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(tuán)企業(yè)。
中交路橋科技推出的橋梁輕量化監(jiān)測成套技術(shù)，是一套以“模組化感知終端—高通量自組網(wǎng)絡(luò)—組態(tài)式數(shù)字底座”為核心架構(gòu)的創(chuàng)新體系。它精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)中小跨徑橋梁及橋群在“低成本、廣覆蓋、組件化”方面的監(jiān)測需求，為行業(yè)提供了一套全新的解決方案。
在感知端，技術(shù)團(tuán)隊沒有簡單堆砌傳感器，而是先做減法，提煉出一套面向多樣化需求的輕量化監(jiān)測指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上，將人工智能模型與邊緣計算能力融合，研發(fā)了一系列高集成度的模組式裝備。例如，針對落梁、橋面交通荷載、墩梁相對位姿、主梁動撓度及模態(tài)識別、橋墩沖刷深度等關(guān)鍵場景，都開發(fā)了專門的輕量化監(jiān)測模塊。這種“少硬件、多應(yīng)用”的模式，通過一個模塊實現(xiàn)多種功能，從源頭上實現(xiàn)了降本增效。
面對橋梁長距離通訊和寬帶數(shù)據(jù)上傳的棘手問題，中交路橋科技研發(fā)了低功耗的高通量全時空工程互聯(lián)自組網(wǎng)裝備。這套系統(tǒng)最突出的能力在于其組網(wǎng)靈活性，即使在沒有公網(wǎng)信號的橋址，也能通過多個基站的串聯(lián)中繼，形成覆蓋半徑達(dá)公里級的物聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)。它就像一個智能的“通信兵”，能將攝像頭、傳感器等不同帶寬需求的設(shè)備高效地連接并同步起來，為區(qū)域橋群在各類復(fù)雜環(huán)境下的快速組網(wǎng)掃清了障礙。
在數(shù)據(jù)與應(yīng)用層面，項目組打造了一個組態(tài)式橋群輕量化監(jiān)測數(shù)字孿生底座。這個底座的核心價值在于解決了統(tǒng)一時空基準(zhǔn)下的廣域測點(diǎn)集成、多模數(shù)據(jù)管理、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估和橋群應(yīng)急聯(lián)動等難題。它支持設(shè)備集成管理、數(shù)據(jù)穩(wěn)定接收與三維展示，用戶還能自定義監(jiān)測閾值、實現(xiàn)自主報警、進(jìn)行組態(tài)化功能開發(fā)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與BIM模型融合展示?？梢哉f，這一底座構(gòu)建了從“感、傳”到“算、控”的完整技術(shù)閉環(huán)，為各類監(jiān)測系統(tǒng)的快速部署和功能拓展提供了一個高靈活性、可擴(kuò)展、泛用性強(qiáng)的敏捷開發(fā)平臺。
一、技術(shù)優(yōu)勢
橋梁輕量化監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢的具體體現(xiàn)如下：
（1）模組式輕量化監(jiān)測技術(shù)與裝備：以輕量化為導(dǎo)向，對傳統(tǒng)監(jiān)測項進(jìn)行重構(gòu)，提出了多層級的監(jiān)測指標(biāo)體系。技術(shù)方案以視覺傳感器為主，通過與接觸式傳感器模塊化組合，協(xié)同獲取環(huán)境激勵與結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)。嵌入AI算法的邊緣超算模塊則負(fù)責(zé)實時分析和處理，最終形成了覆蓋橋面交通識別、結(jié)構(gòu)落梁預(yù)警、墩梁相對位移監(jiān)測、整體剛度趨勢預(yù)測、沖刷深度預(yù)警、單板受力、重車偏載、異常振動、橋墩沉降及崩塌落石識別等10余種場景的輕量化監(jiān)測模塊，真正實現(xiàn)了“智能賦能”。
（2）高通量全時空工業(yè)物聯(lián)通信技術(shù)與裝備：這套通信系統(tǒng)專為大規(guī)模邊緣感知設(shè)備設(shè)計，核心優(yōu)勢在于其強(qiáng)大的自組網(wǎng)和災(zāi)備能力。當(dāng)橋址無網(wǎng)絡(luò)覆蓋時，多個邊緣寬帶物聯(lián)基站可自動串聯(lián)中繼，實現(xiàn)30公里以上的遠(yuǎn)距離信號傳輸與接入。設(shè)備現(xiàn)場簡單配對即可自動組網(wǎng)，極大提升了復(fù)雜環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)部署效率。
（3）組態(tài)式橋群輕量化監(jiān)測數(shù)字孿生底座：該底座具備時空同步、數(shù)物融合分析、算法管理等核心能力，可實現(xiàn)對群橋監(jiān)測數(shù)據(jù)的24小時不間斷、自動化、實時動態(tài)監(jiān)測、分析與存儲。它不僅能實現(xiàn)風(fēng)險自動預(yù)警與信息分發(fā)，還涵蓋了對預(yù)警信息、日志、設(shè)備狀態(tài)的全生命周期管理，為橋群的科學(xué)養(yǎng)護(hù)提供了堅實的數(shù)字基座。
