面制定出更科學(xué)的維護(hù)策略。
2、項(xiàng)目級(jí)優(yōu)化，則是將網(wǎng)絡(luò)級(jí)策略應(yīng)用到具體某座橋上。比如一座橋包含T梁、空心板等多種構(gòu)件，就分別套用其退化規(guī)律，確定這座橋的具體養(yǎng)護(hù)需求，并在多座橋之間進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，把錢花在最需要的地方。
這個(gè)思路的核心轉(zhuǎn)變是：從“監(jiān)測(cè)整座橋”轉(zhuǎn)向 “監(jiān)測(cè)關(guān)鍵構(gòu)件” 。成本更低，數(shù)據(jù)也更能直接融入養(yǎng)護(hù)決策體系。
五、“第三代橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的四大支柱
面對(duì)動(dòng)輒涉及數(shù)百上千座橋的大規(guī)模項(xiàng)目，李連友團(tuán)隊(duì)提出的“第三代橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”強(qiáng)調(diào)四大核心：
1、專業(yè)化分工：光纖安裝、數(shù)據(jù)采集、AI建模、長(zhǎng)期分析……每個(gè)環(huán)節(jié)都交給最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，告別“大包大攬”。
2、彈性化架構(gòu)：項(xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)和體系架構(gòu)必須清晰，為后續(xù)管理提供“提綱挈領(lǐng)”的指導(dǎo)。
3、中臺(tái)化軟件：監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)應(yīng)回歸“數(shù)據(jù)管理”本位，做好數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和共享，而專業(yè)的數(shù)據(jù)分析則交給更專業(yè)的工具和團(tuán)隊(duì)，形成圍繞核心平臺(tái)的技術(shù)生態(tài)。
4、項(xiàng)目管理設(shè)計(jì)：大規(guī)模監(jiān)測(cè)項(xiàng)目對(duì)業(yè)主的管理能力是巨大考驗(yàn)，必須在項(xiàng)目啟動(dòng)前就做好管理模式設(shè)計(jì)，確保落地效果。
六、面向未來(lái)的思考：別讓數(shù)字化轉(zhuǎn)型，再次“轉(zhuǎn)”成信息孤島
李連友團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)，是整合光纖傳感、AI算法、荷載建模和第三代監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模式，形成一個(gè)將中小橋梁監(jiān)測(cè)真正納入養(yǎng)護(hù)數(shù)字化體系的綜合解決方案。他們追求的是低成本、長(zhǎng)壽命（質(zhì)疑部分項(xiàng)目“投入數(shù)億，系統(tǒng)只能管3年”的不合理）、數(shù)據(jù)能持續(xù)積累形成“生命周期健康指紋”，并最終服務(wù)于養(yǎng)護(hù)決策。
一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)是：中國(guó)橋梁總數(shù)已是美國(guó)的兩倍，但巨大的建設(shè)成就背后，是空前的養(yǎng)護(hù)壓力。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效率指標(biāo)推算，全國(guó)超60%的高速公路未來(lái)將面臨艱巨的養(yǎng)護(hù)任務(wù)。當(dāng)前各省的交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目，雖在智慧監(jiān)測(cè)上投入巨大，但如果沿用傳統(tǒng)的信息化建設(shè)思路，很可能在項(xiàng)目完工后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)依然是孤島，數(shù)據(jù)無(wú)法貫通，“養(yǎng)護(hù)數(shù)字化”將再次被延后多年。數(shù)據(jù)積累沒(méi)有捷徑，無(wú)法彎道超車。行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，是盡快啟動(dòng)真正的養(yǎng)護(hù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，早一天開(kāi)始，就能為未來(lái)的科學(xué)決策多贏得一天的時(shí)間！
