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)。
橋梁群的安全運(yùn)行是交通基礎(chǔ)設(shè)施管養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)往往存在參數(shù)繁雜、成本偏高、集成度低等問題，難以適配橋群規(guī)?；⒊B(tài)化的監(jiān)測需求。橋梁輕量化健康監(jiān)測技術(shù)正是中交路橋科技針對這一痛點(diǎn)研發(fā)，通過精準(zhǔn)選取監(jiān)測對象、優(yōu)化監(jiān)測參數(shù)與設(shè)備、搭建高效的監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了橋群結(jié)構(gòu)安全與運(yùn)行安全的低成本、高實(shí)效監(jiān)測，為橋梁管養(yǎng)單位提供了科學(xué)的技術(shù)支撐，大幅提升了橋群安全管控與應(yīng)急處置能力。
在監(jiān)測橋梁的選取上，該技術(shù)遵循明確且貼合實(shí)際管養(yǎng)需求的原則，即實(shí)現(xiàn)運(yùn)行路段、結(jié)構(gòu)類型、跨越地物的全覆蓋，同時(shí)重點(diǎn)聚焦技術(shù)狀況相對較差的橋梁，讓監(jiān)測工作更具針對性，避免無差別監(jiān)測造成的資源浪費(fèi)。技術(shù)以撓度、加速度、傾角及視頻圖像為核心監(jiān)測參數(shù)，配套運(yùn)用非接觸多點(diǎn)撓度監(jiān)測相機(jī)、橋面事件檢測相機(jī)、簡易感知裝置、聲光報(bào)警裝置、警示牌等設(shè)備，核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)橋梁垮塌報(bào)警、超限重車識(shí)別、結(jié)構(gòu)性能退化識(shí)別與重車時(shí)空分布識(shí)別，最終打造出一套少參數(shù)、小成本、低功耗、自組網(wǎng)、高集成的橋群監(jiān)測技術(shù)體系，可有效識(shí)別橋群的結(jié)構(gòu)安全隱患與運(yùn)行安全問題。
中交路橋科技這套橋梁輕量化監(jiān)測系統(tǒng)的功能體系圍繞橋群安全管控的核心需求搭建，四大核心功能形成了從隱患識(shí)別到預(yù)警處置的完整閉環(huán)：
一是橋梁垮塌報(bào)警功能。依托簡易感知裝置與橋面事件檢測相機(jī)，通過捕捉橋梁結(jié)構(gòu)大變形、識(shí)別橋面車道線異常變化，精準(zhǔn)判定橋梁垮塌、結(jié)構(gòu)性破壞等災(zāi)毀場景。災(zāi)毀發(fā)生后，報(bào)警信息會(huì)第一時(shí)間推送至橋頭聲光報(bào)警裝置、橋群行車方向起點(diǎn)側(cè)的警示牌，及時(shí)提醒通行車輛規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)同步傳送至監(jiān)測平臺(tái)，助力管養(yǎng)單位快速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，提升災(zāi)毀處置效率。
二是結(jié)構(gòu)性能退化識(shí)別功能。借助非接觸多點(diǎn)撓度監(jiān)測相機(jī)，實(shí)時(shí)采集橋梁各片梁的撓度變化數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析精準(zhǔn)判斷橋梁剛度退化情況；針對空心板橋梁這一特定結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算相鄰板梁的撓度相關(guān)系數(shù)，有效識(shí)別其橫向整體連接性能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)連接層面的性能退化問題。
三是重車超限抓拍功能。通過非接觸多點(diǎn)撓度監(jiān)測相機(jī)與橋面事件檢測相機(jī)的聯(lián)動(dòng)配合，以高精度、高頻率的豎向撓度感知數(shù)據(jù)為依據(jù)，精準(zhǔn)識(shí)別超限運(yùn)輸車輛；再通過時(shí)空協(xié)同感知算法觸發(fā)橋面事件檢測相機(jī)，完成超限車輛車牌號與通行照片的實(shí)時(shí)記錄，為超限執(zhí)法提供確鑿的影像與數(shù)據(jù)依據(jù)。
四是重車時(shí)空分布識(shí)別功能。基于搭載AI算法的橋面事件檢測相機(jī)，自動(dòng)識(shí)別重車在橋面的通行狀態(tài)，精準(zhǔn)判斷橋梁是否出現(xiàn)重車異常停滯、擁堵等運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)場景，為橋群交通管控與荷載調(diào)控提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐。