二、預(yù)期成果展望
（1）規(guī)范化、易部署、可擴(kuò)展的模組式輕量化監(jiān)測裝備：能夠全面感知橋梁健康狀態(tài)，兼具對突發(fā)性異常的快速捕捉能力，識別極端條件下的性能變化，實現(xiàn)對橋梁日常運(yùn)營的全天候守護(hù)。
（2）復(fù)雜環(huán)境下的大規(guī)模通信組網(wǎng)技術(shù)：特別適用于高速公路橋群，可實現(xiàn)對多座橋梁的集中監(jiān)控與管理，大幅提升響應(yīng)速度。數(shù)據(jù)上云后，可利用強(qiáng)大的云計算能力進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和跨橋?qū)Ρ妊芯?，從而發(fā)現(xiàn)共性問題和個別橋梁的特殊隱患。
（3）自主敏捷開發(fā)與應(yīng)用：通過模塊化設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化接口和低代碼工具的結(jié)合，打造了一個靈活高效的監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)平臺。這使得監(jiān)測功能能夠快速響應(yīng)需求、實現(xiàn)增量優(yōu)化和高效部署，徹底改變了傳統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)建模式。
三、應(yīng)用效果
在橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)向輕量化升級的實踐中，中交路橋科技的這套技術(shù)體系顯著提升了系統(tǒng)搭建的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，其強(qiáng)擴(kuò)展性和高泛用性得到了充分驗證。系統(tǒng)集“少指標(biāo)、小成本、低功耗、自組網(wǎng)、高集成、敏捷優(yōu)、適應(yīng)力強(qiáng)”等諸多優(yōu)點(diǎn)于一身。具體實施效果體現(xiàn)在：
（1）模組式輕量化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)：基于多層級、多維度的健康監(jiān)測指標(biāo)體系，系統(tǒng)通過不同功能模塊的組合即可實現(xiàn)全景式監(jiān)測。邊緣設(shè)備在本地完成數(shù)據(jù)初步處理，不僅減輕了云端壓力，降低了敏感數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險，還能將分析結(jié)果實時反饋至本地，有效避免了監(jiān)測盲區(qū)，顯著提升了系統(tǒng)的整體穩(wěn)健性。
（2）大幅提升復(fù)雜環(huán)境下的大規(guī)模通信組網(wǎng)能力：針對高速公路橋群，該技術(shù)實現(xiàn)了對多座橋梁的集中監(jiān)控與管理，顯著提升了管理效率和應(yīng)急響應(yīng)速度。項目設(shè)計的邊緣寬帶物聯(lián)基站，憑借其高帶寬、大覆蓋、安全性好、可自愈、輕量化、易拓展等突出優(yōu)點(diǎn)，成為區(qū)域橋網(wǎng)通信的可靠保障。
（3）解決新舊系統(tǒng)適應(yīng)性問題：通過構(gòu)建模塊化架構(gòu)的組態(tài)式數(shù)字底座，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化接口和低代碼工具，項目成功引入了敏捷開發(fā)和增量優(yōu)化模式。這不僅實現(xiàn)了監(jiān)測功能的快速集成與響應(yīng)，還支持各功能模塊的獨(dú)立開發(fā)與升級，使其能靈活適應(yīng)不斷變化的復(fù)雜需求。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和即插即用的算法優(yōu)化，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)因硬件高度耦合而導(dǎo)致的升級困難，展現(xiàn)出顯著的技術(shù)優(yōu)勢和優(yōu)異的實施效果。
四、經(jīng)濟(jì)與社會效益
通過橋梁輕量化監(jiān)測技術(shù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險并采取預(yù)防措施，從而有效避免或減少因突發(fā)事故造成的經(jīng)濟(jì)損失?；陂L期監(jiān)測積累的海量數(shù)據(jù)，可為橋梁的設(shè)計優(yōu)化和理論研究提供寶貴的科學(xué)依據(jù)，從長遠(yuǎn)角度提升工程結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。該技術(shù)能夠?qū)Ψ从硺蛄盒阅芘c安全狀況的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控預(yù)警，這不僅有助于提升應(yīng)急響應(yīng)和救援能力，更有力保障了公路網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)營，具有顯著的社會效益。