從系統(tǒng)構(gòu)成來看，橋梁輕量化健康監(jiān)測系統(tǒng)主要由感知、數(shù)據(jù)集成與分析、報(bào)警三大核心模塊組成，各模塊各司其職、協(xié)同聯(lián)動(dòng)，保障監(jiān)測工作的高效開展。
（1）感知模塊是系統(tǒng)的 “感知神經(jīng)”，涵蓋非接觸式撓度監(jiān)測、振動(dòng)加速度監(jiān)測、傾角監(jiān)測、橋面事件抓拍四大核心環(huán)節(jié)。其中，非接觸式撓度監(jiān)測通過數(shù)字相機(jī)實(shí)時(shí)捕捉橋梁撓度變化，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)以判斷結(jié)構(gòu)性能變化；振動(dòng)加速度監(jiān)測借助簡易感知報(bào)警裝備，實(shí)時(shí)跟蹤橋梁三向加速度，以此判定橋梁整體安全狀態(tài)；傾角監(jiān)測通過高精度傳感器，實(shí)時(shí)捕捉箱梁扭轉(zhuǎn)變形數(shù)據(jù)，專門用于判斷獨(dú)柱墩橋梁的運(yùn)行安全狀態(tài)；橋面事件抓拍依托高清圖像分析技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別橋面各類運(yùn)行異常情況，并同步生成報(bào)警信息。
（2）數(shù)據(jù)集成與分析模塊是系統(tǒng)的 “大腦中樞”，在收集各感知設(shè)備數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開展橋梁健康狀況評估、結(jié)構(gòu)性能趨勢預(yù)測，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果制定科學(xué)的維護(hù)計(jì)劃。同時(shí)，模塊支持跨部門實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，推動(dòng)各相關(guān)單位的協(xié)同管理，讓橋梁安全問題得到更高效的處置。
（3）報(bào)警模塊是系統(tǒng)的 “預(yù)警終端”，通過綜合分析多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，全面評估橋梁實(shí)時(shí)安全性，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患或突發(fā)狀況，立即通過配套的聲光報(bào)警、警示牌等裝置提前發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的及時(shí)預(yù)警。
該技術(shù)的核心技術(shù)指標(biāo)具備高度的實(shí)用性與針對性：監(jiān)測參數(shù)精簡至不超過4種，即撓度、加速度、傾角、視頻圖像，避免了參數(shù)繁雜帶來的數(shù)據(jù)分析難度與設(shè)備成本增加；監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)全覆蓋，精準(zhǔn)落地橋梁垮塌預(yù)警、重車超限抓拍、性能退化識(shí)別、重車時(shí)空分布識(shí)別四大核心目標(biāo)，完全匹配橋群輕量化監(jiān)測的實(shí)際需求。
中交路橋科技這套橋梁輕量化健康監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，能帶來顯著的管養(yǎng)與運(yùn)行效益，從單橋到橋群形成全維度的安全管控能力。在單橋?qū)用?，可精?zhǔn)識(shí)別橋梁垮塌風(fēng)險(xiǎn)與結(jié)構(gòu)性能退化問題，實(shí)現(xiàn)超限重車的精準(zhǔn)抓拍與重車通行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，還能針對獨(dú)柱墩加固、體外預(yù)應(yīng)力加固等特殊橋梁的加固工程，開展靶向追蹤，評估加固效果。在橋群層面，以關(guān)鍵橋梁節(jié)點(diǎn)為監(jiān)測核心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)橋群重車通行情況的全天候監(jiān)測，通過對典型橋梁的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)反映整個(gè)橋群的承載能力，同時(shí)聯(lián)動(dòng)各類報(bào)警設(shè)備，實(shí)現(xiàn)橋群通行安全的及時(shí)預(yù)警與報(bào)警。
